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第3章 第2節 DNA的結構 學案
學習目標 核心素養
1.概述DNA結構的主要特點 2.通過對DNA雙螺旋結構模型構建過程，認同交流合作、多學科交叉在科學發展中的作用 3.制作DNA雙螺旋結構模型 生命觀念：對DNA的結構特點的理解，形成結構與功能相適應的觀念 科學探究：對DNA結構模型的構建過程，形成探索求真的科學精神
基礎知識梳理：（閱讀教材，完成下列填空，在教材相應位置進行標注后，識記相關內容）
一、DNA的結構
1．DNA雙螺旋結構模型構建者：_________________。
2．DNA的雙螺旋結構和特點
(1)DNA的基本組成單位:___________________。
結構模式圖
(2)DNA雙螺旋結構的主要特點
①DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按_______平行方式盤旋成雙螺旋結構。
②DNA中的________________交替連接，排列在外側，構成基本骨架；_______排列在內側。
③兩條鏈上的堿基通過______連接成堿基對，并且堿基配對具有一定規律：A(腺嘌呤)一定與T(胸腺嘧啶)配對，G(鳥嘌呤)一定與C(胞嘧啶)配對。堿基之間的這種一一對應的關系，叫作_______原則。
(3)DNA的方向性
①脫氧核糖上與______相連的碳稱作1′ C，與_______相連的碳稱作5′ C。
②DNA的一條單鏈具有兩個末端，一端有一個游離的磷酸基團，這一端稱作5′ 端，另一端有一個羥基(—OH)，稱作3′ 端。
③DNA的兩條單鏈走向相反，從雙鏈的一端起始，一條單鏈是從5′ 端到3′ 端的，另一條單鏈則是從3′ 端到5′ 端的。
3．DNA分子的結構特性
(1)________性：具有n個堿基對的DNA具有4n 種堿基對排列順序。
(2)________性：每種DNA分子都有其特定的堿基排列順序。
(3)________性：兩條主鏈中磷酸與脫氧核糖交替連接的順序不變，堿基配對方式不變等。
學習目標一：簡述DNA結構模型的構建過程
學習目標二：DNA分子的結構特點
學習目標三：DNA分子為什么能夠儲存遺傳信息
學習目標四：自學檢測：1到10題為單選題，11到14題為不定項選擇題，選全得5分，選對但不全的3分，每小題4分，共70分
1．DNA分子可以為案件偵破提供證據的原理是（ ）
A．不同人體內的DNA含有的堿基不同 B．不同人體內的DNA含有的磷酸不同
C．不同人體內的DNA含有的五碳糖不同 D．不同人體內的DNA的核苷酸序列不同
2．下列關于DNA結構與功能的敘述，錯誤的是（ ）
A．DNA分子堿基排列順序千變萬化，構成了DNA分子的多樣性
B．DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過磷酸—脫氧核糖—磷酸相連
C．DNA分子中G與C堿基對含量越高，其結構穩定性就相對越大
D．DNA分子結構相對穩定的重要原因之一是兩條鏈上的堿基互補配對形成了氫鍵
3．如圖所示為刑事偵查人員為偵破案件，搜集獲得的DNA指紋圖。下列相關敘述錯誤的是（ ）
A．懷疑對象中1號最可能是犯罪分子
B．DNA指紋技術可識別身份，源于DNA分子的特異性
C．可從精液、血液、毛發等樣品中提取DNAD。
D．若為雙胞胎，則兩人的指紋相同，DNA指紋也相同
4．當兩種生物的DNA單鏈具有互補的堿基序列時，互補的堿基序列就會結合在一起，形成雜合雙鏈區;在沒有互補堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈，如下圖所示。下列說法錯誤的是（ ）
A．物種和物種中的基因是堿基對隨機排列形成的DNA片段
B．物種與物種的DNA中的比值很可能不同
C．雜合雙鏈區中G-C堿基對越多，雙鏈結合越穩定
D．形成雜合雙鏈區的部位越多，說明這兩種生物的親緣關系越近
5．如圖表示DNA分子的一個片段。下列有關說法錯誤的是（ ）
A．①部位表示的是磷酸二酯鍵
B．②部位表示的是氫鍵
C．DNA分子的兩條鏈反向平行
D．DNA分子的特異性表現在堿基的種類上
6．已知某個完整DNA分子中共有6×106個堿基對，其中A占全部堿基的30%，圖為該DNA分子的結構模式圖(部分片段)。下列說法正確的是（ ）
A．該DNA分子中磷酸基團總數與四種堿基的總和相等
B．④⑤⑥組成的脫氧核糖核苷酸是DNA分子的基本單位之一
C．堿基①和堿基②之間通過“-磷酸-脫氧核糖-磷酸-”相連接
D．該DNA分子在第三次復制時需要消耗胞嘧啶的數量為1.68×107個
7．下列關于DNA結構與功能的說法，不正確的是（　　）
A．DNA分子中G與C堿基對含量較高，其結構穩定性相對較高
