高中生物第四章遗传的分子基础第12课时DNA分子的结构学案苏教版必修2

高中生物第四章遗传的分子基础第12课时DNA分子的结构学案苏教版必修2

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第 12 课时 DNA 分子的结构 学习目标 1．概述 DNA 分子结构的主要特点。2.掌握 DNA 分子中碱基有关计算。 |基础知识| 一、对 DNA 分子结构的认识过程[连线] 二、DNA 分子的结构 |自查自纠| (1)DNA 彻底水解产物是四种脱氧核苷酸( ) (2)DNA 分子一条链上相邻的两个碱基通过氢键相连( ) (3)DNA 分子中 G、C 碱基的比例越高，分子结构的稳定性越高( ) (4)DNA 分子由两条方向相同的脱氧核苷酸链盘旋而成( ) (5)DNA 分子中的嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数( ) (6)双链 DNA 分子中(A＋G)/(T＋C)存在特异性( ) 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 |图解图说| ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ A、T 之间通过 2 个氢键连接，C、G 之间通过 3 个氢键连接，C、G 的比例越高，双螺 旋结构越稳定。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 每个 DNA 片段中，游离的磷酸基团数是多少？ 提示：2 个 探究点一 DNA 分子的结构 1．DNA 分子彻底水解得到的产物：______________。 2．DNA 分子一条链上相邻的两碱基通过________________连接，两条链间相邻的两碱 基通过______相连。DNA 分子中 A、T、G、C 四种碱基形成的碱基对种类有______________。 含有 5 000 个碱基的 DNA 分子，碱基对的排列方式有__________种可能。 3．DNA分子结构的两个特性：DNA分子__________千变万化，构成了DNA分子的________； 每一个 DNA 分子都具有特定的__________，构成了 DNA 分子的______。 提示 1.1 种磷酸、1 种脱氧核糖、4 种碱基 2.－脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖－ 氢 键 A－T、T－A、G－C、C－G 42 500 3.碱基对排列顺序 多样性 碱基对排列顺序 特异 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 性 DNA 结构的“五四三二一” 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。 【典例 1】 如图是 DNA 分子的部分平面结构示意图，有关叙述不正确的是( ) A．图中 4 的名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 元素存在于图中的碱基中 D．从主链上看，两条脱氧核苷酸链反向平行 尝试解答________ 解析 构成 DNA 的核苷酸是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸种类的不同与碱基有关，与脱氧核 糖和磷酸无关，图中 2 为脱氧核糖，3 为碱基。 答案 B 【跟踪训练】 1．如图表示某同学制作的 DNA 双螺旋结构模型的一个片段。其中存在的错误有( ) A．3 处 B．5 处 C．7 处 D．8 处 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 解析 图中的核糖应改为脱氧核糖；DNA 中不存在尿嘧啶；胞嘧啶与鸟嘌呤之间有 3 个 氢键；腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有 2 个氢键。 答案 C 探究点二 DNA 分子中碱基的相关计算 下图为双链 DNA 分子中碱基的配对情况，分析回答： 1．1 链上的四种碱基与 2 链上的四种碱基存在着怎样的数量关系？ 提示 A1＝T2、T1＝A2、G1＝C2、C1＝G2；A1＋T1＝A2＋T2，G1＋C1＝G2＋C2。 2．双链 DNA 分子中，互补的两个碱基有怎样的数量关系？不互补的两个碱基的数量和 与分子中碱基总数有什么关系？ 提示 DNA 分子中，互补的两个碱基数量相等，即 A＝T、G＝C；不互补的两个碱基的数 量和是分子中碱基总数的一半，即 A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝A＋T＋G＋C 2 。 3．