【生物】2018届人教版一轮复习专题11-2DNA分子的结构学案

【生物】2018届人教版一轮复习专题11-2DNA分子的结构学案

‎【学案导航】---明方向！‎ ‎【课程学习目标】‎ ‎　1.概述DNA分子的结构特点。‎ ‎2.制作DNA分子双螺旋结构模型。‎ ‎3.通过观察DNA结构模型及制作DNA双螺旋结构模型来提高观察能力、分析能力和理解能力。‎ 第一层级：预学区.不看不讲 ‎【知识体系梳理】‎ 一、DNA双螺旋结构模型的构建 ‎1.在对DNA分子结构的研究中,美国生物学家①和英国物理学家②克里克做了突出的贡献。‎ ‎2.DNA分子是以4种③脱氧核苷酸为单位连接而成的长链,这4种脱氧核苷酸分别含有④A、T、C、G四种碱基。‎ ‎3.沃森和克里克尝试了很多种不同的双螺旋结构和三螺旋结构模型,但都被否定了。后来他们重新构建了一个将磷酸—脱氧核糖骨架安排在螺旋外部,碱基安排在螺旋内部的双链螺旋。‎ ‎4.后来,沃森和克里克又根据其他科学家得出的腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量,鸟嘌呤(G)的量总是⑤等于胞嘧啶(C)的量的信息,改变了碱基配对的方式,让A与T配对,⑥G与C配对,构建出DNA的⑦双螺旋结构模型。‎ 二、DNA分子的结构特点 ‎1.DNA分子由两条链组成,这两条链按⑧反向平行的方式盘旋成⑨双螺旋结构。‎ ‎2.DNA分子中的⑩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。‎ ‎3.两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对有一定的规律:A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对;G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间这种一一对应的关系,叫作碱基互补配对原则。‎ ‎【基础学习交流】‎ ‎1.请画出DNA的平面结构示意图。‎ ‎2.若一个DNA分子中有1000个碱基对,其中A有300个,求该DNA分子中有多少个氢键?‎ ‎3.DNA的彻底水解产物是什么?‎ 第二层级：导学区.不议不讲 ‎【重点难点探究】‎ 知识点一:DNA双螺旋结构模型的构建 ‎1.核酸有几种?是由哪些元素组成的?构成核酸的基本单位是什么?‎ ‎2.结合教材P47～48的资料,分析并思考:‎ ‎(1)沃森和克里克在构建模型的过程中,利用了他人的哪些经验和成果?‎ ‎(2)沃森和克里克在构建模型的过程中出现过哪些错误?讨论交流他们是如何对待和纠正这些错误的?‎ 知识点二:DNA分子的结构 ‎1.认真观察教材P49图3-11 DNA分子的平面结构图,回答下列问题:‎ ‎(1)你认为DNA分子同一条链和两条链中连接相邻两个碱基的结构有何不同?‎ ‎(2)每个DNA分子含有多少个游离的磷酸?每个五碳糖连接多少个磷酸?每个磷酸连接多少个五碳糖?‎ ‎2.DNA分子结构有何特点?‎ ‎3.DNA分子中碱基的计算方法与规律。‎ ‎(1)双链DNA分子中两个互补的碱基总数之间具有怎样的关系?嘌呤总数与嘧啶总数具有怎样的关系?两个非互补碱基之和与另两个非互补碱基之和具有怎样的关系?写出相关的表达式。‎ ‎(2)在DNA两互补链中的一条链上,非互补的两个碱基之和的比值[如(A+G)/(T+C)],与对应链中的同类比值具有怎样的关系?互补碱基之和在一条链上,在互补链上及在整个DNA分子中所占比例有何特点?‎ ‎(3)知道DNA分子一条链中四种碱基的比值(如A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4),计算其互补链中及整个DNA分子中四种碱基的比值。‎ ‎【思维拓展应用】‎ 例1　下列关于威尔金斯、沃森和克里克、富兰克林、查哥夫等人在DNA分子结构构建方面的突出贡献的说法中,正确的是(　　)。‎ A.威尔金斯和富兰克林提供了DNA分子的电子显微镜图像 B.沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型 C.查哥夫提出了A与T配对、C与G配对的正确关系 D.富兰克林和查哥夫发现A量等于T量、C量等于G量 例2　右图是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 第三层级：固学区.不练不讲 ‎【基础智能检测】‎ ‎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噬菌体的遗传信息储存在RNA中 D.