DNA 的分子结构和特点目标导航 1.结合图例分析，概述DNA 分子的双螺旋结构及特点。
2.阅读教材图文，学会制作DNA 双螺旋结构模型的构建过程。
3.通过制作DNA 双螺旋结构模型，进一步理解其结构特点并掌握有关的计算规律。
一、两种核酸在结构上的异同1．结构(1)该模型构建者：美国学者沃森和英国学者克里克。
(2)写出图中①②③④的结构名称。
①__A__，②__G__，③腺嘌呤脱氧核苷酸，④氢键。
2．DNA分子结构的三个主要特点：(1)两条链的位置及方向：反向平行。
(2)主链的基本骨架：脱氧核糖与磷酸基团交替连接，排列在外侧。
(3)主链的内侧：碱基排列在内侧，且遵循碱基互补配对原则。
3．卡伽夫法则：(1)在DNA分子中，A与T的分子数相等，G与C的分子数相等，有A＋G＝T＋C。
(2)A＋T不一定等于G＋C。
三、制作DNA双螺旋结构模型1．原理：DNA分子双螺旋结构的主要特点。
2．实验目的：通过制作DNA双螺旋结构模型，加深对DNA分子结构特点的理解和认识。
3．制作步骤：选择材料制作若干个磷酸、脱氧核糖、碱基↓连接多个脱氧核苷酸↓连接脱氧核苷酸长链↓形成一个DNA分子↓DNA双螺旋结构4．注意事项(1)选材时，用不同形状、不同大小和颜色的材料分别代表脱氧核糖、磷酸和不同的碱基。
(2)要选用有一定强度和韧性的支架和连接材料。
判断正误：(1)DNA分子由四种脱氧核苷酸组成，这四种脱氧核苷酸含有的碱基是A、U、C、G。
( )(2)A—T碱基对和G—C碱基对具有相同的形状和直径，使DNA分子具有稳定的直径。
( )(3)DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。
( )(4)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。
( )(5)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
( )(6)DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A＝T，G＝C。
( )答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)√一、DNA 分子的结构及特点 1．DNA 的分子组成2．DNA 的结构五种元素：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。
4．制作DNA 双螺旋结构模型 (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。
1．DNA分子中的碱基是如何连接的？答案 DNA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。
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？答案脱氧核糖∶磷酸∶碱基＝1∶1∶1。
一个DNA分子中只含有2个游离磷酸基团。
3．双链DNA分子中，嘌呤碱基数与嘧啶碱基数有什么关系？答案嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数。
1．如图是DNA分子的部分平面结构示意图，下列有关叙述不正确的是( )。
A．图中4的全称是腺嘌呤脱氧核苷酸B．构成DNA的核苷酸种类的不同与2有关C．N元素存在于图中的含氮碱基中D．从主链上看，两条脱氧核苷酸链反向平行问题导析(1) 构成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸；(2) 脱氧核苷酸种类的不同与含氮碱基有关，与脱氧核糖无关，图中2为脱氧核糖，3为含氮碱基。
答案 B一题多变(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。
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。
二、有关DNA 分子结构的计算 1．DNA 分子的共性和特异性(1)共性：不因生物种类的不同而不同。
A T ＝T A ＝1；G C ＝C G ＝1；A ＋C T ＋G ＝A ＋G T ＋C＝1 (2)特异性：A ＋T G ＋C 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．相关计算如图是DNA 分子中碱基配对的情况示意图，与碱基互补配对原则有关的规律：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A 1＝T 2，同样：T 1＝A 2，G 1＝C 2，C 1＝G 2。
②设在双链DNA 分子中的一条链上A 1＋T 1＝n %，因为A 1＝T 2，A 2＝T 1，则：A 1＋T 1＝T 2＋A 2＝n %。
整个DNA 分子中：A ＋T ＝n %。
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：A 1＋G 1T 1＋C 1＝m ，则：A 1＋G 1T 1＋C 1＝T 2＋C 2A 2＋G 2＝m ，所以互补链上A 2＋G 2T 2＋C 2＝1m 。
双链DNA 分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。
④DNA 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种碱基对排列方式。
1．在双链DNA 分子中，若某一条链中(A ＋T)/(G ＋C)＝m ，则在另一条链中(A ＋T)/(G ＋C)的比值是多少？在整个DNA分子中(A＋T)/(G＋C)的比值是多少？答案在另一条链中及整个DNA分子中都是m。
2．在双链DNA分子中，若某一条链中(A＋G)/(T＋C)＝n，则在另一条链中(A＋G)/(T＋C)的比值是多少？在整个DNA分子中(A＋G)/(T＋C)的比值是多少？答案在另一条链中(A＋G)/(T＋C)的比值为1/n，在整个DNA分子中(A＋G)/(T＋C)＝1。
2．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) 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%；(2) 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%。
(3) 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)占整个DNA 分子碱基总数的35%，推得G占b链碱基总数的35%。
答案 A一题多变已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的( )。
A．34%和16% B．34%和18%C．16%和34% D．32%和18%答案 A1．下列能正确表示DNA片段的示意图的是( )。
答案 D2．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的种类及特性分别是( )。
①504种②450种③425种④遗传性⑤多样性⑥特异性A．①④B．②⑤C．②⑥D．③⑤答案 D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。
3．从某生物中提取出DNA进行化学分析，发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA的一条链(H－链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的( )。
A．26% B．24%C．14% D．11%答案 A4．分析以下材料，回答有关问题。
材料一在沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型之前，人们已经证实了DNA分子是由许多脱氧核苷酸构成的长链，自然界中的DNA并不以单链形式存在，而是由两条链结合形成的。
材料二在1949年到1951年期间，科学家查哥夫(E.Chargaff)研究不同生物的DNA时发现，DNA分子中的嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数，即A的总数等于T的总数，G的总数等于C的总数，但(A＋T)与(G＋C)的比值是不固定的。
材料三根据富兰克林(R.E.Franklin)等人对DNA的X射线衍射分析表明，DNA分子由许多“亚单位”组成，每一层的间距为0.34 nm，而且整个DNA分子长链的直径是恒定的。
以上科学研究成果为1953年沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型奠定了基础。
请分析回答：(1)材料一表明DNA分子是由两条________组成的，其基本单位是________。
(2)嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数，说明__________________________________________________________。
(3)A的总数等于T的总数，G的总数等于C的总数，说明______________________________________________________________。