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第2节DNA分子的结构

教学目的

1.理解DNA分子的结构特点。
2.理解DNA分子复制的过程和意义。
3.通过学习DNA分子的结构，培养学生的空间想象能力。
4.通过制作DNA双螺旋结构模型，培养学生的创新能力和动手操作能力。
5．通过“设同—议论—补充—结论”的教学模式，充分发挥学生的主体作用。

教学重点

DNA分子的结构和复制。
教学难点
DNA分子的结构特点和DNA分子的复制过程。

教学用具

1.DNA双螺旋结构模型。
2.DNA分子复制过程图解。
3.自制的幻灯胶片。

教学方法

探究与讲述相结合。

教材分析

本节内容用两课时。第一课时讲DNA分子的结构，第二课时讲DNA分子的复制。利用两课时之间的课余时间让学生自制DNA双螺旋结构模型。为了能使学生制作成功，在第一课时多用些时间，适当补充些有关DNA的生化知识，让学生很好地掌握DNA“双链、螺旋，平行，反向，配对”的空间结构，为第二节DNA分子的复制的学习打下基础。

板书

教学过程

二、DNA分子的结构和复制
　
核苷酸
含N碱基（CHON）
　｜
戊糖（C、H、0）
　｜
磷酸（H、0、P）
（一）DNA分子的结构
　
1．构成DNA分子的基本单元—脱氧核糖核酸
　
　
　
　
2．脱氧核苷酸间通过脱水缩合连在一起形成多核苷酸链
A-脱氧核糖-磷酸
＼
T-脱氧核糖-磷酸
＼
C-脱氧核糖-磷酸
＼
G-脱氧核糖-磷酸
磷
|
脱—A
｜
磷
｜
脱—T
｜
磷
｜
脱—C
｜
磷
｜
脱—G
3.DNA分子由两条平行且反向的多核苷酸链构成
　
A十G＝T十C
4.DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构
①脱氧核苷酸的排列顺序千变万化（多样性）
②双链平行且反向
③碱基互补配对（特异性）
双链螺旋结构
极性反向平行
碱基互补配对
排列顺序无穷
（二）制作DNA双螺旋结构模型
　存在问题：
　1.碱基间距不一
　2.双键不平行
　3.外侧链不反向
　4.螺旋周期不足或多于10个核苷酸　
　
应该注意：
　1.选材适宜
　2.嘌呤碱基AG和嘧啶碱基CT的区别。
　3.外侧脱—磷—脱—磷链的平行和反向。
　4.螺旋周期。
　5.氢键的连接。第一课时
引言：我们已经学习了DNA是主要的遗传物质及DNA作为遗传物质的证据。同学们已经知道：DNA在生物传种接代、生命延续中的重要作用。不知有没有想过：
提问：为什么DNA在生命活动中的作用如此重要？
（生甲：与DNA结构严谨有关；生乙：与DNA可以复制有关。）
教师小结：同学们回答得很好！DNA能在遗传中起重要作用与它的结构和功能特点有密切的关系。那么，DNA结构如何？怎样进行复制呢？在学习之前，我们还是来回忆一下“生命的物质基础”中的有关知识。
提问：核酸有几种？
回答：核酸有两种：核糖核酸RNA和脱氧核糖核酸DNA。
提问：核酸是由哪些元素组成的？
回答：核酸是由C、H、0、N、P五种元素组成的。
提问：构成核酸的基本单位是什么？
回答：是核苷酸。