双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数 ‎2.某同学制作的DNA双螺旋结构模型中,在一条链中所用碱基模块A∶C∶T∶G为1∶2∶3∶4,则该双螺旋模型中上述碱基模块的比应为(　　)。‎ A.1∶2∶3∶4　　　　　B.3∶4∶1∶2　　　　　C.1∶1∶1∶1　　　　　D.2∶3∶2∶3‎ ‎3.关于DNA分子结构的叙述不正确的是(　　)。‎ A.每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸 B.每个DNA分子中的碱基、磷酸、脱氧核苷酸、脱氧核糖的数目是相等的 C.每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基 D.双链DNA分子中的一段,如果有40个腺嘌呤,就一定同时含有40个胸腺嘧啶 ‎【全新视角拓展】‎ ‎4.下图是DNA分子结构模式图,请据图回答下列问题:‎ ‎(1)组成DNA的基本单位是[　]　　　　　　　,图中1、2、6的名称依次为　　　　　　　、　　　　　　　、　　　　　　　。 ‎ ‎(2)图中8示意的是　　　　　　　。在双链DNA分子中嘌呤与嘧啶之间的数量关系可表示为　。 ‎ ‎(3)若4是胞嘧啶,则3是　　　　　　　。 ‎ 第四层级：思学区.不思不复 ‎【思维导图构建】‎ ‎【答案】‎ ‎【知识体系梳理】‎ ‎①沃森　②克里克　③脱氧核苷酸　④A、T、C、G　⑤等于　⑥G与C　⑦双螺旋　⑧反向平行　⑨双螺旋　⑩脱氧核糖 磷酸　碱基　氢键　T(胸腺嘧啶)　C(胞嘧啶)　碱基互补配对 ‎【基础学习交流】‎ ‎1.‎ ‎2.2700个氢键。‎ ‎3.磷酸、脱氧核糖、碱基。‎ ‎【重点难点探究】‎ 知识点一:DNA双螺旋结构模型的构建 ‎1.核酸有两种:核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。核酸是由C、H、O、N、P五种元素组成的。构成核酸的基本单位是核苷酸(核苷酸有两大类:一类是构成RNA的基本单位——核糖核苷酸;另一类是构成DNA的基本单位——脱氧核糖核苷酸)。‎ ‎2.(1)①当时科学界已发现的证据;②英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的X射线衍射图谱;③奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果。‎ ‎(2)①他们将碱基置于螺旋的外部。在威尔金斯等一批科学家的帮助下,他们否定了最初建立的模型,并且,在失败面前,他们没有气馁,又重新建立了新的模型。②他们最初构建的模型中,连接双链结构的碱基之间是以相同碱基进行配对的,在别人的建议及帮助下,他们构建了正确的DNA模型。‎ 知识点二:DNA分子的结构 ‎1.(1)同一条链中连接相邻两个碱基的结构:—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—,而两条链中连接相邻两个碱基的结构是氢键。‎ ‎(2)每个DNA分子含有2个游离的磷酸。每个五碳糖连接1个或2个磷酸。每个磷酸连接1个或2个五碳糖。‎ ‎2.DNA的结构特点主要有:①DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成的双螺旋结构。②DNA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。③两条链上的碱基通过氢键连接起来,形成碱基对,且遵循碱基互补配对原则。‎ ‎3.(1)两个互补的碱基总数相等,A=T,G=C。双链DNA分子中,嘌呤总数=嘧啶总数,A+G=T+C;(A+G)/(T+C)=1。DNA分子中任一非互补碱基之和相等,且占DNA碱基总数的50%,A+G=T+C=A+C=T+G。‎ ‎(2)一条链中,非互补的两个碱基之和的比值[如(A+G)/(T+C)],与对应链中的同类比值互为倒数。(A1+G1)/(T1+C1)=(T2+C2)/(A2+G2)。学科*网 互补碱基之和在一条链上,在互补链上,在整个DNA分子中所占比例相同。(A1+T1)/L1总=(A2+T2)/L2总=(A总+T总)/L总;(G1+C1)/L1总=(G2+C2)/L2总=(G总+C总)/L总。此比例在不同DNA分子中,可有特异性。‎ ‎(3)其互补链中A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3,把A与T、G与C的数值换位即可,而整个DNA分子中A∶T∶G∶C=(1+2)∶(2+1)∶(3+4)∶(4+3)=3∶3∶7∶7。