DNA 的分子结构和特点
目标导航 1.结合图例分析，概述DNA 分子的双螺旋结构及特点。2.阅读教材图文，学会制作DNA 双螺旋结构模型的构建过程。3.通过制作DNA 双螺旋结构模型，进一步理解其结构特点并掌握有关的计算规律。
一、两种核酸在结构上的异同
1．结构
(1)该模型构建者：美国学者沃森和英国学者克里克。 (2)写出图中①②③④的结构名称。
①__A__，②__G__，③腺嘌呤脱氧核苷酸，④氢键。
2．DNA分子结构的三个主要特点：
(1)两条链的位置及方向：反向平行。
(2)主链的基本骨架：脱氧核糖与磷酸基团交替连接，排列在外侧。
(3)主链的内侧：碱基排列在内侧，且遵循碱基互补配对原则。
3．卡伽夫法则：
(1)在DNA分子中，A与T的分子数相等，G与C的分子数相等，有A＋G＝T＋C。
(2)A＋T不一定等于G＋C。
三、制作DNA双螺旋结构模型
1．原理：DNA分子双螺旋结构的主要特点。
2．实验目的：通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。3．制作步骤：
选择材料制作若干个磷酸、脱氧核糖、碱基
↓连接
多个脱氧核苷酸
↓连接
脱氧核苷酸长链
↓形成
一个DNA分子
↓
DNA双螺旋结构
4．注意事项
(1)选材时，用不同形状、不同大小和颜色的材料分别代表脱氧核糖、磷酸和不同的碱基。
(2)要选用有一定强度和韧性的支架和连接材料。
判断正误：
(1)DNA分子由四种脱氧核苷酸组成，这四种脱氧核苷酸含有的碱基是A、U、C、G。( )
(2)A—T碱基对和G—C碱基对具有相同的形状和直径，使DNA分子具有稳定的直径。( )
(3)DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。( )
(4)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。( )
(5)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。( )
(6)DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A＝T，G＝C。( )
答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)√
一、DNA 分子的结构及特点 1．DNA 的分子组成
2．DNA 的结构
五种元素：C 、H 、O 、N 、P ；
四种碱基：A 、G 、C 、T ，相应的有四种脱氧核苷酸； 三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基； 两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链； 一种螺旋：规则的双螺旋结构。 4．制作DNA 双螺旋结构模型 (1)制作原理
DNA 的脱氧核苷酸双链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧。碱基排列在内侧，碱基对通过氢键连接，碱基互补配对。 (2)制作程序
①使用各种材料分别“制作”若干个磷酸、脱氧核糖、碱基；将各种配件整合在一起，并连接成脱氧核苷酸链；连接两条脱氧核苷酸链，拼成DNA 分子平面结构图；再“旋转”成双螺旋结构。
②根据设计计划，对制作的DNA 分子双螺旋结构模型进行检查，对模型的不足加以修正。
1．DNA分子中的碱基是如何连接的？
答案 DNA单链中相邻的碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，而在双链中碱基通过氢键连接。
2．在一个双链DNA分子中，脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的数量比例关系如何？一个DNA分子中含有多少个游离磷酸基团？
答案脱氧核糖∶磷酸∶碱基＝1∶1∶1。一个DNA分子中只含有2个游离磷酸基团。
3．双链DNA分子中，嘌呤碱基数与嘧啶碱基数有什么关系？
答案嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数。
1．如图是DNA分子的部分平面结构示意图，下列有关叙述不正确的是( )。
A．图中4的全称是腺嘌呤脱氧核苷酸
B．构成DNA的核苷酸种类的不同与2有关
C．N元素存在于图中的含氮碱基中
D．从主链上看，两条脱氧核苷酸链反向平行
问题导析
(1) 构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸；
(2) 脱氧核苷酸种类的不同与含氮碱基有关，与脱氧核糖无关，图中2为脱氧核糖，3为含氮碱基。
答案 B
一题多变
(1)从主链上看，两条单链________平行；从碱基关系看，两条单链________。
(2)________和________相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。