B．DNA分子堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA分子的多樣性
C．磷酸與核糖交替連接，排列在內側，構成DNA分子的基本骨架
D．DNA分子結構相對穩定的重要原因之一是遵循堿基互補配對原則
8．根據DNA分子雙螺旋結構進行推理，下列推論正確的是（ ）
A．A和T含量高的DNA分子更加穩定
B．遺傳信息多樣性的原因是DNA分子中堿基種類的多樣性
C．不同DNA分子中（A+G）/（T+C）的值不同，這體現了DNA分子的多樣性
D．脫氧核糖與磷酸交替連接構成基本骨架，是DNA分子結構穩定的基礎
9．生物學取得很多的成果離不開科學方法，下列相關研究與所用科學方法對應錯誤的是（ ）
A．艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗鑒定DNA是遺傳物質——加法原理
B．羅伯特森提出所有的細胞膜都是由蛋白質—脂質—蛋白質構成——提出假說
C．沃森和克里克對DNA結構的探索——建構模型
D．施萊登提出植物體都是由細胞構成的，細胞是植物體的基本單位——歸納法
10．下列關于科學方法與技術的敘述，錯誤的是（ ）
A．孟德爾進行測交實驗并統計結果屬于假說﹣演繹法中的“演繹推理”
B．摩爾根運用假說—演繹法證明了控制果蠅白眼的基因在X染色體上
C．T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗運用了放射性同位素標記法
D．沃森和克里克運用建構物理模型的方法提出了DNA分子雙螺旋結構
學習目標五：11．（不定項選擇）下列關于雙鏈DNA的結構的敘述，正確的是（ ）
A．DNA的一條鏈中相鄰堿基之間通過氫鍵連接 B．DNA 的兩條鏈中堿基的排列順序總是互補的
C．沃森和克里克提出了DNA雙螺旋結構模型 D．DNA 中每個脫氧核糖均與2個磷酸基團相連
12．下列關于“骨架或支架”的敘述，正確的是（ ）
A．DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側構成基本骨架
B．磷脂雙分子層構成了細胞膜的基本支架，其他生物膜不一定有此支架
C．真核細胞中有由蛋白質纖維組成的細胞骨架，具有物質運輸、能量轉換等功能
D．生物大分子以單體為骨架，每一個單體都以碳原子構成的碳鏈為基本骨架
13．我國一些城市在交通路口啟用了人臉識別技術，針對行人和非機動車闖紅燈等違規行為進行抓拍，這種技術應用的前提是每個人都具有獨一無二的面孔。下列有關生物學的敘述正確的是（　　）
A．人體遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序之中
B．堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA的多樣性
C．堿基特定的排列順序，構成了每個DNA分子的特異性
D．一個最短的DNA分子大約有8000個堿基,可能的排列方式有48000
14．1953年，沃森和克里克構建了DNA雙螺旋結構模型，向世人展示了DNA分子的結構。下列關于DNA結構的敘述，正確的是（ ）
A．DNA單鏈中嘌呤數和嘧啶數是相等的 B．DNA的骨架由磷酸基團和脫氧核糖交替連接構成
C．DNA的結構都是雙螺旋鏈狀、反向平行的
D．雙鏈DNA的鳥嘌呤和胞嘧啶堿基對越多，其熱穩定性越強
請將選擇題答案填寫到下面表格中：
題號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案
題號 11 12 13 14
答案
學習目標六：15．（30分）下圖是DNA的部分結構示意圖，請據圖回答：
(1)圖中①的中文名稱是_______；連接堿基對的④是_______
(2)從圖中可以看出DNA的基本骨架是由_______和_______交替連接構成。
(3)若某個DNA中有總堿基400對，其中A有200個，則胸腺嘧啶有_______個，鳥嘌呤有_______個。
16.（附加題）下面是大腸桿菌DNA分子結構示意圖(片段)。請據圖回答問題：
(1)圖中1表示_____________，2表示_______________，1、2、3結合在一起的結構叫________________。
(2)DNA分子中3和4是通過________連接起來的。
(3)已知在DNA分子的一條單鏈中(A+C)∕(T+G)＝M，求另一條互補鏈中這種比例是____________；如果在DNA一條單鏈中(A+T) ∕(C+G) ＝N，則另一條互補鏈中這種比例是__________，若DNA分子中的一條單鏈中(A+T) ∕(A+T+C+G) ＝K，則另一條互補鏈中這種比例是__________；如果DNA分子中一條鏈中的A占15%，互補鏈中的A占25%，則整個DNA分子中A占__________。