‎ ‎【思维拓展应用】‎ 例1　B ‎【解析】在DNA分子结构构建方面,威尔金斯和富兰克林提供了DNA的衍射图谱;查哥夫发现了A量等于T量、C量等于G量。沃森和克里克在此基础上提出了DNA分子的双螺旋结构模型。‎ 例2　B ‎【解析】构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸,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。‎ ‎【基础智能检测】‎ ‎1.D　2.D　3.C ‎【全新视角拓展】‎ ‎4.(1)[5]脱氧核苷酸　磷酸基团　脱氧核糖　碱基对　(2)一段脱氧核苷酸链　嘌呤总数=嘧啶总数　(3)鸟嘌呤 ‎【思维导图构建】‎ ‎①脱氧核苷酸　②碱基　③五碳糖 ‎【典例指津】---授技法！‎ 热点题型一 DNA分子的结构和基因的概念 例1、如图为DNA分子部分结构示意图，以下叙述正确的是 (　　)‎ A．DNA的稳定性与⑤有关，生物体内DNA解旋酶、RNA聚合酶、DNA聚合酶、逆转录酶等可以断开⑤键 B．④是一个胞嘧啶脱氧核苷酸 C．DNA连接酶可催化⑥或⑦键形成 D．A链、B链的方向相反，骨架是磷酸和脱氧核糖 ‎ ‎【答案】D ‎【解析】解旋酶作用于氢键，DNA聚合酶、逆转录酶、DNA连接酶等均作用于磷酸二酯键，A错误；DNA分子是A链、B链反向平行排列构成，④中的①不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，④中②下方的磷酸基团与②③才共同构成胞嘧啶脱氧核苷酸，B错误；DNA连接酶可催化两段DNA片断之间的磷酸二酯键（如 ‎⑥，不是⑦）的形成，C错误。‎ ‎【提分秘籍】‎ ‎(1)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水，即脱氧核苷酸―→DNA＋H2O。‎ ‎(2)DNA分子结构可简记为5种元素，4种碱基(脱氧核苷酸)，3种小分子，2条长链，1个双螺旋。‎ ‎(3)DNA分子中，脱氧核苷酸数:脱氧核糖数:磷酸数:含氮碱基数＝1:1:1:1。[]‎ ‎(4)DNA分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分，即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。‎ ‎(5)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。‎ ‎(6)对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。‎ ‎(7)位于染色体上的基因随着染色体传递给子代，其遗传遵循孟德尔遗传规律。位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给子代，是控制细胞质遗传的基因，特点是母系遗传。 ‎ ‎【举一反三】 ‎ 从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是 (　　)‎ A．碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子基因的多样性 B．碱基对的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子基因的特异性 ‎ C．一个含2 000个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式就有41 000种 D．人体内控制β－珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种 ‎【答案】D ‎【真题回眸】---知难易！‎ ‎1.（2015·江苏卷，4）下列关于研究材料、方法及结论的叙述，错误的是（　　）‎ A.孟德尔以豌豆为研究材料，采用人工杂交的方法，发现了基因分离与自由组合定律 B.摩尔根等人以果蝇为研究材料，通过统计后代雌雄个体眼色性状分离比，认同了基因位于染色体上的理论 C.赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料，通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA，证明了DNA是遗传物质 D.