(3)图中有________种碱基，________种碱基对。
(4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：
①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G构成的碱基对共________对。
②在DNA 分子稳定性的比较中，________碱基对的比例越高，DNA 分子稳定性越高。 答案 (1)反向 碱基互补配对 (2)脱氧核糖 磷酸 (3)4 4 (4)①40 60 ②G 与C 解析 (1)从主链上看，两条单链是反向平行的；从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对原则。(2)脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA 分子的基本骨架。(3)图中涉及到4种碱基，4种碱基之间的配对方式有两种，但碱基对的种类有4种，即A —T 、T —A 、G —C 、C —G 。(4)假设该DNA 片段只有A 、T 两种碱基，则200个碱基，100个碱基对，含有200个氢键，而实际上有260个氢键，即G —C 或C —G 碱基对共60个，所以该DNA 中腺嘌呤数为：(200－2×60)/2＝40个。C 和G 共60对，由于G 与C 之间有三个氢键，A 与T 之间有两个氢键，因此，G 与C 构成的碱基对的比例越高，DNA 分子稳定性越高。 二、有关DNA 分子结构的计算 1．DNA 分子的共性和特异性
(1)共性：不因生物种类的不同而不同。 A T ＝T A ＝1；G C ＝C G ＝1；A ＋C T ＋G ＝A ＋G T ＋C
＝1 (2)特异性：A ＋T G ＋C 的值在不同DNA 分子中是不同的，是DNA 分子多样性和特异性的表现。
2．相关计算
如图是DNA 分子中碱基配对的情况示意图，与碱基互补配对原则有关的规律：
①腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即A ＝T ，G ＝C 。因此，嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A ＋G ＝T ＋C 。一条链中的A 和另一条链中的T 相等，可记为A 1＝T 2，同样：T 1＝A 2，G 1＝C 2，C 1＝G 2。
②设在双链DNA 分子中的一条链上A 1＋T 1＝n %，因为A 1＝T 2，A 2＝T 1，则：A 1＋T 1＝T 2＋A 2＝n %。整个DNA 分子中：A ＋T ＝n %。
在双链DNA 分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA 分子中都相等。 ③设双链DNA 分子中，一条链上：
A 1＋G 1T 1＋C 1＝m ，则：A 1＋G 1T 1＋C 1＝T 2＋C 2A 2＋G 2＝m ，所以互补链上A 2＋G 2T 2＋C 2＝1
m 。 双链DNA 分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。
④DNA 分子中共有4种类型的碱基对，若某个DNA 分子具有n 个碱基对，则DNA 分子可有4n
种碱基对排列方式。
1．在双链DNA 分子中，若某一条链中(A ＋T)/(G ＋C)＝m ，则在另一条链中(A ＋T)/(G ＋C)的
比值是多少？在整个DNA分子中(A＋T)/(G＋C)的比值是多少？
答案在另一条链中及整个DNA分子中都是m。
2．在双链DNA分子中，若某一条链中(A＋G)/(T＋C)＝n，则在另一条链中(A＋G)/(T＋C)的比值是多少？在整个DNA分子中(A＋G)/(T＋C)的比值是多少？
答案在另一条链中(A＋G)/(T＋C)的比值为1/n，在整个DNA分子中(A＋G)/(T＋C)＝1。
2．某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链(b)上的G占该链碱基总数的比例是( )。
A．35% B．29% C．28% D．21%
问题导析
(1) 整个DNA中的A＋T占整个DNA碱基总数的44%，则G＋C占整个DNA碱基总数的56%；
(2) 因为其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，所以与G对应的互补链(b)上的C占b 链碱基总数的21%，则G(a链上)＋C(b链上)占DNA分子碱基总数的21%。
(3) 因为总的G＋C占整个DNA分子碱基总数的56%，所以G(b链上)＋C(a链上)占整个DNA 分子碱基总数的35%，推得G占b链碱基总数的35%。
答案 A
一题多变
已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的( )。A．34%和16% B．34%和18%
C．16%和34% D．32%和18%
答案 A
1．下列能正确表示DNA片段的示意图的是( )。
答案 D
