3.2DNA分子的結構【抽查生物知識點】1.為什么說DNA是主要的遺傳物質？2.艾弗里所做的實驗名稱是什么？實驗設計思路是什么？3.噬菌體侵染細菌實驗是哪些科學家做的？保溫、攪拌、離心的作用分別是什么？4.噬菌體被35S標記的實驗中，沉淀物中有少量的放射性的原因？5.組成眼蟲細胞遺傳物質的原料是什么？4種游離的脫氧核苷酸中關村DNA標志雅典奧運會開幕式經典場景

視頻中描述：脫氧核糖核酸（DNA）是建造生命的藍圖，完整的DNA串含30億個遺傳代碼，如果遺傳代碼完整，就可以制造恐龍寶寶。遺傳代碼是什么呢？DNA分子又具有怎樣的結構才會使它具有這么強大的功能？一、DNA分子的結構在對DNA分子的結構的研究中，于1953年摘取桂冠的是兩位年輕的科學家——美國生物學家沃森和英國物理學家克里克。模型構建法一、DNA分子的結構DNA分子的研究是一個曲折而又充滿智慧的過程。一、DNA分子的結構1.DNA的基本組成單位是什么？萊文和瓊斯發現DNA由6種小分子組成：脫氧核糖、磷酸和4種含氮堿基（A、T、G、C），由這些小分子構成4種脫氧核苷酸。1911年2.脫氧核苷酸由哪三部分構成？脫氧核苷酸磷酸脫氧核糖含氮堿基一、DNA分子的結構【模型建構一】磷酸脫氧核糖含氮堿基脫氧核糖、磷酸、含氮堿基是如何連接形成脫氧核苷酸的呢？脫氧核苷酸一、DNA分子的結構萊文和瓊斯發現：DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸。1911年1951年科學界普遍認為：DNA是由四種脫氧核苷酸構成的長鏈。思考：脫氧核苷酸是怎樣連成一條鏈的呢？一、DNA分子的結構H磷酸二酯鍵一、DNA分子的結構【模型建構二】一條脫氧核苷酸鏈G脫氧核糖磷酸脫氧核糖磷酸AC脫氧核糖磷酸脫氧核糖磷酸T一、DNA分子的結構萊文和瓊斯發現：DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸。1911年1951年科學界普遍認為：DNA是由四種脫氧核苷酸構成的長鏈。思考：DNA是由幾條脫氧核苷酸鏈構成的呢？威爾金斯和富蘭克林提供DNA衍射圖譜一、DNA分子的結構結晶A型DNA的X射線衍射圖沃森和克里克推算出DNA分子呈

結構DNA分子直徑比單一條鏈的直徑要大。可能由不止一條鏈所構成，可能是二、三、四條。三螺旋結構模型X螺旋一、DNA分子的結構結晶B型DNA的X射線衍射圖做出改進：1.嘗試將堿基放在中心，骨架放在外面2.構建雙鏈模型困擾：外邊骨架完全規則，堿基位于中心，每個核苷酸需要有完全相同的三維結構。但四個堿基形狀完全不同。疑問：連接兩條鏈的堿基應該如何配對呢？一、DNA分子的結構通過實驗，他們認識到了堿基對中氫鍵的存在A—AT—TG—GC—C錯誤認識嘧啶和嘌呤的結構一、DNA分子的結構腺嘌呤鳥嘌呤胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶一、DNA分子的結構X一、DNA分子的結構萊文和瓊斯發現：DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸。1911年1951年科學界普遍認為：DNA是由四種脫氧核苷酸構成的長鏈。威爾金斯和富蘭克林提供DNA衍射圖譜1952年查哥夫提出：A總是等于T的量，G總是等于C的量。一、DNA分子的結構A=TG=C具有相同的形狀和直徑保證DNA分子具有穩定的直徑堿基互補配對原則氫鍵一、DNA分子的結構【模型建構三】嘗試建構DNA分子的平面結構兩條鏈的方向應該具有什么關系呢？DNA分子由