沃森和克里克以DNA大分子为研究材料，采用X射线衍射的方法，破译了全部密码子 ‎【答案】　D ‎【解析】　A项正确，孟德尔采用豌豆进行杂交实验，成功地揭示了遗传的两条基本规律；B项正确，摩尔根等用果蝇杂交实验证实了基因位于染色体上；C项正确，赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验表明DNA是遗传物质；D项错，沃森和克里克构建了DNA分子的双螺旋模型。学科*网 ‎2.（2016·全国课标卷Ⅰ，29）在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ）。回答下列问题；‎ ‎（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的　　　　（填“α”“β”或“γ”）位上。‎ ‎（2）若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的　　　　（填“α”“β”或“γ”）位上。‎ ‎（3）将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是___________________________________________________________。‎ ‎【答案】　（1）γ　（2）α　（3）一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的N个噬菌体中只有2个带有标记 ‎【能力提升】---长士气！ ‎ 一、选择题（8小题）‎ ‎1．下列关于双链DNA的叙述错误的是（ ）‎ A．若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上的A和T数目也相等 B．若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于T C．若一条链上A﹕T﹕G﹕C=1﹕2﹕3﹕4，则另一条链也是A﹕T﹕C﹕C=1﹕2﹕3﹕4‎ D．若一条链上的A﹕T﹕G﹕C=1﹕2﹕3﹕4，则另一条链为A﹕T﹕G﹕C=2﹕1﹕4﹕3‎ ‎【答案】C ‎【解析】在双链DNA中，一条链上的A与另一条链上的T配对，一条链上的T与另一条链上的A配对，因此若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上的A和T数目也相等，A正确；一条链上的A与另一条链上的T配对，一条链上的T与另一条链上的A配对，若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于T，B正确；由碱基互补配对原则可知，一条链上的A与另一条链上是T，一条链上的G与另一条链上是C，因此，若一条链上的A﹕T﹕G﹕C=1﹕2﹕3﹕4，则另一条链也是A﹕T﹕G﹕C=2：1：4：3，C错误、D正确。学科*网 ‎2．一段核酸中的碱基组成为30%的A，30%的C，20%的G，20%的T，则它是一段（ ）‎ A．双链DNA B．单链DNA C．双链RNA D．单链RNA ‎【答案】B ‎【解析】该核苷酸链中含有碱基T，因此为DNA；双链DNA分子中，碱基之间的互补配对遵循碱基互补配对原则，即A=T、C=G，而该核苷酸链中A≠T、C≠G，因此不是双链DNA。‎ ‎3．DNA的一条单链中，（A1+T1）/(G1+C1)=0.4,上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是（ ）‎ A. 0.4 和 0.6 B. 2.5 和 1.0 C. 0.4 和 0.4 D. 0.6 和 1.0 ‎ ‎【答案】C ‎4．DNA分子具有多样性的原因是（ ）‎ A．磷酸和脱氧核糖排列顺序千变万化 ‎ B．四种碱基的配对方式千变万化 C．两条长链的空间结构千变万化 ‎ D．碱基对的排列顺序千变万化 ‎【答案】D ‎【解析】DNA多样性的根本原因是碱基对的排列顺序千变万化。‎ ‎5．下列有关“支架”或“骨架”的说法，不正确的是（ ）‎ A．细胞膜的基本支架是蛋白质 B．生物大分子的基本骨架是碳链 C．细胞骨架由蛋白质纤维组成 D．脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架 ‎【答案】A ‎【解析】细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，A错误；生物大分子是由单体构成，每一个单体都以若干相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，B正确；细胞骨架具有维持细胞形态、保持细胞内部结构有序，是由蛋白质纤维组成的网架结构，C正确；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，而碱基排列在内侧，D正确。