2．由50个脱氧核苷酸构成的DNA分子，按其碱基的排列顺序不同，决定了DNA的种类及特性分别是( )。
①504种②450种③425种④遗传性⑤多样性
⑥特异性
A．①④B．②⑤
C．②⑥D．③⑤
答案 D
解析50个脱氧核苷酸共构成了25个碱基对，共有排列顺序425种，由此说明由于碱基对(或脱氧核苷酸对)的排列顺序的多样性，决定了DNA分子的多样性。
3．从某生物中提取出DNA进行化学分析，发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数
的46%，又知该DNA的一条链(H－链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与H链
相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的( )。
A．26% B．24%
C．14% D．11%
答案 A
4．分析以下材料，回答有关问题。
材料一在沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型之前，人们已经证实了DNA
分子是由许多脱氧核苷酸构成的长链，自然界中的DNA并不以单链形式存在，而
是由两条链结合形成的。
材料二在1949年到1951年期间，科学家查哥夫(E.Chargaff)研究不同生物的DNA时发现，DNA分子中的嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数，即A的总数等于T的总数，G的总数等于C的总数，但(A＋T)
与(G＋C)的比值是不固定的。
材料三根据富兰克林(R.E.Franklin)等人对DNA的X射线衍射分析表明，DNA分子由许多“亚单位”组成，每一层的间距为0.34 nm，而且整个DNA分子长链的直径是恒定的。
以上科学研究成果为1953年沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型奠定了基础。请分析回答：
(1)材料一表明DNA分子是由两条________组成的，其基本单位是________。
(2)嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数，说明
__________________________________________________________。
(3)A的总数等于T的总数，G的总数等于C的总数，说明______________________________________________________________。
(4)A与T的总数和G与C的总数的比值不固定，说明
________________________________________________________________。
(5)富兰克林等人提出的DNA分子中的亚单位事实上是________；亚单位的间距都为0.34 nm，而且DNA分子的直径是恒定的，这些特征表明_______________________________________________________________。
(6)基于以上分析，沃森和克里克提出了各对应碱基之间的关系是________，并成功地构建了DNA分子的双螺旋结构模型。
答案(1)脱氧核苷酸长链脱氧核苷酸
(2)DNA分子中嘌呤与嘧啶之间一一对应
(3)A与T一一对应，C与G一一对应
(4)A与T之间的对应和C与G之间的对应互不影响
(5)碱基对DNA分子的空间结构非常规则
(6)A与T配对，C与G配对
解析材料一表明了当时科学界对DNA的认识是：DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构。嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数，即A的总数等于T的总数，G 的总数等于C的总数，说明二者可能是一种对应关系，而A与T的总数和G与C的总数的比值不固定则说明A与T之间的对应和C与G之间的对应是互不影响的，所以沃森和克里克提出了各对应碱基之间的关系是A与T配对，C与G配对，结果发现与各种事实相符，从而获得了成功。
基础巩固
1．下列各项中，能正确表示DNA分子中脱氧核苷酸对的是( )。
答案 A
解析DNA分子中的碱基互补配对原则为A与T配对，G与C配对，A与T之间形成两个氢键，
G 与C 之间形成三个氢键，两条链反向平行，所以A 项正确；B 、D 两项配对方式不对，C 项两条链方向不对。
2．DNA 的一条单链中A ＋G
T ＋C ＝0.4。上述比例在其互补单链和整个DNA 分子中分别为( )。
A ．0.4、0.6
B ．2.5、1.0
C ．0.4、0.4
D ．0.6、1.0
答案 B
解析 根据碱基互补配对原则，在整个DNA 分子中，因为A ＝T ，G ＝C ，所以A ＋G
T ＋C 比值为1.0。
在双链DNA 分子中，一条链上的A ＋G T ＋C 与另一条链上T ＋C A ＋G 相等为0.4，因而互补链中A ＋G