讲述：核苷酸有两大类：一类是构成RNA的基本单位：核核苷酸；另一类是构成DNA的基本单位：脱氧核糖核苷酸。
提问：在粗提取DNA的实验中，DNA哪一个重要特性是在实验中应引起注意的？
（回答：极易吸附于玻璃上因而不能用玻璃试管。）
提问：RNA与DNA有何区别？（学生讨论：略）
教师小结：出示幻灯片，附表于后。
讲述：1953年英国科学家克里克和美国科学家沃森共同提出了DNA的双螺旋结构。
1.构成DNA分子的基本单位——脱氧核糖核苷酸。
（出示幻灯片）
讲述：戊糖的第二号碳原子脱去了一个氧原子，故为脱氧核糖；含N碱基与脱氧核糖的第一号碳原子间脱去一个水分子连在一起构成一分子核苷；磷酸分子与脱氧核糖的第五号碳原子间脱去一个水分子连在一起构成一分子脱氧核糖核苷酸；构成脱氧核苷酸的含N碱基共有4种：嘌呤：腺嘌呤A、鸟嘌呤G；嘧啶：胞嘧啶C、胸腺嘧啶T。
由此：四种含N碱基分别构成了四种脱氧核苷酸：腺嘌呤（A）脱氧核苷酸。鸟嘌呤（G）脱氧核苷酸。胞嘧啶（C）脱氧核苷酸、胸腺嘧啶（T）脱氧核苷酸。
2．脱氧核苷酸间通过脱水缩合连在一起成为多核苷酸链。
（出示幻灯片）
讲述：上一分子脱氧核苷酸的第3号碳原子脱去（-OH），下一分子脱氧核苷酸的磷酸分子脱去（-H），这样脱去一分子水使两个脱氧核苷酸连在一起。多个脱氧核苷酸通过脱水缩合便形成了脱氧核苷酸链（多核苷酸链）：外侧链“磷酸—脱氧核糖”交替排列，含N碱基连在链的脱氧核糖上。
3.DNA分子是由两条平行且反向的多核苷酸链构成。
讲述：在双核苷酸链的外侧骨架一条为：磷—脱—磷—脱；另一条为：脱—磷—脱—磷；两条链上的脱氧核苷酸数目相等，长度一样，排列反向；内部的碱基间严格遵循碱基互补配对原则：一条链上有碱基A，另一条链必有碱基T与其配对，一条链上有碱基C，另一条链上必有碱基G与其配对；碱基间通过氢键连在一起：A与T有两个氢键，G与C有三个氢键。由此，在双链DNA分子中：嘧啶碱基的总数与嘌呤碱基的总数相等。A＋G＝C＋T。这可作为判断单、双链DNA的唯一依据。但不同生物的DNA分子中AT对和GC对的比例不同：
（A＋T）／（G＋C）＝a(不同生物a值不同）。
4.DNA分子的立体结构是规则的双螺旋结构。
（出示DNA双螺旋结构模型）
讲述：在DNA分子的双链螺旋结构中：①共有四种碱基对：AT对、TA对、GC对、CG对。②每螺旋一周一条链由10个脱氧核苷酸构成，也就是有10对碱基可螺旋为一周，这样的螺旋结构对链上的脱氧核苷酸顺序无任何限制。因此，DNA分子中的脱氧核苷酸的排列顺序千变万化。从四种碱基中任选三种在一条链上作全排列的形式就有43＝64种。假设一条链上有4000个碱基，按全排列的公式推算则有多少种排列顺序呢？
（让学生通过对数计算可以得出44000=102408种）
这样千变万化的顺序决定了生物界的多样性。人类中找不到两个人的指纹完全相同就在于此。但是，每一DNA都有其特异的脱氧核苷酸的排列顺序。由此，我们完全可以通过对DNA中脱氧核苷酸序列的测定建立人的DNA档案，鉴别人的血缘关系，为刑事案的侦破提供可靠依据，是人类基因组计划研究的重要组成部分。
由上1、2、3、4可知：DNA的结构为：（见板书）
这样严谨的结构，使DNA分子的结构具有相对的稳定性，从而使生命能种族延续、代代相传——遗传。