條鏈構成，堿基嚴格遵循

原則。堿基互補配對2一、DNA分子的結構反向平行G脫氧核糖磷酸脫氧核糖磷酸C脫氧核糖磷酸脫氧核糖磷酸G脫氧核糖磷酸脫氧核糖磷酸AC脫氧核糖磷酸脫氧核糖磷酸T一、DNA分子的結構1953年，沃森和克里克撰寫的《核酸分子結構—脫氧核糖核酸的一個結構模型》論文。1962年，沃森、克里克和威爾金斯共同獲得諾貝爾生理學或醫學獎。沃森威爾金斯克里克雙螺旋一、DNA分子的結構【模型建構四】嘗試構建DNA分子的空間結構一、DNA分子的結構DNA分子結構的主要特點（1）DNA分子是由

條鏈組成的，這兩條鏈

成雙螺旋結構。2反向平行（2）

交替連接，排列在外側，構成基本骨架，

排列在內側。脫氧核糖和磷酸堿基（3）堿基通過

連接成堿基對，并遵循

原則。氫鍵堿基互補配對G磷酸磷酸C磷酸磷酸G磷酸磷酸C磷酸磷酸筆記：一、DNA雙螺旋結構模型的構建1.模型名稱：DNA雙螺旋結構模型2.模型構建者：沃森和克里克3.方法：模型構建法（物理模型）4.構建歷程：威爾金斯和富蘭克林提供DNA衍射圖譜沃森和克里克推算呈螺旋結構查哥夫提出DNA分子中，堿基數量：A=T，G=C沃森和克里克

完成DNA雙螺旋結構模型筆記：二、DNA分子的結構1.組成元素:

。C、H、O、N、P2.基本單位:

(4種)。

(1)組成:每個基本單位(即每個脫氧核苷酸)又由三分子物質組成,即一分子磷酸、一分子脫氧核糖、一分子

。

(2)結構簡式脫氧核苷酸含氮堿基脫氧核糖磷酸3.平面結構:由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈組成ACT（1）DNA分子的基本骨架：脫氧核糖與磷酸交替連接，排列在外側（2）堿基排列在內側，用

連接。嚴格遵循“

”磷酸二酯鍵A=TG=C氫鍵堿基互補配對原則例1下列關于沃森和克里克構建DNA雙螺旋結構模型的敘述,錯誤的是()A.沃森和克里克構建DNA雙螺旋結構模型是建立在DNA以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈的基礎上,這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、G、C4種堿基B.威爾金斯和富蘭克林通過對DNA衍射圖譜的有關數據進行分析,得出DNA分子呈螺旋結構C.沃森和克里克曾嘗試構建了多種模型,但都不科學D.沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量,鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量的啟發,構建出了科學的模型B例2下面對DNA結構的敘述中,錯誤的是()A.DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側B.DNA分子中的兩條鏈反向平行C.DNA分子中氫鍵數目和堿基數目一定相等D.DNA分子中堿基之間一一對應配對的關系是堿基互補配對原則C三、DNA分子的結構剖析1.一條鏈中相鄰的脫氧核苷酸通過什么化學鍵連接的？磷酸二酯鍵思考：2.一條脫氧核苷酸鏈是由哪些成分連接的？脫氧核糖和磷酸3.一條鏈中相鄰的堿基又是通過哪些成分連接起來的？脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖G磷酸磷酸C磷酸磷酸G磷酸磷酸C磷酸磷酸5.一條脫氧核苷酸鏈有幾個游離的磷酸基團？1個4.兩條鏈中相鄰的堿基通過什么連接？氫鍵6.DNA分子中，磷酸、脫氧核糖和堿基之間的數量之比為