T ＋C ＝2.5，
互为倒数。
3．在DNA 分子双螺旋结构中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键，胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有四种DNA 样品，根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是( )。 A ．含胸腺嘧啶32%的样品 B ．含腺嘌呤17%的样品 C ．含腺嘌呤30%的样品 D ．含胞嘧啶15%的样品 答案 B
解析 DNA 分子双螺旋结构中，A 与T 之间可以形成2个氢键，而G 与C 之间可以形成3个氢键，3个氢键稳定性强，因此G 与C 含量多的DNA 分子的稳定性大于G 与C 含量少的DNA 分子的稳定性。
4．下面为DNA 分子的结构示意图，对该图的正确描述是( )。
A ．②和③相间排列，构成了DNA 分子的基本骨架
B ．①②③构成胞嘧啶脱氧核苷酸
C ．④占的比例越大，DNA 分子越稳定
D ．DNA 分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A 、G 、C 、T 答案 D
解析 DNA 分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成，选项A 错误；胞嘧啶脱氧核苷酸由②③⑨组成，B 项错误；④是A 与T 之间的氢键，G 、C 对含量越多，DNA 分子越稳定，选项C 错误；根据碱基互补配对原则，⑤、⑥、⑦、⑧依次代表A 、G 、C 、T ，D 项正确。
5．下表为生物学家在分析大麦、果蝇、猪、牛和人等生物DNA 碱基比率时得到的结果：
A ．DNA 分子具有特异性
B ．DNA 分子具有多样性
C ．DNA 分子具有遗传性
D ．DNA 分子具有特异性和多样性 答案 D
解析 在双链DNA 分子中，A ＝T ，G ＝C ，但A ＋T
G ＋C 的比值因生物种类不同而不同，每一种生物
都有其特定的比值，这就构成了DNA 分子的特异性；不同生物，其比值又不同，这就构成了DNA 分子的多样性。
6．下图是制作DNA 双螺旋结构模型的过程图，请回答下面的问题。
(1)在制作模型前进行的设计中，甲处应考虑具备________种材料，它们分别是________；其中五边形材料表示________。
(2)乙表示的物质是________，a 位置的元素是________。制作一个乙用到了________种材料。 (3)由乙连接成丙的过程，需考虑的主要有：两条链中五边形材料的顶角应呈________(填“同向”或“反向”)关系；若一条链的下端是磷酸，则另一条链的上端应该是________，这样制作的目的是体现DNA 双链________的特点。
(4)随机将班里某两位同学制作的单链连接成双链，不合理的地方最可能是________。 (5)丙到丁过程体现了DNA 分子________的特点，丁中排在外侧的物质是________。 答案 (1)6 磷酸、脱氧核糖、四种碱基 脱氧核糖 (2)脱氧核苷酸 氧 3 (3)反向 磷酸 反向平行
(4)双链间的碱基配对不遵循碱基互补原则 (5)螺旋 交替连接的脱氧核糖和磷酸 巩固提升
7．某生物核酸的碱基组成是嘌呤碱基占58%，嘧啶碱基占42%，此生物不可能是( )。 A ．噬菌体
B ．大肠杆菌
C ．人或酵母菌
D ．烟草
答案 A
解析 噬菌体由DNA 和蛋白质构成，DNA 为双链，嘌呤数与嘧啶数应相等，在人、酵母菌、大肠杆菌、烟草中既有DNA ，也有RNA ，且RNA 为单链，因此嘌呤数与嘧啶数可能不相等。 8．下图为某同学在学习DNA 的结构后画的含有两个碱基对的DNA 片段(“○”代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是( )。
A ．甲说：“物质组成和结构上没有错误”
B ．乙说：“只有一处错误，就是U 应改为T”
C ．丙说：“至少有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖”
D ．丁说：“如果说他画的是RNA 双链则该图应是正确的” 答案 C
解析 图中有三处错误：①核糖应改为脱氧核糖，②“U”改为“T”，③3,5－磷酸二酯键应建立于磷酸和脱氧核糖的3号碳位间。
9．某双链DNA 分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的54%。其中α链上的碱基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，则β链中腺嘌呤占该链上所有碱基的比例和β链中的胞嘧啶占整个DNA 分子中所有碱基的比例分别为
( )。
A ．24%、13%
B ．23%、27%
C ．48%、26%
D ．22%、28%
答案 A