二、制作DNA双螺旋结构模型

（让学生结合上课时及教材上所讲有关DNA结构的内容，自己动手制作DNA双螺旋结构模型，进一步加深对DNA分子结构特点的理解，选择适当的材料，利用课余时间，每四人分成二组进行制作。）
（经收回后检查，有些小组制作效果不太好，存在下列问题
1.碱基间距不一
2.双链不平行
3.没有体现出“反向”。
4.每螺旋一周不足10个脱氧核苷酸或多于10个。
但在选材上，同学们费了心思：有硬纸片，有玉米杆，有橡皮泥，还有用泥土捏制等。）
（各小组就制作过程进行充分讨论，略。）

教师小结：同学们讨论的很好，在制作时应该：

1．选材要适当，易取，易制为好。
2．把嘌呤和嘧啶两类碱基从形状上区别开。
3．外侧骨架“脱—磷—脱—磷……”链的平行和反向。
4．螺旋一周必须为10个核苷酸。
5．氢键数目：AT对两个，CG对三个。
制作不好的各小组的同学，下课以后，不妨重新制作。能制
好吗？
生：能！
师：好！我和同学们一起等你们满意而归。
提问：在制过程中，有没有同学想到DNA是左旋，还是右旋呢？
生：这个没想过，我们认为是左旋。
师：好！DNA到底是左旋，还是右旋，我在这里就不详述了，等同学们上了大学后再学习。

延伸阅读

DNA分子的结构

古人云，工欲善其事，必先利其器。高中教师要准备好教案，这是高中教师需要精心准备的。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣，帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。你知道怎么写具体的高中教案内容吗？为此，小编从网络上为大家精心整理了《DNA分子的结构》，仅供参考，大家一起来看看吧。

第二节　DNA分子的结构

1.DNA分子的双螺旋结构模型是由和提出来的。
2.DNA分子具有的4种碱基分别是、、、，两条链上的碱基是通过　键连接的。
3.DNA的碱基配对是有一定规律的，即一定与配对，一定与配对，这样的配对使DNA分子具有稳定的，同时能解释A、T、G、C的关系，也能解释DNA的过程。

4.下列哪种不是DNA的组成成分？（　）
A．核糖B．磷酸C．胞嘧啶D．鸟嘌呤
5.DNA的两条链上排列顺序稳定不变的是（　）
A．4种脱氧核苷酸B．脱氧核苷
C．脱氧核糖和磷酸D．碱基对
6.DNA完全水解后得到的化学物质是（　）
A．氨基酸、葡萄糖、含氮碱基B．脱氧核糖、含氮碱基、磷酸
C．氨基酸、核苷酸、葡萄糖D．核糖、含氮碱基、磷酸
7.组成DNA的含氮碱基、五碳糖、脱氧核苷酸的种类数依次是（　）
A．4、4、4B．4、1、8C．4、2、4D．4、1、4
8.已知DNA的一条单链中A＋G/T＋C＝0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是（　）
A．0.4和0.6B．2.5和1.0
C．0.4和0.4D．0.6和1.0
9.若一个双链DNA分子的G占整个DNA分子碱基的27%，并测得DNA分子一条链上的A占这条链碱基的18%，则另一条链上的A的比例是（　）
A．9%B．27%C．28%D．46%
10.下列关于双链DNA的叙述错误的是（　）
A．若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上A和T的数目也相等
B．若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于T
C．若一条链上A:T:G:C＝1:2:3:4，则另一条链也是A:T:G:C＝1:2:3:4
D．若一条链上A:T:G:C＝1:2:3:4，则另一条链也是A:T:G:C＝2:1:4:3
11.由120个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的遗传信息，其种类数最多可达（　）
A．4120B．1204C．460D．604
12.某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18%，那么鸟嘌呤的分子数占（　）
A．9%B．18%C．32%D．36%

