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第三章基因的本质
第2节DNA的结构
DNA全称叫 ，是主要的遗传物质。
它的基本组成单位是 ____ 。
含氮碱基
A
脱氧核苷酸
忆一忆：
脱氧核糖核酸
P
脱氧
核糖
T
G
含氮碱基
腺嘌呤（A）
胞嘧啶（C）
鸟嘌呤（G）
腺嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胸腺嘧啶（T）
C
这四种脱氧核苷酸是怎样连接起来的，DNA
的空间结构到底是怎样的呢？
DNA结构研究竞赛
20世纪30年代，科学家认识到： DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。
【建构模型】：
一条脱氧核苷酸链
探究历程
威尔金斯和富兰克林应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。沃森和克里克以此推测出DNA呈螺旋结构。
【进一步建构模型】: DNA呈螺旋结构
探究历程
【进一步建构模型】:
DNA双螺旋结构模型
查哥夫发现：在DNA中，腺嘌呤（A）的量等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的量等于胞嘧啶（C）的量。
探究历程
沃森
克里克
沃森和克里克搭建模型：DNA包含两条完全相反的链，碱基A与T、C与G在双链内部配对，脱氧核糖和磷酸安排在双链外部。
【完成模型构建】: DNA双螺旋结构模型
探究历程
探究历程
两条单链
反向平行
链数：
方向：
O
CH2
OH
H
磷酸基团
碱基
3′
2′
H
H
1′
4′
5′
H
H
3′
5′
5′
3′
DNA结构特点-平面
脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架
碱基
外侧：
内侧：
3′
5′
5′
3′
DNA结构特点-平面
化学键：
（2个氢键）
3′
5′
5′
3′
氢键
A
T
G
C
（3个氢键）
碱基互补配对原则
联系：核苷酸之间连接的化学键是？
3',5'-磷酸二酯键
G与C越多，DNA的热稳定性越大
DNA结构特点-平面
3'5'磷酸二酯键
—H2O
脱水缩合
DNA结构特点-空间
由2条链按_________方式盘绕成_______结构
反向平行
双螺旋
（1）DNA是由 条单链按_________方式盘旋成_______结构
反向平行
双螺旋
2
5’
3’
5’
3’
磷酸
和 交替连接，构成基本骨架；
(2) 外侧：
碱基
内侧:
脱氧核糖
(3)碱基互补配对原则
两条链上的碱基通过 连接形成
，且A只和 配对、G只和 配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作 。
氢键
T
C
碱基互补配对原则
碱基对
DNA的结构特性
5’
3’
5’
3’
⑴两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
⑵外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架；
⑶内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则。
2.特异性性：
每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性。
1.稳定性性：
5’
3’
5’
3’
脱氧核苷酸数量不同，碱基的排列顺序千变万化。
在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，请计算DNA分子有多少种？
44000
种类
数目
3.多样性性：
DNA的结构特性
DNA双螺旋结构模型的构建
DNA的结构特点
（3）内侧的碱基通过氢键连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则，即：A＝T G≡C
（2）外侧由脱氧核糖和磷酸构成基本骨架；
（1）是由两条反向平行的单链组成的双螺旋结构；
DNA的结构特性
稳定性
多样性
特异性
小规律：“五四三二一”
五种元素：
C、H、O、N、P
四种碱基：
A、G、C、T
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
1.下列关于DNA分子结构叙述，错误的是（　　）
A．DNA分子具有双螺旋结构，磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架
B．双链DNA分子中的腺嘌呤数与胸腺嘧啶数相等
C．每个脱氧核糖上均连着一个磷酸基团和一个碱基
D．G-C碱基对所占比例越高，DNA分子热稳定性越强
C
2.如图为DNA分子片段的部分平面结构示意图，下列叙述正确的是（　　）
A．物质2为尿嘧啶
B．物质6为胸腺嘧啶核糖核苷酸
C．物质4只能与一分子五碳糖连接
D．碱基对3的排列顺序能代表遗传信息
D
3.如图为DNA分子平面结构模式图。据图判断错误的是（　　）
A．1和2交替连接，构成了DNA分子的基本骨架
B．1、2、3构成一个脱氧核苷酸，其种类由3决定
C．DNA聚合酶能催化3和4之间化学键的形成
D．该DNA分子每条链都可以成为复制的模板
C
4.如图为DNA分子结构示意图，下列有关叙述正确的是（　　）
A．若该DNA分子中G-C碱基对比例较高，则热稳定性较低
B．④由①②③组成，它代表DNA分子的基本组成单位
C．DNA分子一条链上的相邻碱基靠核糖—磷酸—核糖相连
D．①②交替连接构成DNA分子的基本骨架
D
5.在DNA分子模型的搭建实验中,若仅用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含 10对碱基(A有6个)的DNA双链片段,那么使用的订书钉个数为 (　　)
A.58 B.78 C.82 D.88
[解析] 构建1个脱氧核苷酸需要2个订书钉,构建20个脱氧核苷酸共需要40个订书钉;构建其中一条DNA单链需要9个订书钉充当磷酸二酯键,两条链共需要18个订书钉;10对碱基中A有6个,则双链间氢键共有6×2+4×3=24(个),故构建该DNA分子模型总共需要订书钉40+18+24=82(个)。
C
