2024-2025学年高一生物必修2 第3章 第2节 DNA的结构.docx

第2节DNA的结构

[学习目标]1.概述DNA结构的主要特点。2.通过对DNA双螺旋结构模型构建过程的交流和讨论，认同交流合作、多学科交叉在科学发展中的作用。3.制作DNA双螺旋结构模型。

一、DNA双螺旋结构模型的构建

1．构建者：美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。

2．过程

判断正误

(1)威尔金斯和富兰克林提供了DNA的电子显微照片()

(2)查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系()

(3)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法()

答案(1)×(2)×(3)√

提示(1)威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱。(2)查哥夫提出了在DNA中，A＝T，G＝C，并未提出碱基之间的配对关系。

任务一：DNA双螺旋结构模型的构建

1．组成DNA分子的脱氧核糖和磷酸基团具有亲水性，而碱基具有疏水性，细胞中的DNA分子总是处于一个液体环境中。据此你可以得出什么结论？

提示在双链DNA分子中脱氧核糖和磷酸基团排列在外侧，碱基排列在内侧。

2．嘌呤碱基是双环化合物，嘧啶碱基是单环化合物(如图所示)，而DNA分子两条链之间的距离是固定的，直径约为2nm，据此推测位于DNA内部的碱基如何配对？并作出假说。

提示嘌呤与嘧啶配对。假说一：A与T配对，G与C配对；假说二：A与C配对，G与T配对。

3．请根据查哥夫碱基数据表推测，上述哪种假说是正确的？

来源

碱基的相对含量

腺嘌呤A

鸟嘌呤G

胞嘧啶C

胸腺嘧啶T

人

30.9

19.9

19.8

29.4

牛

27.9

22.7

22.1

27.3

酵母菌

31.3

18.7

17.1

32.9

结核分枝杆菌

15.1

34.9

35.4

14.6

提示分析查哥夫碱基数据表可得出腺嘌呤A与胸腺嘧啶T的相对含量大致相同，鸟嘌呤G与胞嘧啶C的相对含量大致相同，故可推测假说一正确，即A与T配对，G与C配对。

1．下列关于DNA结构模型构建的叙述，错误的是()

A．查哥夫提供的信息为模型的构建提供了重要依据

B．根据DNA衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构

C．沃森和克里克在最初构建的双螺旋结构中，认为磷酸和脱氧核糖排列在外部，碱基排列在内部，且A与T配对，G与C配对

D．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的

答案C

解析沃森和克里克在最初构建的双螺旋结构中，并不知道A与T配对、G与C配对，C错误。

二、DNA的结构

1．DNA双螺旋结构的主要特点

项目

特点

整体

由两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构

排列

外侧

脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架

内侧

碱基通过氢键连接成碱基对

碱基互补配对

A与T配对、G与C配对

2.“反向”含义的理解：脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1′－C，与磷酸基团相连的碳叫作5′－C。DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5′端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′端。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端开始，一条单链是从5′端到3′端的，另一条单链则是从3′端到5′端的。

判断正误

(1)DNA中碱基数＝磷酸数＝核糖数()

(2)含有G、C碱基对比较多的DNA热稳定性较差()

(3)DNA分子中的每个磷酸均与2个脱氧核糖连接()

(4)磷酸与脱氧核糖交替连接，构成DNA的基本骨架()

(5)DNA一条链上相邻的两个碱基通过氢键相连()

答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×

提示(1)DNA中碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数。(2)因G、C碱基对之间含有三个氢键，所以含有G、C碱基对比较多的DNA热稳定性较强。(3)DNA分子中的游离的磷酸基团只与1个脱氧核糖连接。(5)DNA一条链上相邻的两个碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连。

任务二：DNA的结构及相关计算

如图是DNA的结构模式图，据图回答下列问题：

1．说出图中①～⑩的名称。

提示①胞嘧啶②腺嘌呤③鸟嘌呤④胸腺嘧啶⑤脱氧核糖⑥磷酸⑦胸腺嘧啶脱氧核苷酸⑧碱基对⑨氢键⑩一条脱氧核苷酸链的片段

2．一个链状DNA分子含有几个游离的磷酸基团？

提示一个链状DNA分子含有2个游离的磷酸基团。

3．为什么G－C碱基对含量越多，DNA越稳定？

提示因为DNA的稳定性与氢键有关，A与T之间有两个氢键，而G与C之间有三个氢键，所以DNA中G与C碱基对所占的比例越高，该DNA稳定性越强。

任务三：双链DNA碱基数目的相关计算规律

根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。

请据此完成以下推论：

(1)A1＋A2＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2。

即：双链中A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