第2节 DNA分子的结构
学习目标
1、识记构成DNA分子的基本单位、核苷酸种类、碱基种类、元素种类。
2、DNA分子的平面结构和空间结构。
3、碱基互补配对原则。
4、学会制作DNA双螺旋结构模型
自学指导
怎样才能顺利达到上述目标？要靠大家紧张有效的自学。请同学们认真阅读教材P47-50，思考下列问题，8分钟后进行检测。比一比，看谁知识掌握得最牢固.
思考题
1.DNA结构模型的建构历程如何？
2.DNA是由几条链构成的？它具有怎样的立
体结构？
3.DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？它
们分别位于DNA的什么部位呢？
4.DNA中的碱基是如何配对的？它们位于
DNA的什么部位？
5.DNA是遗传物质，储存着大量的遗传信息，
那么DNA是通过什么储存大量的遗传信息？
1．模型名称：________________模型。
2．构建者：美国生物学家_____ 和英国物理学家_______。
DNA双螺旋结构模型的构建
DNA双螺旋结构
沃森
克里克
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知识点一
(1)DNA分子是以4种___________为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有_____________ 四种碱基。
(2)威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱表明DNA分子呈_____结构。
(3)查哥夫测定DNA的分子组成，发现__________的量总是等于___________的量； __________的量总是等于__________的量。
3．构建依据
脱氧核苷酸
A、T、C、G
螺旋
腺嘌呤(A)
胸腺嘧啶(T)
胞嘧啶(C)
鸟嘌呤(G)
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提示：　DNA的基本骨架是由磷酸—脱氧核糖构成的，位于DNA双螺旋的外部。
(2)DNA中的碱基是如何配对的？位于DNA的什么部位？
提示：　A与T配对，G与C配对，位于DNA双螺旋的内部。
【思维激活1】
(1)DNA的基本骨架是由哪些物质组成的？位于 DNA的什么部位？
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DNA双螺旋结构模型的构建历程

美国生物学家沃森和英国物理学家克里克于1953年共同提出DNA双螺旋结构模型。其构建历程如下：
1．认识基础：DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸含有的碱基依次是A、T、C、G。
　 ⇓
2．据DNA衍射图谱推算DNA分子是螺旋结构。
　 ⇓
3．尝试建模：多种不同双螺旋和三螺旋结构模型。
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⇓
4．否定上述模型：碱基位于螺旋的外部。
　 ⇓
5．重新建模：将磷酸—脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在内部的双链螺旋。
　 ⇓
6．否定：相同碱基配对违背化学规律。
　 ⇓
7．获取重要信息：腺嘌呤(A)的量总等于胸腺嘧啶(T)的量；鸟嘌呤(G)的量总等于胞嘧啶(C)的量。
　 ⇓
8．构建新模型：改变碱基配对方式，让A与T配对，G与C配对。
　 ⇓
9．成功：合理解释A、T、C、G的数量关系，也能解释DNA的复制。
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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
答案　B
【巩固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 (　　)。
1．整体
由___条长链按_________方式盘旋而成。
DNA分子的结构
两
反向平行
骨架：由_________和_____交替连接
组成，排列在_____
内侧：_______
2. 排列
脱氧核糖
磷酸
外侧
碱基对
两条链上的碱基通过_____连接成碱基对，A(腺嘌呤)一定与____________配对；G(鸟嘌呤)一定与__________配对。
3．碱基互补配对原则
氢键
T(胸腺嘧啶)
C(胞嘧啶)
知识点二
活学巧记　
DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆
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。
组成DNA的基本单位：脱氧核苷酸
组成DNA的碱基：
胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）
腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）
因此，脱氧核苷酸也有4种
碱基互补配对原则：碱基之间一一对应的关系
A与T配对；
G与C配对
A－T之间形成2个氢键
C－G之间形成3个氢键
DNA
碱
基
互
补
配
对
情
况
图
解
(2)在一个双链DNA分子中，脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的数量比例关系如何？一个DNA分子中含有多少个游离磷酸基团？
提示　脱氧核糖∶磷酸∶碱基＝1∶1∶1。一个DNA分子中只含有2个游离磷酸基团。
【思维激活2】
(1)在DNA分子的一条链中，相邻两个碱基之间 是如何连接的？
提示　通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”间接相连。
1．DNA分子的结构
(1)基本组成单位——脱氧核苷酸
(2)平面结构
①一条脱氧核苷酸链：由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化学键(3′，5′­磷酸二酯键)相连接。如图所示：
②两链之间的碱基对：A一定与T配对，两碱基之间形成两个氢键；G一定与C配对，两碱基之间形成三个氢键。如图所示：
(3)立体结构——规则的双螺旋结构
①两条链反向平行；
②脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧；
③碱基排列在内侧，且遵循碱基互补配对原则。
如图：
特别提醒　
①在A与T之间由两个氢键相连，在G与C之间由三个氢键相连，因此热稳定性高的DNA分子中含G与C的碱基对较多。
②配对的两个脱氧核苷酸方向相反，尤其要注意脱氧核糖的位置。
③DNA单链中相邻的碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，而在双链中碱基通过氢键连接。
(1)稳定性
原因：①DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接排列
在外侧，构成基本骨架。
②DNA分子双螺旋结构的中间为碱基对，碱基之间
形成氢键，从而维持双螺旋结构的稳定。
③DNA分子之间对应碱基严格按照碱基互补配对原
则进行配对。
(2)多样性
原因：DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样。
(3)特异性
原因：生物的每一个DNA分子都有特定的碱基排列
顺序。
2．DNA分子结构的特性
A．DNA分子由4种脱氧核苷酸组成