第3章 第2節 DNA的結構 答案
基礎知識梳理：
沃森和克里克 脫氧核糖核苷酸 反向 脫氧核糖和磷酸 堿基 氫鍵 堿基互補配對 堿基 磷酸基團 多樣 特異 穩定
自學檢測：1．D 【詳解】ABC、不同人體內的DNA含有的堿基、磷酸、五碳糖（脫氧核糖）都是相同的，ABC錯誤；D、生物遺傳信息儲存在DNA分子中，每個人DNA的脫氧核苷酸序列是特定的，這構成了DNA分子的特異性，故DNA樣品可為案件偵破提供證據，D正確。
2．B 【詳解】DNA具有多樣性的原因是DNA分子中堿基排列順序的千變萬化，A正確；DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖相連，B錯誤；DNA分子中G-C堿基對之間有3個氫鍵，A-T之間有2個氫鍵，DNA分子中G與C堿基對含量越高，氫鍵越多，DNA結構越穩定，C正確；DNA分子是由兩條脫氧核苷酸長鏈盤旋成規則的雙螺旋結構，DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替交替排列的順序穩定不變。DNA分子雙螺旋結構中間為堿基對，堿基之間形成氫鍵，從而維持了雙螺旋結構的穩定，D正確。
3．D 【詳解】據圖可知，懷疑對象1的DNA指紋圖與從受害者體內分離的精液樣品高度吻合，故最可能是犯罪分子，A正確；DNA指紋技術可識別身份，源于DNA分子的特異性，B正確；只要有細胞核的樣本都可以做DNA鑒定樣本，包括血液、口腔黏膜、帶毛囊的毛發、精液等等， 毛發作為DNA鑒定的常規樣本，C正確；雙胞胎包括同卵雙胞胎，同卵雙胎基因和染色體非常接近，但是指紋并不一樣，異卵雙胞胎的指紋和DNA指紋一般都不相同，D錯誤。
4．A 【詳解】基因不是四種堿基隨機排列，而是具有遺傳效應的DNA片段，A錯誤；堿基A與T互補數量相同，C與G互補相同，(A+T)/(G+C)比值不確定，B正確；G-C堿基對含有三條氫鍵，則G-C堿基對越多越穩定，C正確；形成雜合雙鏈區的部位越多，說明兩種生物堿基對排列順序越接近，則親緣關系越近，D正確。
5．D 【詳解】圖示表示DNA分子的一個片段，圖中①為磷酸二酯鍵，②是氫鍵，AB正確；DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈盤旋而成的雙螺旋結構，C正確；DNA分子的特異性表現在堿基排列順序上，D錯誤。
6．A 【詳解】DNA分子的基本單位是脫氧核苷酸，而一分子脫氧核苷酸由一分子脫氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮堿基組成，所以DNA中磷酸基團總數與四種堿基的總和是相等的，A正確：由圖可知，④⑤⑦組成一個脫氧核糖核苷酸，⑥則是相鄰脫氧核糖核苷酸的磷酸基團，B錯誤；由圖可以看出，堿基①和堿基②之間通過“-脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖-”相連接，C錯誤；該DNA分子在第三次復制時，DNA只復制了一次，由4個DNA變為8個DNA，相當于需要合成4個新的DNA，而每個DNA中（A+C）占全部堿基的50%，而A占全部堿基的30%，所以胞嘧啶（C）占全部堿基的20%，故需要消耗胞嘧啶的數量為6×106×2×20%×4=9.6×106，D錯誤。
7．C 【詳解】DNA分子中的A與T之間有2個氫鍵，G與C之間有3個氫鍵，所以DNA分子中G與C堿基對含量較高，其結構穩定性相對較高，A正確；DNA分子堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA分子的多樣性，B正確；脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成DNA分子的基本骨架，C錯誤；DNA分子中的堿基排列在內側，兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，這是DNA分子結構相對穩定的重要原因之一，D正確。
8．D 【詳解】A和T之間兩個氫鍵，C和G之間三個氫鍵，C和G堿基對越多的DNA分子更穩定，A錯誤；遺傳信息多樣性的原因是DNA分子中堿基排列順序的多樣性，B錯誤；不同DNA分子中由于A=T，C=G，所以(A+G)/ (T+C) 的值相同，C錯誤。脫氧核糖與磷酸交替連接構成基本骨架，是DNA分子結構穩定的基礎，D正確；
