高中生物第三章第15课时DNA分子的结构课时作业新人教版必修2文档格式.docx

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RNA

部分病毒

2.如果用○表示磷酸、表示脱氧核糖、▭表示含氮碱基，那么怎样表示DNA的结构单位？

答案　结构单位：

脱氧核苷酸（4种）

3．核酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。

4．细胞核是遗传信息库，细胞核中有储存遗传信息的DNA。

DNA分子很长，像一架螺旋形的梯子，由含有特定遗传信息的许多片段组成。

5．模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的。

有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。

模型包括物理模型、概念模型和数学模型等。

课堂导入

通过前面的学习，我们知道生物的遗传物质主要是DNA，细胞生物和部分病毒的遗传物质都是DNA。

那么DNA究竟具有怎样的结构呢？

上图是坐落于北京中关村高科技园区的DNA雕像和雅典奥运会中关于人类发现DNA的过程，这就是科学家模拟的DNA模型，下面就让我们重温科学家构建DNA模型的研究历程，分析DNA的结构特点。

探究点一　DNA双螺旋结构模型的构建

DNA双螺旋结构模型的提出是多个科学家不懈努力的结果，阅读教材内容，完成下面的内容并思考。

归纳提炼

DNA双螺旋结构模型的建立过程的启示

（1）科学研究需要协作精神。

（2）科学研究需要不断提升技术手段来获得相应的知识。

（3）科学研究需要不懈的努力和不断修正自己错误的发展思想。

活学活用

1．下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是（　　）

A．沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链的基础上，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基

B．威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，得出DNA分子呈螺旋结构

C．沃森和克里克曾尝试构建了多种模型，但都不科学

D．沃森和克里克最后受腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量的启发，构建出科学的模型

问题导析　

（1）DNA分子是由两条脱氧核苷酸链组成的，脱氧核苷酸链由四种脱氧核苷酸连接形成。

（2）沃森和克里克利用威尔金斯和富兰克林做的DNA衍射图谱的有关数据进行分析，结合早期科学界的认识，得出DNA的结构为双螺旋结构。

（3）在双链DNA分子中A＝T，G＝C。

答案　B

解析　沃森和克里克依据威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱及有关数据，推算出DNA分子呈螺旋结构。

探究点二　DNA分子的结构

如图为DNA分子的双螺旋结构模型图，试完成相关内容。

1．DNA分子的结构

（1）写出上图中各部分的名称：

①胸腺嘧啶（T）；

②脱氧核糖；

③磷酸；

④碱基对；

⑤腺嘌呤（A）；

⑥鸟嘌呤（G）；

⑦胞嘧啶（C）。

（2）从图中可以看出，和A配对的一定是T，和G配对的一定是C。

（3）碱基对之间靠氢键连接，其中A－T之间是2个氢键，G－C之间是3个氢键，因此DNA分子中G－C含量越高，DNA分子稳定性越高。

（4）图中表示DNA的基本组成单位的是_①②③。

2．双螺旋结构特点

（1）DNA分子是由两条链构成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。

（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；

碱基对排列在内侧。

（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。

碱基配对的规律是：

A与T配对，G与C配对。

碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。

3．DNA分子的特性

（1）稳定性：

空间结构相对稳定。

①位于外侧的基本骨架一定是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，不会改变。

②两条链间的碱基互补配对方式稳定不变，总是A与T、G与C配对。

碱基对及其侧链基团对维持DNA分子的空间结构的稳定有着重要的作用。

（2）多样性：

不同的DNA分子中脱氧核苷酸的数目有差异，排列顺序多种多样。

（3）特异性：

每一种DNA分子都有特定的碱基排列顺序。

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，相应地有四种脱氧核苷酸；

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。

2．如图为DNA分子的平面结构，虚线表示碱基间的氢键。

请据图回答下列问题：

（1）从主链上看，两条单链________平行；

从碱基关系看，两条单链______________。

（2）________和________相间排列，构成了DNA分子的基本骨架。

（3）图中有________种碱基，________种碱基对。

（4）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构成的碱基对共________对。

②在DNA分子稳定性的比较中，________碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。

问题导析　

（1）DNA分子两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，在外侧脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架。

（2）DNA分子中含有200个碱基，也就是100个碱基对，如果碱基对之间全为两个氢键，则氢键个数应为200个，实际氢键个数为260个，多出60个，应为G－C碱基对的个数。