。1：1：17.若一個DNA分子中，堿基對數為n，則氫鍵數為

，若又知堿基A有m個，則氫鍵數為

。2n~3n3n-mG磷酸磷酸C磷酸磷酸G磷酸磷酸C磷酸磷酸三、DNA分子的結構剖析G脫氧核糖磷酸脫氧核糖磷酸AC脫氧核糖磷酸脫氧核糖磷酸TGACT8.脫氧核糖和磷酸的數量關系（1）在一個脫氧核苷酸中1：1（2）在一條脫氧核苷酸鏈中：2多數脫氧核糖連接幾個磷酸？多數磷酸連接幾個脫氧核糖？2三、DNA分子的結構剖析【方法鏈接】DNA結構的“五、四、三、二、一”記憶:五種元素:C、H、O、N、P;四種堿基:A、G、C、T,相應地有四種脫氧核苷酸;三種物質:磷酸、脫氧核糖、含氮堿基;兩條長鏈:兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈;一種螺旋:規則的雙螺旋結構。例3圖3-2-5為DNA分子結構示意圖,對該圖的正確描述是()A.一條脫氧核苷酸鏈上相鄰的堿基之間通過氫鍵相連B.④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸C.每個脫氧核糖都連接一個堿基和兩個磷酸D.①和②相間排列,構成了DNA分子的基本骨架D四、DNA分子的特性：脫氧核糖和磷酸交替連接為DNA分子的基本骨架；嚴格遵循堿基互補配對原則。（1）穩定性思考：1.哪種堿基對越多，越能保證DNA分子的穩定？2.為什么一些RNA病毒變異快？G=CDNA分子堿基對的數目和排列順序千變萬化，多種多樣。（2）多樣性由四個堿基對構成的DNA分子，其堿基對的排列順序可能有幾種？n444nG磷酸磷酸C磷酸磷酸G磷酸磷酸C磷酸磷酸四、DNA分子的特性：每個DNA分子都有其特定的堿基對的排列順序。（3）特異性（2）多樣性DNA分子堿基對的數目和排列順序千變萬化，多種多樣。（1）穩定性脫氧核糖和磷酸交替連接為DNA分子的基本骨架；嚴格遵循堿基互補配對原則。堿基的排列順序脫氧核苷酸的排列順序四、DNA分子的特性：若某個DNA分子中有n個堿基對，則排列順序有4n種。（注意：n為堿基對數）思考：遺傳代碼是什么呢？怎樣儲存遺傳信息？堿基對的排列順序課后練習2017年6月，深圳大學的研究人員發布重大研究成果，他們通過自主搭建的光學超分辨率平臺，首次為長度僅為2500個堿基對的DNA序列拍攝了3D立體照片。下列關于DNA分子結構的敘述，錯誤的是（）A.DNA分子中磷酸、堿基、脫氧核糖交替排列構成基本骨架B.含氮堿基與脫氧核糖的數目相等C.同一單鏈的相鄰堿基之間的結構包含磷酸二酯鍵D.DNA3D立體照片不屬于物理模型A如圖為DNA分子結構示意圖，對該圖的敘述正確的是（）課后練習Ba．②和③相間排列，構成了DNA分子的基本骨架b．④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸c．⑨是氫鍵，其形成遵循堿基互補配對原則d．DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息A．bcd

B．cdC．abcD．bc課后練習下面關于DNA分子結構的敘述中，不正確的是(

)A．每個DNA分子中含有四種脫氧核苷酸B．DNA分子的兩條鏈反向平行C．DNA兩條鏈上的堿基以氫鍵相連，且A與T配對，G與C配對D．每個脫氧核糖上均連接著一個磷酸和一個堿基D課后練習由50個脫氧核苷酸構成的DNA分子，按其堿基對的排列順序不同，可分為多少種，說明了DNA分子的什么特性()①504種②450種③425種④遺傳性⑤多樣性⑥特異性A．①④B．②⑤C．②⑥D．③⑤D在一個雙鏈DNA分子中,堿基總數為m,腺嘌呤數量為n,則下列有關結構的數量正確的有幾項()①脫氧核苷酸數=磷酸數=堿基總數=m②堿基之間的氫鍵數為(3m-2n)/2③一條鏈中A+T的數量為n④G的數量為m-nA.一項 B.兩項C.三項 D.四項C下列敘述,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)DNA分子由4種脫氧核苷酸組成。()(2)DNA分子的兩條核糖核苷酸鏈反向平行盤旋成雙螺旋結構。()(3)DNA雙螺旋結構的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的。()(4)兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。()(5)雙鏈DNA分子中的嘌呤數等于嘧啶數。()(6)DNA分子結構穩定,其結構不會發生改變。()(7)含有G—C堿基對比較多的DNA分子的熱穩定性高。()五、制作DNA雙螺旋結構模型1.實驗目的:通過制作

模型,加深對DNA分子結構特點的認識和理解。

2.實驗原理:DNA的脫氧核苷酸雙鏈反向平行,磷酸與脫氧核糖交替連接,排列在外側,堿基排列在內側,互補配對,并通過氫鍵相連。3.材料用具:曲別針、泡沫塑料、紙片、牙簽、橡皮泥等。4.制作程序(1)組裝“脫氧核苷酸模型”:利用材料制作若干個

