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第3章 第2节 DNA的结构 学案
学习目标 核心素养
1.概述DNA结构的主要特点 2.通过对DNA双螺旋结构模型构建过程，认同交流合作、多学科交叉在科学发展中的作用 3.制作DNA双螺旋结构模型 生命观念：对DNA的结构特点的理解，形成结构与功能相适应的观念 科学探究：对DNA结构模型的构建过程，形成探索求真的科学精神
基础知识梳理：（阅读教材，完成下列填空，在教材相应位置进行标注后，识记相关内容）
一、DNA的结构
1．DNA双螺旋结构模型构建者：_________________。
2．DNA的双螺旋结构和特点
(1)DNA的基本组成单位:___________________。
结构模式图
(2)DNA双螺旋结构的主要特点
①DNA是由两条单链组成的，这两条链按_______平行方式盘旋成双螺旋结构。
②DNA中的________________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；_______排列在内侧。
③两条链上的碱基通过______连接成碱基对，并且碱基配对具有一定规律：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对，G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作_______原则。
(3)DNA的方向性
①脱氧核糖上与______相连的碳称作1′ C，与_______相连的碳称作5′ C。
②DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5′ 端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′ 端。
③DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5′ 端到3′ 端的，另一条单链则是从3′ 端到5′ 端的。
3．DNA分子的结构特性
(1)________性：具有n个碱基对的DNA具有4n 种碱基对排列顺序。
(2)________性：每种DNA分子都有其特定的碱基排列顺序。
(3)________性：两条主链中磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基配对方式不变等。
学习目标一：简述DNA结构模型的构建过程
学习目标二：DNA分子的结构特点
学习目标三：DNA分子为什么能够储存遗传信息
学习目标四：自学检测：1到10题为单选题，11到14题为不定项选择题，选全得5分，选对但不全的3分，每小题4分，共70分
1．DNA分子可以为案件侦破提供证据的原理是（ ）
A．不同人体内的DNA含有的碱基不同 B．不同人体内的DNA含有的磷酸不同
C．不同人体内的DNA含有的五碳糖不同 D．不同人体内的DNA的核苷酸序列不同
2．下列关于DNA结构与功能的叙述，错误的是（ ）
A．DNA分子碱基排列顺序千变万化，构成了DNA分子的多样性
B．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连
C．DNA分子中G与C碱基对含量越高，其结构稳定性就相对越大
D．DNA分子结构相对稳定的重要原因之一是两条链上的碱基互补配对形成了氢键
3．如图所示为刑事侦查人员为侦破案件，搜集获得的DNA指纹图。下列相关叙述错误的是（ ）
A．怀疑对象中1号最可能是犯罪分子
B．DNA指纹技术可识别身份，源于DNA分子的特异性
C．可从精液、血液、毛发等样品中提取DNAD。
D．若为双胞胎，则两人的指纹相同，DNA指纹也相同
4．当两种生物的DNA单链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区;在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链，如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．物种和物种中的基因是碱基对随机排列形成的DNA片段
B．物种与物种的DNA中的比值很可能不同
C．杂合双链区中G-C碱基对越多，双链结合越稳定
D．形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近
5．如图表示DNA分子的一个片段。下列有关说法错误的是（ ）
A．①部位表示的是磷酸二酯键
B．②部位表示的是氢键
C．DNA分子的两条链反向平行
D．DNA分子的特异性表现在碱基的种类上
6．已知某个完整DNA分子中共有6×106个碱基对，其中A占全部碱基的30%，图为该DNA分子的结构模式图(部分片段)。下列说法正确的是（ ）
A．该DNA分子中磷酸基团总数与四种碱基的总和相等
B．④⑤⑥组成的脱氧核糖核苷酸是DNA分子的基本单位之一
C．碱基①和碱基②之间通过“-磷酸-脱氧核糖-磷酸-”相连接
