高中生物 第二节DNA的分子结构和特点辅导教案 浙科版

辅导教案

导学诱思

一、DNA的分子结构

1.基本组成单位：脱氧核苷酸

（1）组成：如下图所示，基本单位的结构模式图可以表示为：

（2）碱基：A：腺嘌呤；G：鸟嘌呤；C：胞嘧啶；T：胸腺嘧啶。 （3）种类：

①腺嘌呤脱氧核苷酸； ②鸟嘌呤脱氧核苷酸； ③胞嘧啶脱氧核苷酸； ④胸腺嘧啶脱氧核苷酸。

思考：DNA双螺旋结构是反向平行的，使两条脱氧核苷酸链平行的结构是什么？ 提示：是DNA结构中的A—T，G—C碱基对等长。 2.DNA的双螺旋结构

（1）两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成螺旋结构。 （2）外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架。 （3）内侧：两条链上的碱基通过氢键连接碱基对。

（4）碱基互补配对：①A（腺嘌呤）与T（胸腺嘧啶）配对；②G（鸟嘌呤）与C（胞嘧啶）配对。

思考：在海洋底部火山口附近有一种细菌，经科学家研究其遗传物质DNA的结构与常温下生存的细菌不同，该细菌的DNA结构更稳定，且耐高温。那么导致DNA结构更稳定的原因是什么？

提示：该细菌的DNA结构中G—C碱基对多，由于G—C碱基对中有三个氢键，所以结构更稳定。

二、DNA与RNA的比较

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DNA和RNA的区别见下表：

DNA RNA 名师解惑

探究1：DNA脱氧核苷酸链的连接方式是怎样的？

（1）一条脱氧核苷酸单链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接如下图所示：

单体 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 组成 五碳糖 脱氧核苷酸 核糖 碱基 A、G、C、T A、G、C、U 结构 规则的双螺旋 单链

一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖上的3号碳原子与另一分子脱 氧核苷酸中的磷酸通过形成新的化学键（磷酸二酯键）相连接。 （2）两条单链之间形成的碱基对表示如下图：

两条脱氧核苷酸链通过碱基对间的氢键相连接，A与T通过两个氢键相连，G与C是通过三个氢键相连，但是两种碱基对的距离相等。 探究2：DNA分子中各种碱基的数量关系是怎样的？ （1）最根本的原则：碱基互补配对原则。

（2）在双链DNA分子中A＝T、G＝C、A＋G＝T＋C或A＋C＝T＋G；（A＋G）/（T＋C）＝1。

（3）在双链DNA分子中：一条链中的A＋T与另一条链中的T＋A的和相等，一条链中的G＋C与另一条链中的C＋G的和相等。

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（4）如果一条链中的（A＋T）/（G＋C）＝a，那么另一条链中其比例也是a；如果一条链中（A＋G）/（T＋C）＝b，那么在另一条链中其比例是1/b。

（5）根据碱基互补配对原则可知，两个非互补配对碱基之和占DNA碱基总数的50%，因为A＋C＝T＋G＝A＋G＝T＋C。

（6）在双链DNA分子的一条链中A＋T的和占该链的碱基比率等于另一条链中的A＋T的和占该链的碱基比率，还等于双链DNA分子中A＋T的和占整个DNA分子的碱基比率。即（A1＋T1）%＝（A2＋T2）%＝总（A＋T）%，同理（G1＋C1）%＝（G2＋C2）%＝总（G＋C）%。 探究3：如何理解DNA分子的结构? （1）化学组成

DNA分子的基本组成单位为脱氧核苷酸，因碱基种类的不同，脱氧核苷酸共有4种。 （2）空间结构——规则的双螺旋结构，其结构特点主要表现在以下几方面： ①分子结构的相对稳定性

a.DNA的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，这种顺序稳定不变。 b.碱基对之间有氢键相连。

c.碱基与脱氧核糖之间也能形成氢键而使两条链发生螺旋状扭曲。

d.DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。 ②DNA分子的多样性

构成DNA的脱氧核苷酸虽只有四种，配对方式仅两种，连接方式只四种，但其数目却可以成千上万，最重要的是形成的碱基对的排列顺序可以千变万化，从而决定了DNA分子的多样性。