、磷酸和堿基,組裝成若干個脫氧核苷酸。

DNA雙螺旋結構脫氧核糖五、制作DNA雙螺旋結構模型(2)制作“多核苷酸長鏈模型”:按照一定的堿基排列順序,將若干個脫氧核苷酸依次穿起來,組成一條多核苷酸長鏈。在組裝另一條多核苷酸長鏈時,方法相同,但要注意兩點:一是兩條長鏈的單核苷酸數目必須

;二是兩條長鏈并排時,必須保證堿基之間能夠

,不能隨意組裝。

(3)制作DNA分子平面結構模型:按照

的原則,將兩條多核苷酸長鏈互相連接起來,注意兩條鏈的方向

。

(4)制作DNA分子的立體結構(雙螺旋結構):把DNA分子平面結構旋轉一下,即可得到一個DNA分子的雙螺旋結構模型。相同配對堿基互補配對相反下面是4位同學拼制的DNA分子的部分平面結構模型,正確的是()C在制作DNA分子的雙螺旋結構模型時，會發現制成的DNA分子的平面結構像一架“梯子”，那么組成這架“梯子”的“扶手”、“扶手”間的“階梯”、連接“階梯”的化學鍵依次是()①磷酸和脫氧核糖②氫鍵③堿基對④肽鍵A．①②③ B．①③②C．③①② D．①③④有一對氫鍵連接的脫氧核苷酸,已查明它的結構中有一個腺嘌呤,則它的其他組成成分是 ()A.兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胞嘧啶B.兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶C.三個磷酸、三個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶D.三個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶B六、DNA分子中堿基的計算規律1.堿基互補配對原則A—T，G—C，如圖所示：2.有關推論（數量關系）（1）規律一：ATGCATCGCG一個雙鏈DNA分子中，A=

G=

A+G=

TCT+C即“嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數”。六、DNA分子中堿基的計算規律思考：一個雙鏈DNA分子中，A+T與C+G一定相等嗎？注意：一個雙鏈DNA分子中，A+T與C+G不一定相等，而且一般都不相等。[2018·承德月考]在DNA分子中,堿基A和T通過兩個氫鍵形成堿基對,堿基G和C通過三個氫鍵形成堿基對。有一個DNA分子含1000個脫氧核苷酸,共有1200個氫鍵,則該DNA分子中含有胞嘧啶脫氧核苷酸多少個 ()A.150個 B.200個 C.300個 D.無法確定B[2018·包頭期中]某DNA分子有100個堿基對,其中鳥嘌呤30個,則該DNA分子中連接堿基的氫鍵和游離的磷酸基團個數分別是 ()A.230個和2個 B.130個和4個C.230個和4個 D.260個和2個A即（A+G）/（T+C）＝（A+C）/（T+G）=1推論：雙鏈DNA分子中任意兩個不互補的堿基之和比值相等推論：雙鏈DNA分子中任意兩不互補的堿基之和占堿基總量的50%即：（A+G）/（A+T+G+C）=50%簡寫：（A+C）％=（A+G）％=（T+C）%=（T+G）%=50%嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數例1、某雙鏈DNA分子中，G占23%，求A占

___T占___？例2、一個DNA分子的堿基中，腺嘌呤占20%，那么在含有100個堿基對的DNA分子中，胞嘧啶應是_____27%27%60個變式訓練：某DNA分子含腺嘌呤520個，占堿基總數的20%，該DNA分子中含胞嘧啶的數目是()A．350 B．420C．520 D．780D六、DNA分子中堿基的計算規律2.有關推論（2）規律二：A1A2T1T2G1C2C1G2mm2m…………A1+G1T1+C1A2+G2T2+C2X=1簡記為：不配對的堿基和之比在兩條單鏈中互為倒數。即：DNA分子的一條鏈上（A+C）/（T+G）＝b則該鏈的互補鏈上相應比例為1／b例題3、在DNA的一個單鏈中A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？2.51;

DNA的一條鏈中A+G/T+C=2，另一條鏈中相應的比是----------，整個DNA分子中相應的比是________0.51六、DNA分子中堿基的計算規律2.有關推論（3）規律三：A1A2T1T2G1C2C1G2mm2m…………由圖知：A1+T1+G1+C1=

，mA2+T2+G2+C2=

，m整個雙鏈DNA分子上的堿基總數為

。2m根據“堿基互補配對原則”知：A1=

、T1=

，則A1+T1=

，A2+T2T2A2A+T=

。（A1+T1）+（A2+T2）A1+T1m=A2+T2m=（A1+T1）+（A2+T2）2m解釋：在雙鏈DNA分子中，A+T或C+G在全部堿基中所占的比例等于其任何一條單鏈中A+T或C+G所占的比例。