13.在小麦中，由A、T、G构成的核苷酸种类有（　）
A．3种B．4种C．5种D．8种
14.下列有关DNA的叙述中正确的是（　）
A．同一生物个体各种体细胞核中的DNA，具有相同的碱基组成
B．双链DNA分子的碱基含量是A＋G＝C＋T或A＋C＝G＋T
C．细胞缺少和营养不足将影响DNA的碱基组成
D．DNA只存在于细胞核中
15.生物界的生物形形色色、多种多样的根本原因是（　）
A．蛋白质分子结构的多样性B．DNA分子的多样性
C．非同源染色体组合的多样性D．自然环境的多样性
16.下列不是DNA的结构特征的是（　）
A．DNA双链极性反向平行
B．DNA螺旋沿中心轴旋转
C．碱基按嘌呤与嘧啶，嘧啶与嘌呤互补配对
D．DNA分子排列中，两条长链上的脱氧核糖与磷酸排列千变万化
17.在双链DNA分子中，有腺嘌呤P个，占全部碱基的比例为N/M(M＞2N)，则该DNA分子中鸟嘌呤的个数为（　）
A．(PM/N)－PB．(PM/2N)－PC．N－2P/2MD．PM/2N
18.有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构有一个腺嘌呤，则它的其他组成应是A．2个磷酸、2个脱氧核糖和1个尿嘧啶（　）
B．2个磷酸、2个脱氧核糖和1个胞嘧啶
C．2个磷酸、2个脱氧核糖和1个胸腺嘧啶
D．3个磷酸、3个脱氧核糖核酸和1个胸腺嘧啶
19.下图为DNA分子结构模式图，据图回答：

（1）图中的1、2分别代表　、　，1、2、3合在一起称为。
（2）如果3是腺嘌呤，则4是　，5能否表示腺嘌呤？　。若不能请写出可能的碱基是。
（3）DNA被彻底水解后，能产生含氮产物的是　。

