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3.2 DNA 的结构 —— 高一生物学人教版（2019）必修二课前导学案
核心素养
1.生命观念：理解遗传信息的储存和传递与 DNA 结构的关系，形成遗传物质的物质观和信息观，认识到生命的遗传特性与 DNA 分子结构的稳定性和多样性密切相关。
2.科学思维：运用归纳与概括、模型与建模等科学方法，分析 DNA 双螺旋结构模型的构建过程，培养逻辑思维和空间想象能力，能够从分子层面理解遗传现象。
3.科学探究：通过对 DNA 结构发现历程的分析，学习科学家的探究思路和方法，提升实验设计、数据分析和问题解决能力，培养科学探究精神。
4.社会责任：关注 DNA 结构研究在生物科学、医学等领域的应用树立正确的科学价值观。
教学重难点
教学重点
DNA 分子的结构特点。
制作 DNA 双螺旋结构模型。
教学难点
理解 DNA 分子的空间结构特点及其构建过程。
分析 DNA 分子中碱基数量关系及相关计算。
知识点一：DNA 双螺旋结构模型的构建
1.构建者：美国生物学家__________和英国物理学家__________。
2.构建过程
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__________结构。
查哥夫发现：在 DNA 分子中，腺嘌呤（A）的量总是等于__________的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于__________的量。
沃森和克里克尝试搭建了多种模型，如三螺旋结构模型，但都被否定。最终他们借鉴其他科学家的研究成果，构建出 DNA 分子的__________结构模型。
知识点一答案：
1.沃森；克里克
2.螺旋；胸腺嘧啶（T）；胞嘧啶（C）；双螺旋
知识点二：DNA 分子的结构
1.组成元素：__________。
2.基本单位：，它是由一分子、一分子__________和一分子__________组成的。根据__________的不同，脱氧核苷酸分为__________种，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
3.平面结构
由许多个脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，连接方式是：一个脱氧核苷酸的__________和另一个脱氧核苷酸的__________相连，形成磷酸二酯键。
DNA 分子是由__________条脱氧核苷酸链组成的，这两条链按__________方式盘旋成双螺旋结构。
4.空间结构 —— 双螺旋结构
DNA 分子中的__________和__________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；__________排列在内侧。
两条链上的碱基通过__________连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A（腺嘌呤）一定与__________配对，G（鸟嘌呤）一定与__________配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做__________原则。
知识点二答案：
1.C、H、O、N、P
2.脱氧核苷酸；磷酸；脱氧核糖；含氮碱基；含氮碱基；4
3.磷酸；脱氧核糖；两；反向平行
4.脱氧核糖；磷酸；碱基；氢键；T（胸腺嘧啶）；C（胞嘧啶）；碱基互补配对
知识点三：DNA 分子的特性
1.稳定性：DNA 分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成规则的__________结构。DNA 分子中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成__________，具有稳定性。两条链上的碱基通过__________连接成碱基对，并且遵循__________原则。
2.多样性：DNA 分子中__________的排列顺序是千变万化的。碱基对的排列顺序代表了__________。若一个 DNA 分子由 n 个碱基对构成，则其可能的排列方式有__________种。
3.特异性：每个特定的 DNA 分子都有特定的__________排列顺序，这种特定的碱基对排列顺序构成了 DNA 分子的特异性。
知识点三答案：
1.双螺旋；基本骨架；氢键；碱基互补配对
2.碱基对；遗传信息；4
3.碱基对
易错提示
提示：1.DNA 分子中，并不是所有的磷酸都连接两个脱氧核糖，链末端的磷酸只连接一个脱氧核糖。
2.双链 DNA 分子中，A 与 T 之间通过 2 个氢键相连，G 与 C 之间通过 3 个氢键相连，所以 G—C 碱基对所占比例越高，DNA 分子越稳定。
3.不同生物的 DNA 分子中，碱基对的排列顺序不同，这体现了 DNA 分子的多样性；而对于特定的生物，其 DNA 分子中碱基对的排列顺序是特定的，这体现了 DNA 分子的特异性。
习题巩固
1.下列关于 DNA 结构的叙述，正确的是（ ）
A. DNA 分子由 4 种核糖核苷酸组成
B. DNA 单链上相邻碱基以氢键连接
C. 碱基与磷酸交替连接构成 DNA 的基本骨架
D. 磷酸与脱氧核糖交替连接构成 DNA 的基本骨架
2.制作 DNA 双螺旋结构模型时，下列 “部件” 之间连接正确的是（ ）
A. 两个 “脱氧核糖” 之间通过磷酸二酯键连接
B. 两个 “碱基对” 之间通过磷酸二酯键连接
C. “脱氧核糖” 与 “碱基” 之间通过氢键连接
D. “磷酸” 与 “含氮碱基” 之间通过氢键连接