若 1 链中(A1＋C1)/(T1＋G1)＝m，则 2 链中(A2＋C2)/(T2＋G2)＝____________，DNA 分 子中(A＋C)/(T＋G)＝____。 提示 1/m 1 4．若 1 链中(A1＋T1)/(G1＋C1)＝m，则 2 链中(A2＋T2)/(G2＋C2)＝____________，DNA 分 子中(A＋T)/(G＋C)＝________。 提示 m m 5．若 1 链中碱基 A 占该链碱基总数的 20%,2 链中碱基 A 占该链碱基总数的 30%，则整 个 DNA 分子中碱基 A 占该分子碱基总数的________。 提示 25% 【典例 2】 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% 尝试解答________ 解析 根据双链 DNA 分子的特点，双链中，G＝C＝17%，A＝T＝33%，因其一条链中的 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＝66%－32%＝34%，C＝34%－ 18%＝16%。 答案 A 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 三步解决 DNA 分子中有关碱基比例计算 第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个 DNA 分子碱基的比例，还是占 DNA 分子一条链上碱基的比例。 第二步：画一个 DNA 分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。 第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。 【跟踪训练】 2．假设一个 DNA 分子片段中，碱基 T 共 312 个，占全部碱基的 26%，则此 DNA 片段中 碱基 G 所占百分比和数目分别是( ) A．26%,312 个 B．24%,288 个 C．24%,298 个 D．12%,144 个 解析 DNA 分子的碱基数目和比例严格遵循碱基互补配对原则，即 DNA 分子中有一个 A， 必定有一个和其互补的 T；有一个 C，必有一个 G。根据这个原理可知 G＝1－26%×2 2 ＝24%； 又知 T 共 312 个，占 26%，则可知该 DNA 分子片段中共有碱基 312÷26%＝1 200 个；前面已 计算出 G 占 24%，则 G 的数目是 1 200×24%＝288 个。 答案 B 知识脉络 要点晨背 1.DNA 的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规 则的双螺旋结构。 2.DNA 的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连 接而成的。 3.DNA 上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则， 通过氢键连接。 4.DNA 分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗 传信息。 5.DNA 中，A 一定与 T 配对，G 一定与 C 配对， 这叫做碱基互补配对原则。 1．在解开 DNA 分子结构之谜的历史进程中，有关说法错误的是( ) A．瑞典科学家证明了 DNA 分子的对称性 B．查哥夫发现了数量上 A＝T，G＝C C．富兰克琳确认了 DNA 分子是螺旋结构 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 D．沃森和克里克提出了 DNA 分子的双螺旋结构模型 解析 瑞典科学家证明了 DNA 分子的不对称性。 答案 A 2．下列表示某同学制作的脱氧核苷酸结构模型，正确的是( ) 解析 每 1 个脱氧核苷酸是由 1 个脱氧核糖、1 个磷酸基团和 1 个碱基构成，碱基可能 是 A 或 C 或 G 或 T，不可能是 U，A 项错误；脱氧核糖是五碳糖，其中 1 号碳上连着碱基，5 号碳上连着磷酸基团，B 项、C 项错误，D 项正确。 答案 D 3．如图为某核苷酸长链片段的示意图，下列关于该长链的相关叙述中，错误的是( ) A．2 和 3 构成核苷 B．嘌呤数目等于嘧啶数目 C．4 为胞嘧啶脱氧核苷酸 D．磷酸基团的数目等于脱氧核糖的数目 解析 图示核苷酸长链为单链，嘌呤数不一定等于嘧啶数。 答案 B 4．关于 DNA 分子结构的叙述中，错误的是( ) A．由四种脱氧核苷酸组成 B．碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数 C．碱基 A＝T，G＝C D．每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个含氮碱基 解析 DNA 分子中除两端外，每个脱氧核糖均连接两个磷酸和一个含氮碱基。 答案 D 5．