DNA的分子结构

生物：3.1.2《DNA的分子结构》例题与探究（中图版必修2）
典题精讲
例1DNA分子多样性的原因是（）
A.DNA是由4种脱氧核苷酸组成的
B.DNA的相对分子质量很大
C.DNA具有规则的双螺旋结构
D.DNA的碱基对有很多种不同的排列顺序
思路解析：组成DNA分子的碱基虽然只有4种，但是碱基对的排列顺序却是千变万化的，这就构成了DNA分子的多样性。
答案：D
绿色通道：DNA分子的多样性，同时也决定了DNA分子的特异性。
变式训练下图所示为DNA分子平面结构图，仔细读图后完成下列问题：
（1）写出图中各编号的中文名称：
①___________，②___________，③___________，④___________，⑤___________，⑥___________，⑦___________，⑧___________，⑨___________。
（2）图中共有脱氧核苷酸___________个，碱基___________对。
（3）图中部分由___________个脱氧核苷酸化合而成。一个脱氧核苷酸由一分子___________、一分子___________、一分子___________构成。
思路解析：该题考查学生对DNA双螺旋结构模型知识的理解。由于DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘绕成规则的双螺旋结构，脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序稳定不变；DNA内部的碱基靠氢键连接起来形成碱基对，且严格遵循碱基互补配对原则。每个脱氧核苷酸是由一分子的磷酸、一分子的脱氧核糖和一分子的含氮碱基组成的。
答案：（1）①磷酸　②脱氧核糖　③胞嘧啶　④胞嘧啶脱氧核苷酸　⑤腺嘌呤　⑥鸟嘌呤　⑦胞嘧啶　⑧胸腺嘧啶　⑨氢键　（２）8　4　（３）8　磷酸　脱氧核糖　含氮碱基
例2在DNA双螺旋链中，已查明某一脱氧核苷酸对中有一个胸腺嘧啶，则该脱氧核苷酸对中还有（）
A.一个磷酸、一个脱氧核糖和一个鸟嘌呤
B.两个磷酸、两个脱氧核糖和两个腺嘌呤
C.两个磷酸、两个脱氧核糖和一个腺嘌呤
D.三个磷酸、三个脱氧核糖和三个鸟嘌呤
思路解析：一个脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，因为组成脱氧核苷酸的含氮碱基只有A、T、C、G四种，所以脱氧核苷酸只有四种。在组成DNA的双螺旋结构时，两个脱氧核苷酸分子的碱基通过氢键，按照碱基互补配对原则（A与T配对，G与C配对）形成脱氧核苷酸时，依题意画出DNA双螺旋链的局部图：
不难得出正确答案。
答案：C
绿色通道：此题要求学生掌握脱氧核苷酸的化学组成和碱基互补配对原则，并用它分析DNA的双螺旋结构，考查应用能力。
变式训练DNA分子的基本骨架是（）
A.磷脂双分子层B.规则双螺旋结构
C.脱氧核糖和磷酸交替连接D.碱基的连接
思路解析：组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，而每个脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成的。DNA分子是由两条具有反向平行关系的子链螺旋而成的，在链的外侧是脱氧核糖和磷酸交替连接而成的，构成DNA分子的基本骨架。
答案：C
例3某生物碱基的组成是嘌呤碱基占58%，嘧啶碱基占42%，此生物不可能是（）
A.T4噬菌体B.细菌
C.烟草花叶病毒D.酵母菌和人
思路解析：细菌、酵母菌和人的细胞中既有DNA也有RNA，因为RNA是单链，所以不满足嘌呤碱基和嘧啶碱基之和相等。烟草花叶病毒只有RNA，符合条件。T4噬菌体只有DNA。
答案：A
黑色陷阱：对核酸中碱基组成的理解不够，对DNA双螺旋结构中碱基互补配对的原则未掌握，对不同生物含有的核酸种类不明确，都是错答此题的原因。
变式训练1所有病毒的遗传物质（）
A.都是DNAB.都是RNA
C.是DNA和RNAD.是DNA或RNA
思路解析：病毒是由蛋白质和核酸组成的，核酸只有一种，要么是DNA，要么是RNA。
答案：D
变式训练2大豆根尖细胞所含的核酸中，含有碱基A、G、C、T的核苷酸种类数共有（）
A.8种B.7种C.5种D.4种
思路解析：大豆根尖细胞中含有DNA、RNA，A、T、C、G参与4种脱氧核苷酸、3种核糖核苷酸的构成。
答案：B
问题探究
问题1DNA的空间结构是怎样的？
导思：从外观上看，DNA是由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋成规则的双螺旋结构。外侧（像楼梯“扶手”）是脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架，内侧由碱基对（像楼梯“台阶”或谓横档）将两条链连接起来。
探究：DNA分子的空间结构：（1）DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成骨架；碱基排列在内侧。（3）两条链上的碱基，通过氢键连接成碱基对，A与T配对，G与C配对，碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。
问题2碱基互补配对原则的意义是什么？
导思：DNA骨架之间的碱基连接是有一定规则的，只能是嘌呤碱基与嘧啶碱基配对。换句话说，嘌呤与嘌呤之间，嘧啶与嘧啶之间均不能配对。具体是：腺嘌呤（A）一定与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）一定与胞嘧啶（C）配对，这就是碱基互补配对原则。
探究：（1）由于碱基互补配对原则，使四种脱氧核苷酸组成的DNA分子在结构上具有稳定性。（2）由于碱基互补配对原则，确保了DNA的自我复制能够准确无误地完成。

第二节DNA分子的结构和复制

学习目标：1.DNA分子结构的探究历程
2．DNA分子的主要结构特点
3．DNA分子的复制过程及特点
4．米西尔森和斯塔尔证明DNA分子复制方式的实验

[教材梳理]