解析 假设该DNA 分子中碱基总数为200个，则G ＋C ＝108(个)，又因G ＝C ，所以G ＝C ＝54(个)；已知A α＝100×22%＝22(个)，C α＝28个，又因C α＋C β＝C ，所以C β＝54－28＝26(个)，则β链中C 占整个DNA 分子中所有碱基的比例为26÷200＝13%。关于腺嘌呤的计算，因为T ＝A ＝200－1082＝46(个)，A β＝46－22＝24(个)，则在β链中腺嘌呤占该链上所有碱基
的比例为24%。
10．如图是DNA 片段的结构图，请据图回答：
(1)图甲是DNA片段的________结构，图乙是DNA片段的________结构。
(2)填出图中部分结构的名称：[2]________________、[5]________________。
(3)从图中可以看出：DNA分子中的两条长链是由________和________交替连接的。
(4)碱基对之间通过________连接，碱基配对的方式为：________与________配对；________与________配对。
(5)从图甲可以看出：组成DNA分子的两条链的方向是________的；从图乙可以看出：组成DNA 分子的两条链相互缠绕成________的________结构。
答案(1)平面立体(或空间)
(2)一条脱氧核苷酸长链的片段腺嘌呤脱氧核苷酸
(3)脱氧核糖磷酸
(4)氢键A(腺嘌呤) T(胸腺嘧啶) G(鸟嘌呤)
C(胞嘧啶)
(5)反向规则双螺旋
解析(1)从图中可以看出：甲表示的是DNA分子的平面结构，而乙表示的是DNA分子的立体(空间)结构。(2)图中2表示的是一条脱氧核苷酸长链的片段，而5表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从甲图的平面结构可以看出：DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架。(4)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律：A与T配对，G与C配对。(5)根据图甲可以判断：组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成规则的双螺旋结构。
11．根据相关知识回答下列问题。
(1)若DNA分子的一条单链中A＋T
A＋T＋C＋G
＝k，则另一条互补链中这种比例是________，而在整个DNA分子中是________。
(2)如果DNA分子的一条链中的A占15%，互补链中的A占25%，则整个DNA分子中A占________。答案(1)k k(2)20%
走进高考
12．(2011·上海卷，27改编)某双链DNA分子含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子( )。
A．含有4个游离的磷酸基团
B．含有腺嘌呤脱氧核苷酸20个
C．四种含氮碱基A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7
D．碱基排列方式共有4100种
答案 C
解析A错误：一个双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基团。由一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，计算得一条链上100个碱基中含A、T、G、C依次是 10、20、30、40，另一条链上含A、T、G、C则依次是20、10、40、30。故该DNA中含腺嘌呤脱氧核苷酸数为10＋20＝30个，故B项错误。C项正确：四种含氮碱基的比例是A∶T∶G∶C＝(10＋20)∶(20＋10)∶(30＋40)∶(40＋30)＝3∶3∶7∶7。D项错误：含200个碱基的DNA不考虑每种碱基比例关系的情况下，可能的碱基排列方式共有4100种。但因碱基数量比例已确定，故碱基排列方式肯定少于4100种，且一个DNA分子只有一种特定的碱基排列顺序。
13．(2010·上海卷，4)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中
( )。A．G的含量为30% B．U的含量为30%
C．嘌呤含量为50% D．嘧啶含量为40%
答案 C
14．(2010·江苏卷，1)下列关于核酸的叙述中，正确的是( )。
A．DNA和RNA中的五碳糖相同
B．组成DNA与ATP的元素种类不同
C．T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中
D．双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数
答案 D
解析本题主要考查核酸的组成、结构和功能。DNA含有脱氧核糖，RNA含有核糖，A项错误；DNA和ATP都是由C、H、O、N、P五种元素组成，B项错误。T2噬菌体遗传物质为DNA，故其遗传信息也储存在DNA中，C项错误。双链DNA嘌呤总和嘧啶碱基互补配对，故两者数量相等，D项正确。
15．(广东卷，24)有关DNA分子结构的叙述，正确的是(双选)( )。
A．DNA分子由4种脱氧核苷酸组成