6．下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图，下列叙述错误的是(　　)
A．图甲中②③交替连接构成DNA基本骨架
B．若一条链的下端是磷酸基团，则另一条链的上端也是磷酸基团
C．取两位同学制作的单链即可连接成DNA双链
D．丙到丁过程体现了DNA分子双螺旋的特点
C
第二节 DNA的结构
1. 单链中相邻碱基通过 连接
脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖
2.互补链中相邻碱基通过 相连
氢键
氢键
1. 氢键：连接 的化学键
互补链中相邻碱基
2. ：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的化学键
磷酸二脂键
A-T间有 个氢键，G-C间有 个氢键
每个DNA分子片段中，有 个游离的磷酸基团；每条DNA单链，有 个游离的磷酸基团
每个DNA片段中，磷酸数：脱氧核糖数：含氮碱基数=
2
1
2
3
1：1：1
1.设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则
可知：A1=T2，A2=T1，G1=C2，G2=C1
则在DNA双链中：A=T，G=C
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
有关DNA中的碱基计算
A+G=
A+C=
两条链不互补的碱基之和相等
（A+G）/（A+T+G+C）=
1/2
规律一：在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和相等，并为碱基总数的50%（1/2）
T+C
T+G
例题1：某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？
A=50%–23%=27%
A+T
A+T+G+C
=
A2+T2+G2+C2
A2+T2
=
A1+T1+G1+C1
A1+T1
=
m%
m%
2.
m%
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
1 2
规律二：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，简记为“补则等”
例题2：某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%，求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。
24%
例题3：从某生物组织提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46%，已知1号链的碱基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶。
（1）全部碱基中腺嘌呤占_____%
（2）与1号链相对应的2号链中，腺嘌呤占该链全部碱基的_____%
27
26
3．已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的(　　)
A．32.9%,17.1% B．31.3%,18.7%
C．18.7%,31.3% D．17.1%,32.9%
B
若（A1+G1）/（T1+C1）=a，
规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。
1/a
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
a b
3.
则（A2+G2）/（T2+C2）=
则（A+G）/（T+C）=
1
例题4：在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？
2.5；1
4.
规律四：双链DNA分子中某一碱基所占比例等于该碱基在每一单链中所占比例之和的一半
A1+T1+G1+C1
A2
= M
A2+T2+G2+C2
A2
=
N
=
总碱基数
A
N+M
2
A1
T2
T1
A2
G1
C2
C1
G2
DNA双链
a b
例题5：若在一双链DNA分子中鸟嘌呤和胞嘧啶之和占碱基总和的44％，在其中的一条链中A和C分别占该链碱基数的22％和30％，那么在另一条链中腺嘌呤和胞嘧啶分别占该链碱基数的比值为 ( )
A、34％、14％ B、22％、30％
C、14％、34％ D、20％、28％
例题6：从某生物组织中提取DNA进行分析,其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46% ，又知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%　
A
A
1.分析一个DNA分子,发现其中30%的脱氧核苷酸为腺嘌呤,由此可知,该DNA分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的 (　　)
A.20% B.30% C.40% D.70%
[答案] C
[解析]由腺嘌呤占整个DNA分子的30%,可知鸟嘌呤占整个DNA分子的20%。一条链上鸟嘌呤含量达到最大值时DNA中所有鸟嘌呤都位于同一条链上,占该链碱基总数的40%。
考点互动探究
2.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是 (　　)
A　　　　　　　 B C D
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C
4.一条DNA单链的序列式5'-GATACC-3'，那么它的互补链的序列是（ ）
A.5'-CTATGG-3'
B.5'-GATACC-3'
C.5'-GGTATC-3'
D.5'-CCATAG-3'
3.在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比例为b，则 （ )
A.b≤0.5 B. b≥0.5
C.胞嘧啶为a(1/2b－1) D.胞嘧啶为b(1/2a－1)
C
C
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[答案] B
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