第2節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1.構(gòu)建者:_____________。沃森和克里克2.構(gòu)建過程:雙螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建歷程:結(jié)合科學(xué)家對DNA結(jié)構(gòu)的探索過程,判斷正誤:(1)由于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn),沃森、克里克和威爾金斯共同獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。 ()√提示:由于沃森和克里克撰寫的《核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型》論文的發(fā)表,沃森、克里克和威爾金斯共同獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。(2)A—T堿基對和G—C堿基對的形狀和直徑是不相同的,使得DNA的直徑也不同。 ()提示:由于A—T堿基對和G—C堿基對具有相同的形狀和直徑,使得DNA具有恒定的直徑?！?3)受威爾金斯和富蘭克林的影響,沃森和克里克改變了堿基配對的方式。 ()提示:威爾金斯和富蘭克林提供了DNA衍射圖譜,推算出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu),受查哥夫的影響,沃森和克里克改變了堿基配對方式?！?4)沃森和克里克構(gòu)建了一個將磷酸——脫氧核糖骨架排在螺旋外部,堿基排在螺旋內(nèi)部的雙鏈螺旋。()提示:DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架;堿基排列在內(nèi)側(cè)?！獭炯ひ伞磕Ｐ蜆?gòu)建是科學(xué)研究的重要方法。沃森和克里克構(gòu)建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型屬于哪一類模型?提示:物理模型。二、DNA的結(jié)構(gòu)1.平面結(jié)構(gòu):2.空間結(jié)構(gòu):(1)名稱:_______結(jié)構(gòu)。雙螺旋(2)特點:組成兩條鏈按_________方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu),從雙鏈的一端開始,一條鏈由5′-端到3′-端,另一條鏈由3′-端到5′-端基本骨架[②]_________和[③]_____交替連接內(nèi)側(cè)_____反向平行脫氧核糖磷酸堿基堿基互補配對兩條鏈上的堿基通過_____形成[⑤]_______,且T(_________)一定與[⑥]__________配對,C(_______)一定與[⑦]__________配對氫鍵堿基對胸腺嘧啶A(腺嘌呤)胞嘧啶G(鳥嘌呤)三、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型某學(xué)習(xí)小組,利用材料制作了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,請將合理的制作順序排列起來___________。①組裝“脫氧核苷酸模型”②組成多核苷酸長鏈③制作若干個磷酸、堿基和脫氧核糖③①②⑤④④獲得DNA分子的立體結(jié)構(gòu)⑤制作DNA分子平面結(jié)構(gòu)知識點一DNA的結(jié)構(gòu)DNA的結(jié)構(gòu):(1)數(shù)量關(guān)系:①游離磷酸基團:每個DNA片段有2個。②氫鍵:A-T之間有2個,G-C之間有3個。③脫氧核糖數(shù)=磷酸數(shù)=含氮堿基數(shù)。(2)位置關(guān)系:①單鏈中:相鄰堿基通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”連接。②雙鏈間:相鄰堿基通過氫鍵相連。(3)化學(xué)鍵:①氫鍵:連接互補鏈中配對的堿基。②磷酸二酯鍵:連接單鏈中相鄰兩個脫氧核苷酸的脫氧核糖和磷酸。【思考·討論】中的N、P分別存在于脫氧核苷酸的哪一組成成分中?(生命觀念)提示:N存在于含氮堿基中,P存在于磷酸基團中。若進行初步水解和徹底水解,則產(chǎn)物分別是什么?(科學(xué)思維)提示:初步水解的產(chǎn)物是4種脫氧核糖核苷酸;徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和4種含氮堿基。A.②③⑤構(gòu)成一個脫氧核苷酸中A+T含量高時穩(wěn)定性較高C.磷酸與脫氧核糖交替排列構(gòu)成DNA的基本骨架鏈、b鏈方向相同,a鏈與b鏈的堿基互補配對【解題導(dǎo)引】解答本題的關(guān)鍵是:(1)明確雙鏈DNA的兩條單鏈方向不同,從雙鏈的一端開始,一條鏈由5'-端到3'-端,另一條鏈由3'-端到5'-端。(2)明確A—T、G—C之間的氫鍵數(shù)目不同,前者含兩個氫鍵,后者含三個氫鍵?！窘馕觥窟xC。a鏈、b鏈方向相反,③④⑤構(gòu)成一個脫氧核苷酸,A錯誤;堿基A和T之間有兩個氫鍵,堿基G和C之間有三個氫鍵,因此G+C含量高的DNA分子的相對穩(wěn)定性較高,B錯誤;磷酸與脫氧核糖交替排列構(gòu)成DNA的基本骨架,C正確;DNA的兩條鏈方向相反,a鏈與b鏈的堿基互補配對,D錯誤?！痉椒ㄒ?guī)律】記憶DNA結(jié)構(gòu)的“五、四、三、二、一”五種元素:C、H、O、N、P。四種堿基:A、G、C、T,相應(yīng)的有四種脫氧核苷酸。三種物質(zhì):磷酸、脫氧核糖、含氮堿基。二條長鏈:二條反向平行的脫氧核苷酸鏈。一種螺旋:雙螺旋結(jié)構(gòu)。【素養(yǎng)·探究】——情境遷移坐落在北京中關(guān)村高新科技園區(qū)的DNA雕塑,以它簡潔而獨特的造型吸引著過往行人,它象征著中關(guān)村生生不息的精神,寓意創(chuàng)新的生命更加頑強。(1)生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀該雙螺旋模型代表的雙鏈之間通過什么化學(xué)鍵連接?提示:氫鍵。(2)生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀該雙螺旋模型代表的雙鏈長度是否相等?為什么?提示:相等;兩條鏈之間通過堿基互補配對,所以兩條鏈的脫氧核苷酸數(shù)目相等。A.圖中X代表磷酸基團,A代表腺苷的基本骨架是N所示的化學(xué)鍵連接的堿基對C.每個脫氧核糖上均連著兩個磷酸和一個堿基雙鏈中,嘌呤總數(shù)等于嘧啶總數(shù)【解析】選D。圖中A代表腺嘌呤,A項錯誤;脫氧核糖和磷酸交替連接,構(gòu)成DNA的基本骨架,B項錯誤;每條鏈3′-端的脫氧核糖上連著一個磷酸,C項錯誤;DNA雙鏈中,嘌呤與嘧啶配對,嘌呤總數(shù)等于嘧啶總數(shù),D項正確?！狙a償訓(xùn)練】(2017·山東學(xué)考真題)1953年沃森和克里克構(gòu)建了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,推動了現(xiàn)代遺傳學(xué)迅猛發(fā)展。如圖是一個DNA分子的片段。下列敘述中錯誤的是 (