B．DNA单链上相邻碱基以氢键连接
C．碱基与磷酸基相连接
D．磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架
答案AD
DNA的分子结构和特点（1课时） 一、教学理念 本节内容的知识较为基础，又是分析讲解结构及特点，因此运用数学中常用的“点、线、面、体”的方法来逐步进入，层层递进地引导学生认识DNA的分子结构和特点。通过小组合作探究的方式，使学生能在此过程中体验科学探究的过程，最后在小组间的交流、比较和归纳中水到渠成地得出DNA分子结构的主要特点。 再辅以物理模型的展示，给学生一个感性认识，使学生对知识有了更深的理解。 二、学习者分析 本节课的教授对象是高二年级的学生，他们已经学习了核酸的元素组成等基础知识，掌握了生物的生殖过程、染色体的化学组成等相关知识，在上节课中也懂得了DNA是生物主要的遗传物质，这些都为本节课新知识的学习提供了必要的知识储备。学生在上节课学习了DNA是主要遗传物质之后，自然会产生类似“DNA凭什么可以成为遗传物质？”的疑问，这就激发了学生学习本节内容甚至学习生物的兴趣。 然而高二的学生尽管具备了一定的认知能力，但其思维的目的性、连续性和逻辑性还不完善，因此需要教师正确适时地加以引导；其次，学生更容易接受形象直观的知识，其空间想象力不足，所以在学习本节内容是有必要通过直观的模型构建或辅以动画、视频来帮助学生理解。 群体特征：异质程度高，规模为一个班级，整体印象积极好表现。 三、教材分析 本节课选自浙科版高二《生物学》必修二第三章第二节，内容包括DNA的分子结构、DNA分子的结构特点以及DNA的特性。本节课在学生学习了DNA是主
要的遗传物质之后，进一步阐述DNA分子作为主要的遗传物质到底如何携带遗传信息，引发学生对科学本质的探究。虽然学生对这一方面的知识没有过多接触，但知识结构较为清晰，具有一定逻辑性。同时，本节课的学习也为接下去了解DNA 分子的复制、遗传信息的表达打下基础，因此，本节课对于学生的知识框架而言具有承上启下的作用。 四、教学目标 1、知识目标：简述DNA的分子组成；概述DNA分子结构及其特点；举例说 出DNA的特性在生活中的运用； 2、能力目标：通过对DNA双螺旋模型建立科学研究方法的学习能够独立自主 地建立模型，提高观察、探索以及动手操作能力；养成看图分析问题的能力； 3、情感目标：认识到多学科合作探究的重要性，体会科学探索的艰辛，树立科 学的价值观。 五、重点与难点分析 1、教与学重点：概述DNA分子的结构及其特点；理解DNA双螺旋结构； 2、教与学难点：DNA分子结构特点的分析；尝试解释DNA分子的特性。 六、教与学的方法 以讲授法为主，多媒体与物理模型辅助，小组讨论，独立思考，真题复习加深理解。 七、教学准备 收集与DNA相关的时事资料或生活实事，DNA双螺旋结构的物理模型，制作与课题相关的多媒体课件。 八、教学过程
DNA 的分子结构和特点 目标导航 1.结合图例分析，概述DNA 分子的双螺旋结构及特点。2.阅读教材图文，学会制作DNA 双螺旋结构模型的构建过程。3.通过制作DNA 双螺旋结构模型，进一步理解其结构特点并掌握有关的计算规律。 一、两种核酸在结构上的异同 1．结构 (1)该模型构建者：美国学者沃森和英国学者克里克。 (2)写出图中①②③④的结构名称。
①__A__，②__G__，③腺嘌呤脱氧核苷酸，④氢键。 2．DNA分子结构的三个主要特点： (1)两条链的位置及方向：反向平行。 (2)主链的基本骨架：脱氧核糖与磷酸基团交替连接，排列在外侧。 (3)主链的内侧：碱基排列在内侧，且遵循碱基互补配对原则。 3．卡伽夫法则： (1)在DNA分子中，A与T的分子数相等，G与C的分子数相等，有A＋G＝T＋C。 (2)A＋T不一定等于G＋C。 三、制作DNA双螺旋结构模型 1．原理：DNA分子双螺旋结构的主要特点。 2．实验目的：通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。3．制作步骤： 选择材料制作若干个磷酸、脱氧核糖、碱基 ↓连接 多个脱氧核苷酸 ↓连接 脱氧核苷酸长链 ↓形成 一个DNA分子 ↓ DNA双螺旋结构 4．注意事项 (1)选材时，用不同形状、不同大小和颜色的材料分别代表脱氧核糖、磷酸和不同的碱基。 (2)要选用有一定强度和韧性的支架和连接材料。 判断正误： (1)DNA分子由四种脱氧核苷酸组成，这四种脱氧核苷酸含有的碱基是A、U、C、G。( ) (2)A—T碱基对和G—C碱基对具有相同的形状和直径，使DNA分子具有稳定的直径。( ) (3)DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。( ) (4)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。( ) (5)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。( ) (6)DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A＝T，G＝C。( ) 答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)√