B．DNA单链上相邻碱基以氢键连接

C．碱基与磷酸相连接

D．磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA双链的基本骨架

答案　AD
【巩固2】 有关DNA分子结构的叙述，正确的是
多选(　　)。
1 ______________
3 ___________
4 ___________
5 ___________
6 ___________
7 ______________
8 ___________
9 ___________
2 _____________
10 ___________
胞嘧啶
腺嘌呤
鸟嘌呤
胸腺嘧啶
脱氧核糖
磷酸
脱氧核糖核苷酸
碱基对
氢键
脱氧核苷酸链片段（DNA单链片段）
1、写出图中1-10的名称
变 式 训 练
A．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
B．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
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，另一条链的C∶A＝
2∶1
2．下列对双链DNA分子的叙述中，不正确的一项是(　　)。
解析　根据碱基互补配对原则，在DNA双链分子中，A1＝T2，T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2，所以A、B、C项都是正确的。而D项中，若一条链的G∶T＝1∶2，另一条链C∶A＝1∶2。
答案　D
A．26%，312个 B．24%，288个
C．24%，298个 D．12%，144个
3．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 (　　)。
答案　B
①504种　 ②450种　 ③425种　
④遗传性　 ⑤多样性　⑥特异性
A．①④ B．②⑤ C．②⑥ D．③⑤
解析　50个脱氧核苷酸共构成了25个碱基对，共有排列顺序425种，由此说明由于碱基对(或脱氧核苷酸对)的排列顺序的多样性，决定了DNA分子的多样性。
答案　D
4．由50个脱氧核苷酸构成的DNA分子，按其碱基的排列顺序不同，决定了DNA的种类多样性分别是 (　　)。
A．DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长
链盘旋而成的规则的双螺旋结构，其基本骨架由“脱氧核糖—磷酸—含氮碱基”交替排列而成

B．整个DNA分子中，嘌呤数等于嘧啶数，所以每条单链中A＝T，G＝C

C．与DNA分子中的碱基G直接相连的是脱氧核糖和碱基C
D．每个脱氧核糖均只与一个磷酸和一个碱基相连
【例1】 下列有关DNA分子结构的叙述正确的是
【高考热点】
答案：C
课 后 作 业

课后强化作业（七）
【考查类型】此题考查DNA分子结构的碱基运算。
【解析】假设DNA中共有2N个碱基，根据题干可知：(A＋T)%＝64%，即(A＋T)/2N＝0.64，则(A1＋A2＋T1＋T2)/2N＝0.64，可推出(A1＋ T1)/N＝0.64，题干还告诉我们：A1/N＝0.30，则可知T1/ N＝0.34，而T1＝A2，所以A2/N＝0.34(即另一条链中的A占该条链碱基总数的34%)，可知：A2/ 2N＝0.17(即另一条链中的A占整个DNA碱基总数的17%)。
【方法归纳】解答此类题目要应用数学知识，特别要注意已知的是碱基数还是碱基对数。
【解析】A和G都是嘌呤碱基，C和T都是嘧啶碱基，在DNA分子中，总是A=T，G=C，依题意，用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，则DNA的粗细相同。
(1)使用各种材料分别“制作”若干个磷酸、脱氧核糖、碱基；将各种配件整合在一起，并连接成脱氧核苷酸链；连接两条脱氧核苷酸链，拼成DNA分子平面结构图；再“旋转”成双螺旋结构。
(2)根据设计计划，对制作的DNA分子双螺旋结构模型进行检查，对模型的不足加以修正。
————制作DNA双螺旋结构模型————
技法必备
1．制作原理：DNA的脱氧核苷酸双链反向平行，磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧。碱基排列在内侧，碱基对通过氢键连接，碱基互补配对。
2．制作程序
在制作DNA双螺旋结构模型时，各“部件”之间需要连接。图中错误的是 (　　)。
能力展示
解析　DNA分子是由两条链组成的，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。具体连接如选项C、D。选项B中的连接方式是磷酸和磷酸连接，因此是错误的。
答案　B
课堂小结