答案　

（1）反向　碱基互补配对　

（2）脱氧核糖　磷酸

（3）4　4　（4）①40　60　②G与C

解析　

（1）从主链上看，两条单链是反向平行的；

从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对原则。

（2）脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架。

（3）图中涉及到4种碱基，4种碱基之间的配对方式有两种，但碱基对的种类有4种，即A—T、T—A、G—C、C—G。

（4）假设该DNA片段只有A、T两种碱基，则200个碱基，100个碱基对，含有200个氢键，而实际上有260个氢键，即G—C或C—G碱基对共60个，所以该DNA中腺嘌呤数为：

（200－2×

60）/2＝40个。

C和G共60对，由于G与C之间有三个氢键，A与T之间有两个氢键，因此，G与C构成的碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。

探究点三　DNA双螺旋结构模型

阅读教材内容，尝试制作DNA的双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解。

1．制作DNA双螺旋结构模型

（1）材料用具：

硬塑方框2个（长约10cm），细铁丝2根（长约0.5m），球形塑料片（代表磷酸）若干，双层五边形塑料片（代表脱氧核糖）若干，4种不同颜色的长方形塑料片（代表4种不同碱基）若干，粗铁丝2根（长约10cm），订书钉。

（2）实验步骤

①组装“脱氧核苷酸模型”：

利用材料制作若干个脱氧核糖、磷酸和碱基，组装成若干个脱氧核苷酸。

②制作“多核苷酸长链模型”：

按照一定的碱基排列顺序，将若干个脱氧核苷酸依次穿起来，组成一条多核苷酸长链。

在组装另一条多核苷酸长链时，方法相同，但要注意两点：

一是两条长链的单核苷酸数目必须相同；

二是两条长链并排时，必须保证碱基之间能够互补配对，不能随意组装。

③制作DNA分子平面结构模型：

按照碱基互补配对的原则，将两条多核苷酸长链互相连接起来，注意两条链的方向相反。

④制作DNA分子的立体结构（双螺旋结构）：

把DNA分子平面结构旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。

2．结合DNA分子双螺旋结构模型的特点，归纳有关计算规律

（1）腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即A＝T，G＝C。

因此，嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。

一条链中的A和另一条链中的T相等，可记为A1＝T2，同样：

T1＝A2，G1＝C2，C1＝G2。

（2）设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，A2＝T1，则：

A1＋T1＝T2＋A2＝n%。

整个DNA分子中：

A＋T＝n%。

即在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。

（3）设双链DNA分子中，一条链上：

＝m，则：

＝

＝m，所以互补链上

。

即在双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。

（4）DNA分子中共有4种类型的碱基对，若某个DNA分子具有n个碱基对，则DNA分子可有4n种组合方式。

1．碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性

（1）共性：

不因生物种类的不同而不同

＝1；

＝1

（2）特异性：

的值在不同DNA分子中是不同的，是DNA分子多样性和特异性的表现。

2．进行碱基计算要注意以下几点

（1）单位是“对”还是“个”，这方面往往带来数据成倍的错误。

（2）注意提供的数据是DNA双链还是DNA的一条单链。

（3）解题时最好画一下简图，比较直观，减少因为思路不清引起的错误。

3．某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链（b）上的G占该链碱基总数的比例是（　　）

A．35%B．29%

C．28%D．21%

问题导析　

（1）DNA分子中互补碱基之和所占比例等于每条链中这种比例，（A＋T）/（A＋T＋G＋C）＝44%，因此（A1＋T1）/（A1＋T1＋G1＋C1）＝44%，在整个单链中A＋T＋G＋C＝1，可以得出，（G1＋C1）/（A1＋T1＋G1＋C1）＝56%。

（2）题干中G1/（A1＋T1＋G1＋C1）＝21%，在互补链中G2＝C1，所以G2/（A1＋T1＋G1＋C1）＝56%－21%＝35%。

答案　A

解析　整个DNA中的A＋T占整个DNA碱基总数的44%，则G＋C占整个DNA碱基总数的56%，又因为其中一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%，所以与G对应的互补链（b）上的C占b链碱基总数的21%，则G（a链上）＋C（b链上）占DNA分子碱基总数的21%。

因为总的G＋C占整个DNA分子碱基总数的56%，所以G（b链上）＋C（a链上）占DNA整个分子碱基总数的35%，推得G占b链碱基总数的35%，所以答案选A。

1．在制作DNA双螺旋结构模型时，各“部件”之间需要连接。

下图中连接错误的是（　　）

解析　同一条脱氧核苷酸链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接是通过脱氧核糖上的3号碳原子上的羟基与另一个脱氧核苷酸的5号碳原子上的磷酸基团之间脱水聚合连接而成的。

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，必须有一个和其互补的T；

有一个C，必有一个G。

根据这