2015-2016學(xué)年高中生物 第3章 第2節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)學(xué)案 新人教版必修2

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1、 DNA分子的結(jié)構(gòu) 1．沃森和克里克創(chuàng)建了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，建構(gòu)了物理模型。 2．DNA分子是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長(zhǎng)鏈，兩條鏈按反向平行方式盤(pán)旋。這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、C、G四種堿基。 3．磷酸—脫氧核糖骨架排列在螺旋外部，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在螺旋內(nèi)部。 4．兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量；鳥(niǎo)嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量。 5．DNA中，A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)。這叫做堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。 一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建 1．模型名稱：DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)

2、模型。 2．構(gòu)建者：美國(guó)生物學(xué)家沃森和英國(guó)物理學(xué)家克里克。 二、DNA分子的結(jié)構(gòu) 1．結(jié)構(gòu)層次。 基本組成元素——C、H、O、N、P等 ↓ 基本組成物質(zhì)——磷酸脫氧核糖、含氮堿基 　　　　　　　　　↓　(A、G、C、T四種) 基本組成單位——脫氧核糖核苷酸(四種) 　　　↓聚合 DNA單鏈——脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈 　　　↓兩條 DNA雙鏈——DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。 2．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 (1)雙鏈反向平行。 (2)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)。 (3)兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)。 (4)A和T之間形成二個(gè)氫鍵，C和G之間形成三個(gè)

3、氫鍵，故DNA分子中G－C比例高的穩(wěn)定性強(qiáng)。 1．判斷正誤： (1)DNA分子由兩條方向相同的脫氧核苷酸鏈盤(pán)旋而成。(×) 解析：構(gòu)成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈反向平行。 (2)沃森和克里克構(gòu)建的DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)中，磷酸－脫氧核糖骨架安排在螺旋外部，堿基安排在螺旋內(nèi)部。(√) (3)DNA分子中的堿基一定存在如下數(shù)量關(guān)系：C＝T，A＝G。(×) 解析：DNA分子中A與T配對(duì)，G與C配對(duì)，故存在的數(shù)量關(guān)系應(yīng)為A＝T，G＝C。 2．問(wèn)題導(dǎo)學(xué)： (1)不同DNA分子的基本骨架是否相同？請(qǐng)說(shuō)明理由。 提示：相同。不同DNA分子的基本骨架都是磷酸與脫氧核糖分子交替排列連接

4、而成。 (2)DNA分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，你知道為什么嗎？ 提示：①DNA分子中兩條脫氧核苷酸鏈之間的堿基通過(guò)氫鍵相連形成堿基對(duì)；②DNA分子的基本骨架固定不變。 1．提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)家是(B) A．施萊登、施旺 B．沃森、克里克 C．孟德?tīng)?、摩爾? D．列文·虎克、羅伯特·虎克 2．在DNA分子的一條單鏈中，相鄰的堿基A與T是通過(guò)下列哪種結(jié)構(gòu)連接起來(lái)的(B) A．氫鍵 B．－脫氧核糖－磷酸－脫氧核糖－ C．肽鍵 D．－磷酸－脫氧核糖－磷酸－ 3．關(guān)于DNA和RNA的敘述，正確的是(C) A．DNA有氫鍵和高能磷酸鍵 B．一種病毒同時(shí)

5、含有DNA和RNA C．原核細(xì)胞中既有DNA，也有RNA D．葉綠體、線粒體和核糖體都含有DNA 4．在制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)，各“部件”之間需要連接。圖中錯(cuò)誤的是(B) 5．制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)，下圖為兩個(gè)脫氧核苷酸的模型，其中圓圈代表磷酸，下列說(shuō)法正確的是(C) A．長(zhǎng)方形可能代表A、T、C、U四種含氮堿基 B．兩個(gè)圓圈可用曲別針(代表化學(xué)鍵)連接，以形成DNA的單鏈 C．曲別針(代表化學(xué)鍵)應(yīng)該連接在一個(gè)核苷酸的五邊形和另一個(gè)核苷酸的圓圈上 D．如果兩個(gè)脫氧核苷酸分別位于鏈的兩側(cè)，兩個(gè)模型方向相同 6．下圖是DNA片段的結(jié)構(gòu)圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：