D．该DNA分子在第三次复制时需要消耗胞嘧啶的数量为1.68×107个
7．下列关于DNA结构与功能的说法，不正确的是（　　）
A．DNA分子中G与C碱基对含量较高，其结构稳定性相对较高
B．DNA分子碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性
C．磷酸与核糖交替连接，排列在内侧，构成DNA分子的基本骨架
D．DNA分子结构相对稳定的重要原因之一是遵循碱基互补配对原则
8．根据DNA分子双螺旋结构进行推理，下列推论正确的是（ ）
A．A和T含量高的DNA分子更加稳定
B．遗传信息多样性的原因是DNA分子中碱基种类的多样性
C．不同DNA分子中（A+G）/（T+C）的值不同，这体现了DNA分子的多样性
D．脱氧核糖与磷酸交替连接构成基本骨架，是DNA分子结构稳定的基础
9．生物学取得很多的成果离不开科学方法，下列相关研究与所用科学方法对应错误的是（ ）
A．艾弗里的肺炎链球菌转化实验鉴定DNA是遗传物质——加法原理
B．罗伯特森提出所有的细胞膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质构成——提出假说
C．沃森和克里克对DNA结构的探索——建构模型
D．施莱登提出植物体都是由细胞构成的，细胞是植物体的基本单位——归纳法
10．下列关于科学方法与技术的叙述，错误的是（ ）
A．孟德尔进行测交实验并统计结果属于假说﹣演绎法中的“演绎推理”
B．摩尔根运用假说—演绎法证明了控制果蝇白眼的基因在X染色体上
C．T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验运用了放射性同位素标记法
D．沃森和克里克运用建构物理模型的方法提出了DNA分子双螺旋结构
学习目标五：11．（不定项选择）下列关于双链DNA的结构的叙述，正确的是（ ）
A．DNA的一条链中相邻碱基之间通过氢键连接 B．DNA 的两条链中碱基的排列顺序总是互补的
C．沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型 D．DNA 中每个脱氧核糖均与2个磷酸基团相连
12．下列关于“骨架或支架”的叙述，正确的是（ ）
A．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
B．磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，其他生物膜不一定有此支架
C．真核细胞中有由蛋白质纤维组成的细胞骨架，具有物质运输、能量转换等功能
D．生物大分子以单体为骨架，每一个单体都以碳原子构成的碳链为基本骨架
13．我国一些城市在交通路口启用了人脸识别技术，针对行人和非机动车闯红灯等违规行为进行抓拍，这种技术应用的前提是每个人都具有独一无二的面孔。下列有关生物学的叙述正确的是（　　）
A．人体遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中
B．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性
C．碱基特定的排列顺序，构成了每个DNA分子的特异性
D．一个最短的DNA分子大约有8000个碱基,可能的排列方式有48000
14．1953年，沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，向世人展示了DNA分子的结构。下列关于DNA结构的叙述，正确的是（ ）
A．DNA单链中嘌呤数和嘧啶数是相等的 B．DNA的骨架由磷酸基团和脱氧核糖交替连接构成
C．DNA的结构都是双螺旋链状、反向平行的
D．双链DNA的鸟嘌呤和胞嘧啶碱基对越多，其热稳定性越强
请将选择题答案填写到下面表格中：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
题号 11 12 13 14
答案
学习目标六：15．（30分）下图是DNA的部分结构示意图，请据图回答：
(1)图中①的中文名称是_______；连接碱基对的④是_______
(2)从图中可以看出DNA的基本骨架是由_______和_______交替连接构成。
(3)若某个DNA中有总碱基400对，其中A有200个，则胸腺嘧啶有_______个，鸟嘌呤有_______个。
16.（附加题）下面是大肠杆菌DNA分子结构示意图(片段)。请据图回答问题：
(1)图中1表示_____________，2表示_______________，1、2、3结合在一起的结构叫________________。
(2)DNA分子中3和4是通过________连接起来的。
(3)已知在DNA分子的一条单链中(A+C)∕(T+G)＝M，求另一条互补链中这种比例是____________；如果在DNA一条单链中(A+T) ∕(C+G) ＝N，则另一条互补链中这种比例是__________，若DNA分子中的一条单链中(A+T) ∕(A+T+C+G) ＝K，则另一条互补链中这种比例是__________；如果DNA分子中一条链中的A占15%，互补链中的A占25%，则整个DNA分子中A占__________。