高考生物必备知识点：DNA分子结构及特点 1953年4月25日发表在英国《自然》杂志上的一篇论文《核酸的分子结构—— 脱氧核糖核酸的一个结构模型》，揭开了DNA的结构之迷。沃森、克里克和维尔金斯三人也因此共同获得了1962年的诺贝尔生理学或医学奖。那么，DNA分子的结构到底是怎样的呢？ 1.基本单位 DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成（右图）。由于构成DNA的含氮碱基有四种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C），因而脱氧核苷酸也有四种，它们分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸。 2.分子结构 DNA分子的立体结构为规则的双螺旋结构，具体为：由两条DNA反向平行的DNA链盘旋成双螺旋结构。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对（A与T 通过两个氢键相连、C与G通过三个氢键相连），碱基配对遵循碱基互补配对原则。应注意以下几点： （1）DNA链：由一分子脱氧核苷酸的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸的5号碳原子端的磷酸基团之间通过脱水缩合形成磷酸二脂键，由磷酸二脂键将脱氧核苷酸连接成链。 （2）5'端和3'端：由于DNA链中的游离磷酸基团连接在5号碳原子上，称5'端；另一端的的3号碳原子端称为3'端。
（3）反向平行：指构成DNA分子的两条链中，总是一条链的5'端与另一条链的3'端相对，即一条链是3'——5'，另一条为5'——3'。 （4）碱基配对原则：两条链之间的碱基配对时，A与T配对、C与G配对。双链DNA分子中，A=T，C=G（指数目），A%=T%，C%=G%，可据此得出： ①A+G=T+C：即嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等； ②A+C（G）=T+G（C）：即任意两不互补碱基的数目相等； ③A%+C%=T%+G%= A%+ G%= T%+ C%=50%：即任意两不互补碱基含量之和相等，占碱基总数的50%; ④（A1+T1）/（C1+G1）=（A2+T2）/（C2+G2）=（A+T）/（C+G）=A/C= T/ G：即双链DNA及其任一条链的（A+T）/（C+G）为一定值； ⑤（A1+C1）/（T1+G1）=（T2+G2）/（A2+C2）=1/[（A2+C2）/（T2+G2）]：DNA分子两条链中的（A+C）/（T+G）互为倒数；双链DNA分子的（A+C）/（T+G）=1。 根据以上推论，结合已知条件可方便的计算DNA分子中某种碱基的数量和含量。 3.结构特点 （1）稳定性：规则的双螺旋结构使其结构相对稳定，一般不易改变。 （2）多样性：虽然构成DNA的碱基只有四种，但由于构成每个DNA分子的碱基对数、碱基种类及排列顺序多样，可形成多种多样的DNA分子。 （3）特异性：对一个具体的DNA分子而言，其碱基对特定的排列顺序可使其携带特定的遗传信息，决定该DNA分子的特异性。
DNA分子的结构及其特点 1.基本单位 DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸。每分子脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷 酸和一分子脱氧核糖通过脱水缩合而成。由于构成DNA的含氮碱基有四种：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)，因而脱氧核苷酸也有四种，它们分别是腺嘌呤脱氧核苷 酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸。 2.分子结构 DNA分子的立体结构为规则的双螺旋结构，具体为：由两条DNA反向平行的DNA链盘旋成双螺旋结构。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架;碱基排列在内侧。DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对(A与T通过两个氢键相连、C与G通过三个氢键相连)，碱基配对遵循碱基互补配对原则。应注意以下几点： ⑴DNA链：由一分子脱氧核苷酸的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸的5号碳原子端的磷酸基团之间通过脱水缩合形成磷酸二脂键，由磷酸二脂键将脱氧核苷酸连接成链。 ⑵5'端和3'端：由于DNA链中的游离磷酸基团连接在5号碳原子上，称5'端;另一端的的3号碳原子端称为3'端。 ⑶反向平行：指构成DNA分子的两条链中，总是一条链的5'端与另一条链的3'端相对，即一条链是3'～5'，另一条为5'~～3'。 ⑷碱基配对原则：两条链之间的碱基配对时，A与T配对、C与G配对。双链DNA分子中，A=T，C=G(指数目)，A%=T%，C%=G%，可据此得出： ①A+G=T+C：即嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等; ②A+C(G)=T+G(C)：即任意两不互补碱基的数目相等; ：即任意两不互补碱基含量之和相等，占碱基总 ③A%+C%=T%+G%=A%+G%=T%+C%=50% 数的50%; ④(A1+T1)/(C1+G1)=(A2+T2)/(C2+G2)=(A+T)/(C+G)=A/C=T/G：即双链DNA及其任一条链的(A+T)/(C+G)为一定值; ⑤(A1+C1)/(T1+G1)=(T2+G2)/(A2+C2)=1/[(A2+C2)/(T2+G2)]：DNA分子两条链中的(A+C)/(T+G)互为倒数;双链DNA分子的(A+C)/(T+G)=1。 根据以上推论，结合已知条件可方便的计算DNA分子中某种碱基的数量和含量。
第二节 DNA 的分子结构和特点 1．核苷酸是核苷和磷酸连接起来的结构单元，其中的核苷又是含氮碱基与脱氧核糖结合形成的单位。 2．DNA 分子的基本单位是脱氧核苷酸，DNA 分子是脱氧核苷酸的多聚体。由于组成脱氧核苷酸的碱基只有4种，分别是腺嘌呤（A ）、鸟嘌呤（G ）、胞嘧啶（C ）、胸腺嘧啶（T ），因此，脱氧核苷酸也有4种，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。 3．沃森和克里克认为：DNA 分子的立体结构是规则的双螺旋结构。 4．DNA 分子结构的主要特点 （1）DNA 分子是由两条长链组成的，并按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。其中每条链上的一个核苷酸以脱氧核糖与另一个核苷酸上的磷酸基团结合，形成主链的基本骨架，并排列在主链的外侧，碱基位于主链的内侧。 （2）DNA 分子一条链上的核苷酸碱基总是跟另一条链上的核苷酸碱基互补配对，两条链上的核苷酸碱基由氢键连接。碱基互补配对原则是：腺嘌呤（A ）与胸腺嘧啶（T ）通过两个氢键相连，鸟嘌呤（G ）与胞嘧啶（C ）通过三个氢键相连。 （3）DNA 分子中碱基 A ＝T ，G ＝C ，但是A ＋T 的量不一定等于G ＋C 的量，这就是DNA 中碱基含量的卡伽夫法则。 预习交流 在DNA 分子的一条单链中相邻的碱基A 与T 的连接是通过氢键连接的吗？ 答案：不是。DNA 分子的两条链中的碱基A 与T 是通过氢键连接，而一条单链中相邻的碱基A 与T 的连接方式如下图： 由此可知是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接起来的。 DNA 1．组成DNA 的元素有哪些？ 答案：组成DNA 的元素主要有C 、H 、O 、N 、P 。 2．DNA 的基本结构单位是什么？ 答案：DNA 的基本结构单位是脱氧核苷酸。 3．脱氧核苷酸的构成如何？请画出其结构模式图。
第二节 DNA 的分子结构和特点 ?与DNA 分子相比，RNA 分子中特有的碱基是( ) A ．尿嘧啶(U) B ．鸟嘌呤(G) C ．腺嘌呤(A) D ．胞嘧啶(C) ?根据碱基互补配对原则，以下碱基配对正确的是( ) A ．G 与T B ．A 与A C ．U 与T D ．G 与C ?在DNA 分子的一条单链中，相邻的碱基A 与T 是通过什么连接的( ) A ．肽键 B ．—磷酸—脱氧核糖—磷酸— C ．氢键 D ．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖— ?在双链DNA 分子中，有关四种碱基的关系，下列等式中错误的是( ) A.C T ＝G A B.A T ＝G C C ．A ＋T ＝G ＋C D ．A ＋G ＝T ＋C ?下列能正确表示DNA 片段的结构示意图的是( ) A B C D 图3-2-1
?在不同的双链DNA分子中，正常情况下，不是稳定不变的是() A．脱氧核糖和磷酸的交替排列 B．碱基对的排列顺序 C．(A＋C)/(T＋G)的碱基数量比 D．碱基配对方式 ?在双螺旋DNA模型搭建实验中，使用代表氢键的订书钉将代表四种碱基的塑料片连为一体，为了逼真起见，A与T之间以及C与G之间最好分别钉() A．2和2个钉B．2和3个钉 C．3和2个钉D．3和3个钉 ?一对同源染色体上的两个DNA分子之间最可能相同的是() A．碱基排列序列 B．碱基数目 C．碱基种类 D．(A＋T)/(G＋C)的值 ?双链DNA分子的一条单链中(A＋G)/(T＋C)＝0.4。上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别为() A．0.4、0.6 B．2.5、1.0 C．0.4、0.4 D．0.6、1.0 ○10[2015·浙江10月选考] 图3-2-2表示某同学制作的DNA双螺旋结构模型的一个片段。其中存在的错误有()