3.某双链 DNA 分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例为 a，其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为 b，则互补链中鸟嘌呤占整个 DNA 分子碱基的比例为（ ）
A. (a - b)/2 B. a - b C. (a - b)/(1 - a) D. b - (a - b)/2
4.下列关于 DNA 分子特性的叙述，错误的是（ ）
A. DNA 分子的稳定性与氢键有关
B. DNA 分子的多样性由碱基对排列顺序决定
C. DNA 分子的特异性由碱基对特定的排列顺序决定
D. DNA 分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的根本原因
5.已知 1 个 DNA 分子中有 4000 个碱基对，其中胞嘧啶有 2200 个，这个 DNA 分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是（ ）
A. 4000 个和 900 个 B. 4000 个和 1800 个
C. 8000 个和 1800 个 D. 8000 个和 3600 个
6.在一个双链 DNA 分子中，碱基总数为 m，腺嘌呤数为 n，则下列有关结构数目正确的是（ ）
①脱氧核苷酸数 = 磷酸数 = 碱基总数 = m
②碱基之间的氢键数为 (3m - 2n)/2
③一条链中 A + T 的数量为 n
④G 的数量为 m - n
①②③④ B. ②③④ C. ③④ D. ①②③
7.下列有关 DNA 结构的叙述，错误的是（ ）
A. 双链 DNA 分子中含有两个游离的磷酸基团
B. DNA 的一条单链上相邻的碱基 A 与 T 之间通过氢键连接
C. 嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了 DNA 分子空间结构的相对稳定
D. DNA 分子两条链反向平行
8.若 DNA 分子的一条链中 (A + G)/(T + C) = 0.4，则其互补链中该比值是（ ）
A. 0.4 B. 2.5 C. 1 D. 0.6
参考答案及解析
1.答案：D
解析：DNA 分子由 4 种脱氧核苷酸组成，A 错误；DNA 双链上互补的碱基以氢键连接，单链上相邻碱基通过脱氧核糖 - 磷酸 - 脱氧核糖连接，B 错误；磷酸与脱氧核糖交替连接构成 DNA 的基本骨架，C 错误，D 正确。
2.答案：A
解析：制作 DNA 双螺旋结构模型时，两个 “脱氧核糖” 之间通过磷酸二酯键连接，A 正确；两个 “碱基对” 之间不通过磷酸二酯键连接，B 错误；“脱氧核糖” 与 “碱基” 之间通过糖苷键连接，C 错误；“磷酸” 与 “含氮碱基” 不直接连接，D 错误。
3.答案：A
解析：双链 DNA 分子中，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）之和占全部碱基的比例为 a，则 G 占全部碱基比例为 a/2。一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为 b，设互补链中鸟嘌呤占该链全部碱基比例为 x，根据双链 DNA 分子中，互补碱基之和在两条单链中所占比例与在整个 DNA 分子中所占比例相同，可得 (a/2) = (b + x)/2，解得 x = a - b，那么互补链中鸟嘌呤占整个 DNA 分子碱基的比例为 (a - b)/2，A 正确。
4.答案：D
解析：DNA 分子的稳定性与氢键有关，G—C 碱基对越多，氢键越多，DNA 越稳定，A 正确；DNA 分子的多样性由碱基对排列顺序决定，B 正确；DNA 分子的特异性由碱基对特定的排列顺序决定，C 正确；生物多样性和特异性的根本原因是遗传物质的多样性和特异性，而 DNA 分子的多样性和特异性只是遗传物质的一部分，D 错误。
5.答案：C
解析：1 个 DNA 分子中有 4000 个碱基对，则脱氧核苷酸数目为 4000×2 = 8000 个。根据碱基互补配对原则，C = G = 2200 个，则 A = T = (8000 - 2200×2)/2 = 1800 个，C 正确。
6.答案：D
解析：脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，所以脱氧核苷酸数 = 磷酸数 = 碱基总数 = m，①正确；A 与 T 之间有 2 个氢键，G 与 C 之间有 3 个氢键，A = T = n，则 G = C = (m - 2n)/2，碱基之间的氢键数为 2n + 3×(m - 2n)/2 = (3m - 2n)/2，②正确；双链中 A = T = n，则一条链中 A + T 的数量为 n，③正确；G 的数量为 (m - 2n)/2，④错误。综上，①②③正确，选 D。
7.答案：B
解析：双链 DNA 分子中含有两个游离的磷酸基团，分别位于两条链的一端，A 正确；DNA 的一条单链上相邻的碱基 A 与 T 之间通过脱氧核糖 - 磷酸 - 脱氧核糖连接，B 错误；嘌呤碱基与嘧啶碱基互补配对，保证了 DNA 分子空间结构的相对稳定，C 正确；DNA 分子两条链反向平行，D 正确。
8.答案：B
解析：DNA 分子两条链中，一条链的 (A + G)/(T + C) 与另一条链的 (T + C)/(A + G) 相等，若 DNA 分子的一条链中 (A + G)/(T + C) = 0.4，则其互补链中 (T + C)/(A + G) = 0.4，那么互补链中 (A + G)/(T + C) = 1/0.4 = 2.5，B 正确。

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