第3章 第2节 DNA的结构 答案
基础知识梳理：
沃森和克里克 脱氧核糖核苷酸 反向 脱氧核糖和磷酸 碱基 氢键 碱基互补配对 碱基 磷酸基团 多样 特异 稳定
自学检测：1．D 【详解】ABC、不同人体内的DNA含有的碱基、磷酸、五碳糖（脱氧核糖）都是相同的，ABC错误；D、生物遗传信息储存在DNA分子中，每个人DNA的脱氧核苷酸序列是特定的，这构成了DNA分子的特异性，故DNA样品可为案件侦破提供证据，D正确。
2．B 【详解】DNA具有多样性的原因是DNA分子中碱基排列顺序的千变万化，A正确；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，B错误；DNA分子中G-C碱基对之间有3个氢键，A-T之间有2个氢键，DNA分子中G与C碱基对含量越高，氢键越多，DNA结构越稳定，C正确；DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链盘旋成规则的双螺旋结构，DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替交替排列的顺序稳定不变。DNA分子双螺旋结构中间为碱基对，碱基之间形成氢键，从而维持了双螺旋结构的稳定，D正确。
3．D 【详解】据图可知，怀疑对象1的DNA指纹图与从受害者体内分离的精液样品高度吻合，故最可能是犯罪分子，A正确；DNA指纹技术可识别身份，源于DNA分子的特异性，B正确；只要有细胞核的样本都可以做DNA鉴定样本，包括血液、口腔黏膜、带毛囊的毛发、精液等等， 毛发作为DNA鉴定的常规样本，C正确；双胞胎包括同卵双胞胎，同卵双胎基因和染色体非常接近，但是指纹并不一样，异卵双胞胎的指纹和DNA指纹一般都不相同，D错误。
4．A 【详解】基因不是四种碱基随机排列，而是具有遗传效应的DNA片段，A错误；碱基A与T互补数量相同，C与G互补相同，(A+T)/(G+C)比值不确定，B正确；G-C碱基对含有三条氢键，则G-C碱基对越多越稳定，C正确；形成杂合双链区的部位越多，说明两种生物碱基对排列顺序越接近，则亲缘关系越近，D正确。
5．D 【详解】图示表示DNA分子的一个片段，图中①为磷酸二酯键，②是氢键，AB正确；DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构，C正确；DNA分子的特异性表现在碱基排列顺序上，D错误。
6．A 【详解】DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，而一分子脱氧核苷酸由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成，所以DNA中磷酸基团总数与四种碱基的总和是相等的，A正确：由图可知，④⑤⑦组成一个脱氧核糖核苷酸，⑥则是相邻脱氧核糖核苷酸的磷酸基团，B错误；由图可以看出，碱基①和碱基②之间通过“-脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-”相连接，C错误；该DNA分子在第三次复制时，DNA只复制了一次，由4个DNA变为8个DNA，相当于需要合成4个新的DNA，而每个DNA中（A+C）占全部碱基的50%，而A占全部碱基的30%，所以胞嘧啶（C）占全部碱基的20%，故需要消耗胞嘧啶的数量为6×106×2×20%×4=9.6×106，D错误。
7．C 【详解】DNA分子中的A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键，所以DNA分子中G与C碱基对含量较高，其结构稳定性相对较高，A正确；DNA分子碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，B正确；脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，C错误；DNA分子中的碱基排列在内侧，两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，这是DNA分子结构相对稳定的重要原因之一，D正确。
8．D 【详解】A和T之间两个氢键，C和G之间三个氢键，C和G碱基对越多的DNA分子更稳定，A错误；遗传信息多样性的原因是DNA分子中碱基排列顺序的多样性，B错误；不同DNA分子中由于A=T，C=G，所以(A+G)/ (T+C) 的值相同，C错误。脱氧核糖与磷酸交替连接构成基本骨架，是DNA分子结构稳定的基础，D正确；
9．A 【详解】艾弗里的肺炎链球菌转化实验运用了“减法原理”鉴定出DNA是遗传物质，A错误；罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，大胆提出了细胞膜模型假说：细胞膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，B正确；沃森和克里克使用模型构建法制作了DNA双螺旋结构模型，属于构建模型，构建的是物理模型，C正确；施莱登提出植物体都是由细胞构成，细胞是植物体的基本单位，运用了观察法和不完全归纳法，D正确。