6、 (1)圖甲是DNA片段的________結(jié)構(gòu)，圖乙是DNA片段的________結(jié)構(gòu)。 (2)填出圖中部分結(jié)構(gòu)的名稱：[2]_________、[3]________、[5]___________。 (3)連接堿基對(duì)的[7]是________，堿基配對(duì)的方式如下：______與______配對(duì)；______與______配對(duì)。 (4)從圖甲可以看出組成DNA分子的兩條鏈的方向是________的，從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條鏈相互纏繞成____________結(jié)構(gòu)。 解析：(1)由圖分析可得，圖甲是DNA分子的平面結(jié)構(gòu)圖，圖乙是DNA分子的立體結(jié)構(gòu)圖。 (2)準(zhǔn)確識(shí)記DNA

7、分子結(jié)構(gòu)，并依此作答。 (3)(4)DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有：DNA分子由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)；DNA分子外側(cè)是脫氧核糖和磷酸交替連接而成的基本骨架；DNA分子兩條鏈的內(nèi)側(cè)的堿基按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則配對(duì)，并以氫鍵互相連接。 答案：(1)平面　立體(或空間)　 (2)一條脫氧核苷酸單鏈片段　脫氧核糖　腺嘌呤脫氧核苷酸 (3)氫鍵　A(腺嘌呤)　T(胸腺嘧啶)　G(鳥(niǎo)嘌呤) C(胞嘧啶) (4)反向平行　規(guī)則的雙螺旋 一、選擇題 1．有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是(D) A．DNA分子由4種核糖核苷酸組成 B．DNA單鏈上相鄰堿

8、基以氫鍵連接 C．堿基與磷酸相連接 D．磷酸與脫氧核糖交替連接構(gòu)成DNA鏈的基本骨架 解析：DNA是由4種脫氧核苷酸組成的，故A錯(cuò)誤。DNA單鏈上的堿基是不直接相連的，故B錯(cuò)誤。堿基是與脫氧核糖相連接的，故C錯(cuò)誤。磷酸與脫氧核糖交替連接構(gòu)成DNA鏈的基本骨架，故D正確。 2．關(guān)于下圖DNA分子片段的說(shuō)法不正確的是(D) A．①所指的堿基代表鳥(niǎo)嘌呤 B．②所指的堿基是DNA分子中特有的 C．③代表堿基互補(bǔ)配對(duì)形成的氫鍵 D．DNA分子片段中A－T堿基對(duì)含量越高，DNA分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定 解析：圖中①所指堿基為鳥(niǎo)嘌呤(G)；②所指堿基為胸腺嘧啶(T)，T是DNA特有的；③代表

9、氫鍵；DNA分子中A－T堿基對(duì)有2個(gè)氫鍵，G－C堿基對(duì)有3個(gè)氫鍵，若G－C堿基對(duì)含量越高，則DNA分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。 3．細(xì)胞內(nèi)某一DNA片段中有30%的堿基為A，則該片段中(C) A．G的含量為30%　　　　　B．U的含量為30% C．嘌呤含量為50% D．嘧啶含量為40% 解析：根據(jù)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中A＝T、C＝G可知，嘌呤之和等于嘧啶之和，故C正確。其他堿基的含量分別為：T＝A＝30%、C＝G＝[1－(30%＋30%)]/2＝20%。U參與構(gòu)成RNA，DNA中沒(méi)有。 4．分析某生物的雙鏈DNA，發(fā)現(xiàn)腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基的64%，其中一條鏈上的腺