例如，某DNA分子有10个碱基对，那么4种碱基的排列顺序有4＝1 048 576种。 ③DNA分子的特异性

DNA分子上脱氧核苷酸排列顺序代表了遗传信息。特定的顺序决定了特定的遗传信息。这就是DNA分子的特异性。 题例领悟

【例题1】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

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解析：生活在高温环境中的嗜热菌，其DNA分子的稳定性高，两链之间的氢键就多，由于腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键，胞嘧啶和鸟嘌呤之间有3个氢键，因此胞嘧啶和鸟嘌呤比例含量高的DNA分子稳定性高。A样品中G—C占36%，B样品中G—C占66%，C样品中G—C占40%，D样品中G—C占30%。 答案：B 领悟

DNA分子中由两条脱氧核苷酸链组成，两条脱氧核苷酸链通过碱基对间的氢键相连，两条脱氧核苷酸链间的氢键越多，结构越稳定。 【例题2】 请据DNA平面结构图回答下列问题：

（1）从主链上看，两条单链____________平行；从碱基关系看，两条单链___________。 （2）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共_______对。 ②该DNA片段复制四次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸_______个。

③在DNA分子稳定性的比较中，______________碱基对的比例高，DNA分子稳定性高。 解析：（1）双链DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，两条链根据碱基互补配对的规律形成碱基对相互连接。（2）①碱基对G和C之间有三个氢键，而A和T间有两个氢键，设该DNA片段碱基A有x个，碱基G有y个，则有以下关系：x＋y＝200×1/2＝100，2x＋3y＝260。解得A为40个，G和C各为60个。②复制4次共需原料C为：（2－1）×60＝900个。③C和G之间的氢键多于A、T之间的氢键，因此C和G比例越高，DNA分子稳定性越大。

答案：（1）反向 互补配对 （2）①40 60 ②900 ③C和G 领悟

DNA互补的两条链中碱基数量相等，即A＝T，G＝C。任意两种不互补的碱基之和占总碱基数的1/2，即A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝50%。

【例题3】在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的42％，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24％，胸腺嘧啶占30％，则另一条链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的（ ）

A.21％ 12％ B.30％ 24％ C.34％ 12％ D.58％ 30％ 解析：解这类题目，最好先画出DNA分子两条链及碱基符号，并标出已知碱基的含量，这样比较直观，更易找到解题方法。然后利用DNA分子的碱基互补配对原则，由整个DNA

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分子A＋T＝42%，可得出A1＋T1即对应单链碱基总数的百分比也为42%，则C1＋G1＝58%。由一条链中C1＝24%，C1＋G1＝58%，得出对应另一条单链C2＝34%，A1＋T1＝42%，A1＝12%，对应另一条单链T2＝12%。 答案：C 领悟

在双链DNA分子中：一条链中的A＋T与另一条链中的T＋A的和相等，一条链中的G＋C与另一条链中的C＋G的和相等。 课堂反馈

1.在DNA分子中，两条链之间的两个脱氧核苷酸之间在什么部位相互连接（ ） A.碱基 B.磷酸 C.任一部位 D.脱氧核糖 解析：DNA分子中，两条链之间的两个脱氧核苷酸通过碱基对以氢键相连接。 答案：A

2.假设一个DNA分子片段中含碱基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：由题意知：该DNA片段共有碱基数为312?100?1200，则26G?C?1288?(1200?312?2)?288，所占比例为?24%。 21200 答案：B

3.由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子化合物a构成了化合物b，对a和b的准确叙述是（ ）

A.a是核糖，b则为脱氧核苷酸 B.a是脱氧核糖，b则为脱氧核糖核酸 C.a是核糖，b则为核糖核酸 D.a是脱氧核糖，b则为脱氧核苷酸

解析：化合物b因a的不同名称有所不同，若a是核糖，则b为核糖核苷酸，若a为脱氧核糖，则b为脱氧核苷酸。 答案：D

4.组成DNA结构的基本成分是（ ）

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①核糖 ②脱氧核糖 ③磷酸 ④腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶 ⑤胸腺嘧啶 ⑥尿嘧啶 A.①③④⑤ B.①②④⑥ C.②③④⑤ D.②③④⑥

解析：构成DNA分子的基本单位为脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，含氮碱基有四种：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶。 答案：C

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