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% 解析 因在 DNA 分子双链间只有 A－T 和 G－C 碱基对，故 A＝T＝30%，G＝C＝20%，A＋ 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 G＝50%，T＋C＝50%。 答案 C 课后跟踪分层训练 (时间：35 分钟) 1．“ ”是组成核酸的一个基本单位，它的名称是( ) A．胸腺嘧啶脱氧核糖核酸 B．胸腺嘧啶脱氧核苷酸 C．腺嘌呤脱氧核苷酸 D．胸腺嘧啶核糖核苷酸 解析 分析题图可知，该核苷酸中含有胸腺嘧啶 T，因此是脱氧核糖核苷酸，所以该核 苷酸的全称是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸。 答案 B 2．下面是 4 位同学拼制的 DNA 分子中一条多核苷酸链局部平面结构模型，正确的是 ( ) 解析 圆圈表示磷酸基团，五边形表示五碳糖，长方形表示碱基，由于磷酸与脱氧核糖 交替连接，排列在外侧，碱基排列在内侧，故 A、B 错误；两个磷酸连接五碳糖的部位不同， 故 D 错误，C 正确。 答案 C 3．下列能正确表示 DNA 片段的示意图是( ) 解析 DNA 通常为双链结构，由 4 种脱氧核苷酸组成，所含碱基为 A、G、C、T。A 与 T 配对，之间有两个氢键；G 与 C 配对，之间有三个氢键。DNA 分子的两条链反向平行。 答案 D 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 8 4．下列有关 DNA 分子结构的叙述，正确的是( ) A．基本组成单位是核糖核苷酸 B．磷酸和五碳糖排列在内侧 C．具有规则的双螺旋结构 D．碱基对构成分子的基本骨架 解析 DNA 分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，结构中磷酸和五碳糖交错连接形成基本 骨架排列在外侧，碱基排列在内侧，最后高度螺旋化形成规则的双螺旋结构。 答案 C 5．如图是一个 DNA 分子的片段，从图中不能得到的信息是( ) A．DNA 是双螺旋结构 B．碱基严格互补配对 C．嘌呤数等于嘧啶数 D．两条脱氧核苷酸链反向平行 解析 由图示可以看出，DNA 是双螺旋结构，且两条链之间碱基严格互补配对，即嘌呤 数等于嘧啶数；从图中不能看出两条链的方向。 答案 D 6．DNA 分子具有多样性和特异性是由于( ) A．DNA 分子是高分子化合物，相对分子质量大 B．DNA 分子中碱基数目很多，能形成很多氢键 C．DNA 分子中两条链上的脱氧核糖和磷酸之间的排列顺序变化多端 D．DNA 分子中碱基对的排列顺序千变万化，但在特定的 DNA 分子中碱基对排列顺序不 变 解析 DNA 分子中碱基对的排列顺序的千变万化，构成了 DNA 分子的多样性，而特定的 碱基对排列顺序又构成了特定的 DNA 分子。 答案 D 7．下列与 DNA 分子结构多样性有关的是( ) A．碱基间的连接方式 B．脱氧核苷酸的连接方式 C．脱氧核苷酸的排列顺序 D．DNA 分子的立体结构 解析 DNA 中碱基之间都由氢键连接，脱氧核苷酸分子之间都是由脱氧核糖与磷酸间的 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 9 磷酸二酯键连接的，DNA 分子的立体结构都是双螺旋结构。 答案 C 8．由一对氢键连接的两个脱氧核苷酸已查明它的结构有一个腺嘌呤，则它的其他组成 成分应是( ) A．3 个磷酸、3 个脱氧核糖和 1 个胸腺嘧啶 B．2 个磷酸、2 个脱氧核糖和 1 个胞嘧啶 C．2 个磷酸、2 个脱氧核糖和 1 个胸腺嘧啶 D．1 个磷酸、1 个脱氧核糖和 1 个胸腺嘧啶 解析 A 与 T 之间由氢键连接，除了一个腺嘌呤外，还有一个胸腺嘧啶(T)、两个磷酸、 两个脱氧核糖。 答案 C 9．一对同源染色体上的两个 DNA 分子之间最可能相同的是( ) A．碱基序列 B．碱基数目 C．碱基种类 D．(A＋T)/(G＋C)的值 解析 一对同源染色体上的两个 DNA 分子其实是不同的两个 DNA 分子，碱基序列、碱基 数目、(A＋T)/(G＋C)的值一般存在差异。 答案 C 10．若一个双链 DNA 分子的 G 占整个 DNA 分子碱基总数的 27%，并测得 DNA 分子一条链 上的 A 占这条链碱基总数的 18%，则另一条链上的 A 占该链碱基总数的( ) A．9% B．27% C．28% D．46% 解析 由题意可知，G 占整个 DNA 分子的 27%，由碱基互补配对原则可知，G＝C＝27%， G＋C＝54%，那么 A＋T＝1－54%＝46%，可推知 DNA 分子的任何一条链中 A＋T＝46%，其中一 条链上 A＝18%，则此链中 T＝46%－18%＝28%，另一条链中 A＝28%。 答案 C 11．某 DNA 分子有 400 个碱基对，其中胸腺嘧啶 120 个，那么该 DNA 分子中含有的氢键 和游离磷酸基团的个数分别是( ) A．