9．A 【詳解】艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗運用了“減法原理”鑒定出DNA是遺傳物質，A錯誤；羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結構，大膽提出了細胞膜模型假說：細胞膜都是由蛋白質-脂質-蛋白質三層結構構成，B正確；沃森和克里克使用模型構建法制作了DNA雙螺旋結構模型，屬于構建模型，構建的是物理模型，C正確；施萊登提出植物體都是由細胞構成，細胞是植物體的基本單位，運用了觀察法和不完全歸納法，D正確。
10．A 【詳解】孟德爾進行測交實驗并統計結果屬于假說﹣演繹法中的“實驗驗證”，演繹推理是指孟德爾根據假說內容設計測交實驗并預期結果，A錯誤；摩爾根通過假說-演繹法，用果蠅做實驗材料證明了控制果蠅白眼的基因位于X染色體上。果蠅的白眼的基因遺傳屬于伴X隱性遺傳，B正確；T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗運用了放射性同位素標記法（分別用35S或32P標記噬菌體），C正確；沃森和克里克研究DNA分子結構時，運用了構建物理模型的方法，沃森和克里克依據威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜提出DNA分子呈雙螺旋結構，D正確。
11．BC 【詳解】DNA的一條鏈中相鄰堿基之間通過脫氧核糖一磷酸一脫氧核糖之間連接，A錯誤；DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，堿基互補配對，兩條鏈的堿基排列順序互補，B正確；DNA雙螺旋結構模型是沃森和克里克提出的，C正確；DNA分子中的大多數脫氧核糖與2個磷酸基團相連，但每條鏈一端的一個脫氧核糖只連接一個磷酸基團，D錯誤。
12．AC 【詳解】脫氧核糖和磷酸交替連接排列在外側，構成DNA分子的基本骨架，A正確；細胞膜和其他生物膜的基本骨架都是磷脂雙分子層，B錯誤；真核細胞中的細胞骨架是由蛋白質纖維組成的網狀結構，與細胞運動、分裂、分化以及物質運輸、能量轉換、信息傳遞等生命活動有關，C正確；生物大分子以碳鏈為基本骨架，D錯誤。
13．ABC 【詳解】遺傳信息儲存在DNA分子的堿基排列順序中，所以人DNA的A、T、G、C四種堿基的排列順序蘊藏著人體的遺傳信息，A正確；堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA的多樣性，B正確；DNA分子的特異性取決于其特定的堿基排列順序，C正確；DNA分子有兩條鏈，8000個堿基可以形成4000個堿基對，所以其可能的排列方式有44000種，D錯誤。
14．BD 【詳解】在雙鏈DNA分子中嘌呤數等于嘧啶數，但單鏈DNA中嘌呤數和嘧啶數未必相等，A錯誤；DNA分子中磷酸和脫氧核糖交替連接，排列在外側，構成DNA分子的基本骨架，B正確；并非所有的DNA分子結構都是雙螺旋鏈狀，比如質粒DNA為環狀，有些DNA為單鏈，C錯誤；由于互補鏈C和G配對，之間有3個氫鍵連接，比堿基對A和T之間只有2個氫鍵，故雙鏈DNA的鳥嘌呤和胞嘧啶堿基對越多，其熱穩定性越強，不易解旋，D正確。
15．(1)胸腺嘧啶 氫鍵 (2)脫氧核糖 磷酸 (3)200 200
【詳解】（1）根據堿基互補配對可知，圖中①為T，其中文名稱是胸腺嘧啶；連接堿基對的④是氫鍵。
（2）從圖中可以看出DNA的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接構成。
（3）若某個DNA中有總堿基400對，其中A有200個，A-T之間進行堿基互補配對，即A=T，則胸腺嘧啶有200個，G=C，故鳥嘌呤有（800-200×2）÷2=200個。
16．(1)磷酸 脫氧核糖 脫氧核糖核苷酸 (2)氫鍵 (3)1/M N K 20%
【分析】DNA分子的雙螺旋結構：1、由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈構成雙螺旋結構。2、磷酸和脫氧核糖交替排列在外側構成構成骨架，堿基排列在內側。3、兩條鏈的堿基間能過氫鍵形成堿基對，堿基對之間遵循堿基互補配對規律(A和T、G和C)。
(1)圖中1表示磷酸，2表示脫氧核糖，1、2、3結合在一起的結構叫脫氧核苷酸。
(2)DNA分子中3和4是通過氫鍵連接起來的。
(3)根據堿基互補配對原則：DNA分子的一條單鏈中(A+C)∕(T+G)等于另外一條鏈中(T+G)/(A+C)，故另一條互補鏈中這種比例是1/M。DNA一條單鏈中(A+T) ∕(C+G) 的比值與另外一條鏈相等，故另一條互補鏈中這種比例是N。若DNA分子中的一條單鏈中(A+T) ∕(A+T+C+G) ＝K，則另一條互補鏈中這種比例是K。如果DNA分子中一條鏈中的A占15%，互補鏈中的A占25%，則整個DNA分子中A占（15%+25%）/2=20%。

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