‎ ‎6．下列对双链DNA分子的叙述,错误的是（ ）‎ A. 若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也相等 B. 若一条链G的数目为C的2倍，则另一条链G的数目为C的0.5倍 C. 若一条链的A﹕T﹕G﹕C=1﹕2﹕3﹕4，则另一条链相应碱基比为2﹕1﹕4﹕3‎ D. 若一条链的G﹕T=1﹕2，则另一条链的C﹕A=2﹕1‎ ‎【答案】D ‎7．在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤数为n，则下列有关结构数目正确的是（ ）‎ ‎①脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=m ‎②碱基之间的氢键数为（3m-2n）/2‎ ‎③一条链中A+T的数量为n ‎④G的数量为m-n A．①②③④ B．②③④ C．③④ D．①②③ ‎ ‎【答案】D ‎【解析】每个脱氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基，所以脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=m，①正确；在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤数为n，A和T之间有2个氢键、C和G之间有3个氢键，则碱基之间的氢键数2n+(m−2n)/ 2 ×3＝(3m−2n )/2 ，②正确；双链DNA中，A=T=n，则根据碱基互补配对原则，一条链中A+T的数量为n，③正确；双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤数为n，则A=T=n，则C=G=m−2n /2 ，④错误。‎ ‎8．下列有关DNA结构的说法，正确的是（ ）‎ A．一条链上相邻的碱基被相邻的两个核糖连在一起 B．每个磷酸基团上都连着两个五碳糖 C．碱基对排列顺序的千变万化构成了DNA分子的特异性 D．只有嘌呤与嘧啶配对，才能保证DNA两条长链之间的距离不变 ‎【答案】D 二、非选择题（2小题）‎ ‎9．如图所示为DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题：‎ ‎（1）组成DNA的基本单位是［ ］______。‎ ‎（2）若3为胞嘧啶，则4应是________。两者之间通过_____键相连。‎ ‎（3）图中8示意的是一条__________的片段。与另一条片段的位置关系是________________。‎ ‎（4）构成DNA分子的碱基有__________种，但由于______的排列顺序的千变万化，因此构成了DNA分子的多样性。‎ ‎【答案】‎ ‎（1）5 脱氧核苷酸 ‎（2）鸟嘌呤 氢 ‎（3）脱氧核苷酸链 反向平行 ‎（4）4 碱基对 ‎【解析】‎ ‎（1）组成DNA的基本单位是［5］脱氧核苷酸。‎ ‎（2）若3为胞嘧啶，则4应是鸟嘌呤，C与G配对，两者之间通过氢键相连。学*科网 ‎（3）图中8示意的是一条脱氧核苷酸链片段，与另一条片段的位置关系是反向平行。‎ ‎（4）构成DNA分子的碱基有4种，但由于碱基对的排列顺序的千变万化，因此构成了DNA分子的多样性。‎ ‎10．下面是某DNA分子的部分平面结构示意图，据图回答 ‎（1）DNA的基本组成单位是________（用数字表示）、其化学元素组成是________。‎ ‎（2）DNA是________空间结构，2 、 4的中文名称分别是______________、__________________。‎ ‎（3）碱基通过______________连接成碱基对，遵循____________原则。‎ ‎（4）若该DNA分子的一条链中A=0.5，那么在它的互补链中，应为 。‎ ‎【答案】‎ ‎（1）4 C、H、O、N、P ‎（2）双螺旋 脱氧核糖 腺嘌呤脱氧核苷酸 ‎（3）氢键 碱基互补配对 ‎ ‎（4）2 ‎ ‎【解析】‎ ‎（2）DNA是双螺旋结构，2是脱氧核糖，4是腺嘌呤脱氧核苷酸。‎ ‎（3）碱基之间是通过氢键连接成对的，遵循碱基互补配对原则，该分子复制时所需要的直接能源物质是ATP。‎ ‎（4）DNA分子一条链中（A+G）与（T+C）的比值与互补链中的该种碱基的比值互为倒数，在整个双链中该比值等于1。若该DNA分子的一条链中=0.5，那么在它的互补链中，应为2。‎