400 个、2 个 B．400 个、4 个 C．920 个、4 个 D．1 080 个、2 个 解析 已知 T＝120，可知 A＝120，G＝C＝280，碱基对 A—T 中含 2 个氢键，碱基对 G—C 中含 3 个氢键，所以氢键总数是 280×3＋120×2＝1 080。每条脱氧核苷酸链中含一个游离 磷酸基团，DNA 中含 2 条脱氧核苷酸链，所以总共有 2 个游离磷酸基团。 答案 D 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 10 12．关于下图 DNA 分子片段的说法不正确的是( ) A．①所指的碱基代表鸟嘌呤 B．②所指的碱基是 DNA 分子中特有的 C．③代表碱基互补配对形成的氢键 D．DNA 分子片段中 A－T 碱基对含量越高，DNA 分子结构越稳定 解析 图中①所指碱基为鸟嘌呤(G)；②所指碱基为胸腺嘧啶(T)，T 是 DNA 特有的；③ 代表氢键；DNA 分子中 A－T 碱基对有 2 个氢键，G－C 碱基对有 3 个氢键，G－C 碱基对含量 越高，则 DNA 分子结构越稳定。 答案 D 13．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 20 个 C．4 种含氮碱基 A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7 D．碱基排列方式 4200 种 解析 DNA 分子每条链的其中一端含有一个游离的磷酸基团，一个 DNA 分子含 2 个游离 的磷酸基团。一条链上 A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链上 A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3， 所以 DNA 分子中 A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7，其中腺嘌呤有 200×3/20＝30 个；因该双链 DNA 分子中 4 种碱基的比例一定，所以其碱基排列方式小于 4200 种。 答案 C 14．从某种生物中提取核酸分子，经分析 A 占 a%，G 占 b%，且 a＋b＝50，C 占 20%，腺 嘌呤共 150 个，鸟嘌呤共 225 个。则该生物肯定不是( ) A．噬菌体 B．酵母菌 C．烟草花叶病毒 D．蓝藻 解析 依题意：A/G＝150/225＝a%/b%，得 a/b＝2/3，又 a＋b＝50，得 a＝20，b＝30， 即(G%＝30%)≠(C%＝20%)，故核酸分子或者为单链，或者既有单链又有双链，而噬菌体只含 双链 DNA。 答案 A 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 11 15．下面是双链 DNA 分子平面结构模式图，请据图回答下列问题。 (1)图中 1、2 分别表示____________、____________，1、2、3 合称__________。 (2)如果 5 是腺嘌呤(A)，则 6 是____________________，3 代表____________。 (3)DNA 被彻底氧化分解后，能产生含氮废物的是(用图中数字表示)____________。 解析 判断 1、2、3、4、5、6 所表示的基团名称是解题的关键。1 是磷酸，2 是脱氧核 糖，3、4、5、6 均表示碱基，DNA 被彻底氧化分解后，碱基能产生含氮废物。 答案 (1)磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸 (2)胸腺嘧啶(T) 鸟嘌呤或胞嘧啶 (3)3、4、5、6 16．如图为 DNA 分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。 (1)DNA 的两条单链呈________平行排列；两条单链间相应碱基遵循________原则。 (2)________交替排列，构成了 DNA 分子的基本骨架。DNA 和 RNA 在组成成分上的区别 是后者有________成分。 (3)含有 100 个碱基对的 DNA 分子片段中有 240 个氢键，则该 DNA 片段中腺嘌呤有 ________个。 解析 (1)DNA 的两条单链反向平行构成双螺旋结构；两条单链间相应碱基遵循碱基互 补配对原则。(2)DNA 和 RNA 在组成成分上的区别是前者有脱氧核糖和胸腺嘧啶，后者有核 糖和尿嘧啶成分。(3)双链 DNA 分子中，A 和 T 之间有 2 个氢键，C 和 G 之间有 3 个氢键，设 该 DNA 片段中有腺嘌呤 X 个，则 A＝T＝X，C＝G＝100－X,2X＋3(100－X)＝240 个，解得 X ＝60 个。 答案 (1)反向 碱基互补配对 (2)磷酸与脱氧核糖 核糖和尿嘧啶 (3)60