例題4、某雙鏈DNA分子中，A與T之和占整個DNA堿基總數的54%，其中一條鏈上G占該鏈堿基總數的22%。求另一條鏈上G占其所在鏈堿基總數的百分含量。24%六、DNA分子中堿基的計算規律2.有關推論（4）規律四：A1A2T1T2G1C2C1G2mm2m…………A1+T1G1+C1A2+T2G2+C2？=A+TG+C=？DNA分子的一條鏈上（A+T)/（C+G）=a則該鏈的互補鏈上及整個DNA上相應比例為a(通常不等1)若DNA的一個單鏈中，A+T/G+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？0.40.4DNA的一條鏈中A+T/C+G=2，另一條鏈中相應的比是———，整個DNA分子中相應的比是———。222.有關推論（5）規律五：六、DNA分子中堿基的計算規律A1A2T1T2G1C2C1G2mm2m…………在一個雙鏈DNA分子中，某堿基占堿基總數的百分數等于每條鏈中該堿基所占比例的平均值。例5：某雙鏈DNA分子中，A占整個DNA堿基總數的27%，其中一條鏈上A占該鏈堿基總數的22%。求另一條鏈上A占其所在鏈堿基總數的百分含量。32%DNA分子中堿基計算類試題的解題步驟：第一步：搞清題中已知的和所求的堿基比例是占整個DNA分子堿基的比例，還是占DNA分子一條鏈上堿基的比例。第二步：畫一個DNA分子模式圖，并在圖中標出已知的和所求的堿基第三步：根據堿基互補配對原則及其規律進行計算下列是一組有關雙鏈DNA分子中含氮堿基的問題，請回答：（1）若A占20%，則G占

。（2）若雙鏈DNA中A占20%，且一條鏈中的A占20%，則此鏈中C所占比例的最大值是

。（3）一條鏈中（A+C）/（T+G）=0.4，互補鏈中的此值是

。（4）一條鏈中（A+T）/（C+G）=0.4，互補鏈中的此值是

。（5）若A有p個，占全部堿基數的20%，則該DNA分子中的G有

個。30%60%2.50.41.5P下列對雙鏈DNA分子的敘述,不正確的是 ()A.若一條鏈中G的數目為C的2倍,則另一條鏈G的數目為C的1/2B.若一條鏈中A和T的數目相等,則另一條鏈A和T的數目也相等C.若一條鏈的A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,則另一條鏈相應堿基比為2∶1∶4∶3D.若一條鏈的G∶T=1∶2,另一條鏈的C∶A=2∶1D從某生物中提取出DNA進行化學分析,發現鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數的46%,又知該DNA的一條鏈(H鏈)所含的堿基中28%是腺嘌呤,問與H鏈互補的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數的比例為()A.26% B.24%C.14% D.11%A[2018·包頭期中]某DNA分子有100個堿基對,其中鳥嘌呤30個,則該DNA分子中連接堿基的氫鍵和游離的磷酸基團個數分別是 ()A.230個和2個 B.130個和4個C.230個和4個 D.260個和2個A經測定,青蛙體細胞中一段DNA分子中A有600個,占全部堿基總數的24%。那么,該DNA片段中C所占比例和數量分別是 ()A.24%,600個 B.24%,650個C.26%,600個 D.26%,650個D有兩對通過氫鍵連接的脫氧核苷酸,已查明它的結構有1個腺嘌呤、1個胞嘧啶,則其余組分中的磷酸、脫氧核糖的數量及堿基的數量和種類分別是 ()A.3個;3個;1個T、1個GB.2個;2個;1個C、1個GC.4個;4個;1個T、1個GD.4個;4個;1個U、1個GC[2018·昌平期中]已知A、T之間形成兩個氫鍵,G、C之間形成三個氫鍵,甲DNA分子中含40%的腺嘌呤,乙DNA分子中含有40%的鳥嘌呤,對這兩個DNA分子結構上的穩定性的判斷,正確的是 ()A.甲強于乙 B.乙強于甲C.甲等于乙 D.無法判斷B以下所示四個雙鏈DNA分子中穩定性最差的是()A．雙鏈DNA中A占25%B．雙鏈DNA中T占30%C．雙鏈DNA中G占25