10、嘌呤占該鏈全部堿基的30%，則另一條鏈中腺嘌呤占整個(gè)DNA分子堿基的比例是(A) A．17% B．32% C．34% D．50% 解析：由于A＋T＝64%，所以A、T占整個(gè)DNA分子的比例A＝T＝32%；而其中一條鏈上的A占該鏈全部堿基的30%，占整個(gè)DNA分子的15%，所以另一條鏈上的A占整個(gè)DNA分子的比例為32%－15%＝17%。 5．DNA分子片段中有200個(gè)堿基對(duì)，其中腺嘌呤有90個(gè)，因此這個(gè)片段中含有的游離的磷酸的數(shù)目和氫鍵的數(shù)目依次為(B) A．200個(gè)和400個(gè) B．2個(gè)和510個(gè) C．2個(gè)和400個(gè)

11、 D．400個(gè)和510個(gè) 解析：DNA分子由兩條鏈組成，而且這兩條鏈的方向是相反的，在每條鏈的一端都有一個(gè)游離的磷酸，則兩條鏈共有2個(gè)游離的磷酸。在DNA分子中，A與T配對(duì)，G與C配對(duì)，且A與T之間有2個(gè)氫鍵，G與C之間有3個(gè)氫鍵，由題可知，氫鍵的數(shù)目是90×2＋(200－90)×3＝510。 6．下面是4位同學(xué)拼制的DNA分子中一條多核苷酸鏈局部平面結(jié)構(gòu)模型，正確的是(C) 解析：圓圈表示磷酸基團(tuán)，五邊形表示五碳糖，長(zhǎng)方形表示堿基，由于磷酸與脫氧核糖交替連接，排列在外側(cè)，堿基排列在內(nèi)側(cè)，故A、B錯(cuò)誤；兩個(gè)磷酸連接五碳糖的部位不同，故D錯(cuò)誤，C正確。 7．

12、某DNA雙鏈中，一條單鏈的(A＋T)/(C＋G)＝b，則其互補(bǔ)鏈中、整個(gè)DNA分子中該比例分別為(C) A．b、1 B．1/b、1 C．b、b D．1/b、b 解析：DNA分子具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，它是由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈盤(pán)旋而成的；其外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架，內(nèi)側(cè)是堿基對(duì)(A－T、C－G)通過(guò)氫鍵連接。在一條單鏈中(A＋T)/(C＋G)＝b，由于堿基互補(bǔ)配對(duì)，則其互補(bǔ)鏈中(T＋A)/(G＋C)＝b，所以在整個(gè)DNA分子中(A＋T)/(C＋G)也等于b，故選C。 二、非選擇題 8．下圖所示DNA分子平面結(jié)構(gòu)圖，仔細(xì)閱

13、圖回答下列各問(wèn)： (1)寫(xiě)出圖中各編號(hào)的中文名稱： ①________；②________；③________；④________；⑤________；⑥________；⑦_(dá)_______；⑧________；⑨________ (2)圖中共有脫氧核苷酸________個(gè)，堿基________對(duì)。 (3)如果將細(xì)胞培養(yǎng)在含15N的同位素培養(yǎng)基上，則能在此圖的________成分(填寫(xiě)編號(hào))上可以測(cè)到15N。 (4)如果將細(xì)胞培養(yǎng)在含32P的同位素培養(yǎng)基上，則能在此圖的________成分上可以測(cè)到32P。 (5)DNA分子具有獨(dú)特的________結(jié)構(gòu)，連接兩條鏈的堿基之間具

14、有________的能力；DNA分子堿基對(duì)排列順序的千變?nèi)f化和堿基對(duì)的特定的排列順序決定了生物體具有________和________的特點(diǎn)。 (6)某DNA分子含有5000個(gè)堿基對(duì)，基中T為4000個(gè)，則G為_(kāi)_______個(gè)，脫氧核苷酸為_(kāi)_______個(gè)，磷酸為_(kāi)_______個(gè)。在DNA分子中，如果堿基A＋T＝56%，則其中一條單鏈中的A＋T占該單鏈堿基總數(shù)的________，若此單鏈中，G占18%，則在另一條單鏈中G占單鏈堿基數(shù)為_(kāi)_______。 解析：(1)DNA分子的結(jié)構(gòu)及組成成分。(2)此DNA分子片段中共有脫氧核苷酸8個(gè)，堿基對(duì)4對(duì)。(3)將細(xì)胞培養(yǎng)在含15N的同位素培