10．A 【详解】孟德尔进行测交实验并统计结果属于假说﹣演绎法中的“实验验证”，演绎推理是指孟德尔根据假说内容设计测交实验并预期结果，A错误；摩尔根通过假说-演绎法，用果蝇做实验材料证明了控制果蝇白眼的基因位于X染色体上。果蝇的白眼的基因遗传属于伴X隐性遗传，B正确；T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验运用了放射性同位素标记法（分别用35S或32P标记噬菌体），C正确；沃森和克里克研究DNA分子结构时，运用了构建物理模型的方法，沃森和克里克依据威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱提出DNA分子呈双螺旋结构，D正确。
11．BC 【详解】DNA的一条链中相邻碱基之间通过脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖之间连接，A错误；DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，碱基互补配对，两条链的碱基排列顺序互补，B正确；DNA双螺旋结构模型是沃森和克里克提出的，C正确；DNA分子中的大多数脱氧核糖与2个磷酸基团相连，但每条链一端的一个脱氧核糖只连接一个磷酸基团，D错误。
12．AC 【详解】脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，A正确；细胞膜和其他生物膜的基本骨架都是磷脂双分子层，B错误；真核细胞中的细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网状结构，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转换、信息传递等生命活动有关，C正确；生物大分子以碳链为基本骨架，D错误。
13．ABC 【详解】遗传信息储存在DNA分子的碱基排列顺序中，所以人DNA的A、T、G、C四种碱基的排列顺序蕴藏着人体的遗传信息，A正确；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，B正确；DNA分子的特异性取决于其特定的碱基排列顺序，C正确；DNA分子有两条链，8000个碱基可以形成4000个碱基对，所以其可能的排列方式有44000种，D错误。
14．BD 【详解】在双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数，但单链DNA中嘌呤数和嘧啶数未必相等，A错误；DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，B正确；并非所有的DNA分子结构都是双螺旋链状，比如质粒DNA为环状，有些DNA为单链，C错误；由于互补链C和G配对，之间有3个氢键连接，比碱基对A和T之间只有2个氢键，故双链DNA的鸟嘌呤和胞嘧啶碱基对越多，其热稳定性越强，不易解旋，D正确。
15．(1)胸腺嘧啶 氢键 (2)脱氧核糖 磷酸 (3)200 200
【详解】（1）根据碱基互补配对可知，图中①为T，其中文名称是胸腺嘧啶；连接碱基对的④是氢键。
（2）从图中可以看出DNA的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成。
（3）若某个DNA中有总碱基400对，其中A有200个，A-T之间进行碱基互补配对，即A=T，则胸腺嘧啶有200个，G=C，故鸟嘌呤有（800-200×2）÷2=200个。
16．(1)磷酸 脱氧核糖 脱氧核糖核苷酸 (2)氢键 (3)1/M N K 20%
【分析】DNA分子的双螺旋结构：1、由两条反向平行的脱氧核苷酸长链构成双螺旋结构。2、磷酸和脱氧核糖交替排列在外侧构成构成骨架，碱基排列在内侧。3、两条链的碱基间能过氢键形成碱基对，碱基对之间遵循碱基互补配对规律(A和T、G和C)。
(1)图中1表示磷酸，2表示脱氧核糖，1、2、3结合在一起的结构叫脱氧核苷酸。
(2)DNA分子中3和4是通过氢键连接起来的。
(3)根据碱基互补配对原则：DNA分子的一条单链中(A+C)∕(T+G)等于另外一条链中(T+G)/(A+C)，故另一条互补链中这种比例是1/M。DNA一条单链中(A+T) ∕(C+G) 的比值与另外一条链相等，故另一条互补链中这种比例是N。若DNA分子中的一条单链中(A+T) ∕(A+T+C+G) ＝K，则另一条互补链中这种比例是K。如果DNA分子中一条链中的A占15%，互补链中的A占25%，则整个DNA分子中A占（15%+25%）/2=20%。

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