)A.圖中②代表氫鍵是雙螺旋結(jié)構(gòu)C.圖中①代表腺嘌呤(A)D.該DNA中含有4種脫氧核苷酸【解題導(dǎo)引】明確以下三點:(1)DNA為雙螺旋結(jié)構(gòu)。(2)DNA的基本組成單位是4種脫氧核糖核苷酸。(3)DNA遵循堿基互補配對原則,即A與T配對,G與C配對?！窘馕觥窟xC。由題圖可知,DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu),該片段含有A、G、C、T4種堿基,也就是含有4種脫氧核苷酸,堿基之間靠②氫鍵連接;依據(jù)堿基互補配對原則,①為鳥嘌呤。知識點二DNA中堿基數(shù)量的計算根據(jù)堿基互補配對原則:A與T配對、G與C配對,4種堿基之間存在以下關(guān)系:1.在DNA雙鏈中,由于堿基互補配對,有A=T,G≡C。2.在DNA雙鏈中,嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相同,即A+G=T+C。3.互補堿基之和的比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相同,即若在一條鏈中=m,則在互補鏈及整個DNA分子中=m。4.非互補堿基之和的比例在兩條互補鏈中互為倒數(shù),在整個DNA分子中為1,即若在DNA一條鏈中=a,則在其互補鏈中而在整個DNA分子中=1。5.某種堿基在DNA分子中所占比例,等于這種堿基在DNA每條鏈中所占比例和的平均數(shù)。如DNA中A占n%,則

=n%?！舅伎肌び懻摗康囊粭l鏈中(G+T)/(A+C)=0.5,(A+T)/(C+G)=2,則該DNA中另一條鏈上同樣的堿基比例為多少?(科學(xué)思維)提示:根據(jù)堿基互補配對原則,另一條鏈上(G+T)/(A+C)=2,(A+T)/(C+G)=2。2.若某DNA中,A≠T,G≠C,可能的原因是什么?(生命觀念)提示:該DNA不是雙鏈結(jié)構(gòu),而是單鏈結(jié)構(gòu)。【解題導(dǎo)引】(1)明確DNA的一條單鏈中堿基比例與DNA及其互補鏈中的堿基比例關(guān)系。(2)明確坐標(biāo)系中橫縱坐標(biāo)之間的數(shù)量關(guān)系。【解析】選C。DNA中應(yīng)始終等于1;一條單鏈中與其互補鏈中互為倒數(shù),一條單鏈中時,互補鏈中=2;一條單鏈中與其互補鏈中及DNA中都相等?！舅仞B(yǎng)·探究】——母題追問(1)科學(xué)思維——模型與建模以DNA單鏈中為橫坐標(biāo),另一條單鏈中為縱坐標(biāo),請在坐標(biāo)圖上標(biāo)出對應(yīng)曲線。提示:(2)科學(xué)思維——分析與綜合若DNA一條單鏈中(A+T)占該鏈堿基總數(shù)的50%,A占該鏈堿基總數(shù)的20%,則另一條單鏈中A占DNA中堿基總數(shù)的比例是多少?提示:DNA另一條鏈中(A+T)占該鏈堿基總數(shù)的50%,T占比例為20%,A占比例為50%-20%=30%,則該單鏈中A占DNA堿基總數(shù)的比例為15%?！痉椒ㄒ?guī)律】DNA中有關(guān)堿基比例計算的三個步驟第一步:弄清題中已知的和所求的堿基比例是占整個DNA堿基的比例,還是占DNA一條鏈上的堿基的比例。第二步:畫一個DNA模式圖,并在圖中標(biāo)明已知的和所求的堿基。第三步:根據(jù)堿基互補配對原則和相關(guān)規(guī)律進行計算。③一條鏈中A+T的數(shù)量為n④G的數(shù)量為m-nA.①②③④

B.②③④C.③④ D.①②③【解析】選D。每個脫氧核苷酸分子都含有一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子堿基,所以脫氧核苷酸數(shù)=磷酸數(shù)=堿基數(shù)=m,①正確;因為A和T之間有2個氫鍵、C和G之間有3個氫鍵,根據(jù)堿基互補配對原則,A=T=n,則C=G=(m-2n)/2,所以堿基之間的氫鍵數(shù)為2n+3(m-2n)/2=(3m-2n)/2,②正確;雙鏈DNA中,A=T=n,則根據(jù)堿基互補配對原則,一條鏈中A+T的數(shù)量為n,③正確;由②中計算可知:G的數(shù)量為(m-2n)/2,④錯誤。【補償訓(xùn)練】一個DNA的一條鏈上,腺嘌呤與鳥嘌呤數(shù)目之比為2∶1,兩者之和占DNA分子堿基總數(shù)的24%,則該DNA的另一條鏈上,胸腺嘧啶占該鏈堿基數(shù)目的 (

)A.32