15、養(yǎng)基上，含氮堿基中都有15N。(4)將細(xì)胞培養(yǎng)在含32P的同位素培養(yǎng)基上，則磷酸基團(tuán)中可以測(cè)到32P；DNA分子具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，連接兩條鏈的堿基之間具有互補(bǔ)配對(duì)的能力。(5)DNA分子堿基對(duì)排列順序的千變?nèi)f化和堿基對(duì)的特定排列順序決定了生物體具有多樣性和特異性的特點(diǎn)。(6)根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝50%。 答案：(1)①磷酸基　②脫氧核糖?、郯奏ぁ、馨奏っ撗鹾颂呛塑账帷、菹汆堰?A)?、搌B(niǎo)嘌呤(G)　⑦胞嘧啶(C)?、嘈叵汆奏?T)?、釟滏I　(2)8　4　(3)③～⑧中均可　(4)①　(5)雙螺旋　互補(bǔ)配對(duì)　多樣性　特異性　(6)1000個(gè)　10000

16、個(gè)　10000個(gè)　28%　54% 9．DNA指紋技術(shù)正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，在親子鑒定、偵查罪犯等方面是目前最為可靠的鑒定技術(shù)。請(qǐng)思考回答下列有關(guān)DNA指紋技術(shù)的問(wèn)題： (1)如圖為通過(guò)提取某小孩和其母親以及待測(cè)定的三位男性的DNA，進(jìn)行DNA指紋鑒定，部分結(jié)果如圖所示。則該小孩的真正生物學(xué)父親是________。 (2)現(xiàn)在已知除了一卵雙生雙胞胎外，每個(gè)人的DNA都是獨(dú)一無(wú)二的，就好像指紋一樣，這說(shuō)明了DNA分子具有________性。 (3)DNA指紋技術(shù)運(yùn)用了DNA分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)，據(jù)此請(qǐng)回答：DNA分子由兩條鏈組成，這兩條鏈按反向平行方式盤(pán)旋成__________；

17、DNA分子中的________和________交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，________排列在內(nèi)側(cè)；堿基互補(bǔ)配對(duì)原則是指：A(腺嘌呤)一定與______(________)配對(duì)；______(________)一定與C(胞嘧啶)配對(duì)。 (4)為什么用DNA做親子鑒定，而不用RNA? _______________________________________________。 解析：本題考查DNA分子中堿基排列順序的多樣性和特異性的應(yīng)用。 (1)觀察圖知，孩子的DNA指紋圖譜一部分與母親相同，另一部分應(yīng)該與父親的DNA指紋圖譜相同，所以孩子的真正生物學(xué)父親是B。(2)除一卵雙生雙胞胎外，每個(gè)人的DNA不同且每個(gè)人的DNA是獨(dú)一無(wú)二的，說(shuō)明了DNA分子具有特異性。(3)DNA分子的主要特點(diǎn)是：DNA分子由兩條鏈組成，這兩條鏈按反向平行方式盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)；DNA分子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)；堿基互補(bǔ)配對(duì)原則是指：A(腺嘌呤)一定與T(胸腺嘧啶)配對(duì)；G(鳥(niǎo)嘌呤)一定與C(胞嘧啶)配對(duì)。 (4)DNA是人類的遺傳物質(zhì)，所以用DNA做親子鑒定。 答案：(1)B　(2)特異　(3)雙螺旋結(jié)構(gòu)　脫氧核糖　磷酸　堿基　T(胸腺嘧啶) G(鳥(niǎo)嘌呤)　(4)因?yàn)镈NA是人類的遺傳物質(zhì) - 7 -