一、DNA分子的结构
1．DNA分子结构的探索历程
时期科学家成果
20世纪30年代后期瑞典科学家证明DNA是不对称的
1951年查哥夫(美)定量分析DNA分子的碱基组成，发现腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量
1952年富兰克琳(英)确认DNA为螺旋结构，而不是由一条链构成的
1953年沃森(美)和克里克(英)提出DNA分子的双螺旋结构模型
2.DNA分子的基本组成单位
DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，如图所示：
(1)组成：①磷酸；②脱氧核糖；③含氮碱基。
(2)碱基：A：腺嘌呤；G：鸟嘌呤；C：胞嘧啶；T：胸腺嘧啶。
3．DNA分子的立体结构
(1)整体：由两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋而成的双螺旋结构。
(2)外侧——基本骨架：由脱氧核糖和磷酸交替连接构成。
(3)内侧——碱基对：由两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，是按碱基互补配对原则连接而成的，即A与T配对、G与C配对。
4．DNA分子的多样性和特异性
(1)多样性：碱基对排列顺序的千变万化。
(2)特异性：特定的碱基对排列顺序构成了每一个DNA分子的特异性。
二、DNA分子的复制
1．DNA复制的概念、时期、场所及条件
(1)概念：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。
(2)时期：细胞有丝分裂间期和减数分裂的间期。
(3)场所：细胞核(主要)。
(4)DNA复制的条件：
①模板：DNA分子的两条链。
②原料：游离的四种脱氧核苷酸。
③能量：由细胞提供。
④酶：解旋酶和DNA聚合酶等。
2．过程
3．特点
①边解旋边复制；②半保留方式复制。
4．准确复制的原因和意义
(1)原因
①DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；
②通过碱基互补配对，保证了复制能够精确地进行。
(2)意义：使遗传信息从亲代传给子代，从而确保了遗传信息的连续性。
[牛刀小试]

一、DNA分子的结构
1．观察教材P68图4－8，结合制作模型体验，探讨下列问题：
(1)DNA分子中同一条链和两条链中连接相邻两个碱基的结构有何不同？
提示：同一条链中连接相邻两个碱基的结构是—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—；两条链中连接相邻两个碱基的结构是氢键。
(2)运用碱基互补配对原则分析，在所有的双链DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的值相同吗？在DNA分子的一条链中是否存在同样的规律？
提示：①相同。在双链DNA分子中，由于A＝T，G＝C，所以嘌呤数等于嘧啶数，即A＋G＝T＋C，可得(A＋G)/(T＋C)＝1，因此在所有的双链DNA分子中(A＋G)/(T＋C)的值相同。
②在单链DNA分子中不存在同样的规律，因为A与T，G与C不一定相等。
(3)某实验小组同学制作了如下碱基对模型，你认为哪些是正确的，哪些是错误的？
提示：①～④所示模型中只有①正确，②、③、④均不正确。②中多了一个氢键，③中碱基配对错误，也未遵照“反向平行”的特点；④中未遵照“反向平行”特点。
2．连线
二、DNA分子的复制
阅读教材P71～72，结合图4－10、4－11，探究下列问题：
(1)DNA复制时有几条模板链？新合成的DNA分子中的两条链全是子链吗？
提示：①两条模板链(亲代DNA分子解开螺旋的两条链)。②不是，而是一条母链和一条子链。
(2)DNA复制时，用什么方法识别DNA中哪一条链是母链，哪一条链是子链？DNA复制所形成的子代DNA分子是否是亲代DNA链和子代DNA链随机结合的？
提示：①同位素标记法。②不是，而是亲代DNA链与其相应的子链结合形成的子代DNA分子。
(3)若将某一试管中加入缓冲液、ATP、DNA模板和四种脱氧核苷酸，并置于适宜的温度下，能否完成DNA复制？分析原因。
提示：不能。复制条件不完全，缺少解旋酶、DNA聚合酶。
(4)若1个DNA分子含有m个腺嘌呤，则复制n次需要多少游离的腺嘌呤脱氧核苷酸？
提示：需(2n－1)m个。因为1个DNA分子复制n次，共形成2n个DNA分子，其中有两条脱氧核苷酸链为母链，不需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸。
(5)DNA分子复制具有准确性，那么在任何情况下，DNA分子复制产生的子代DNA分子与亲代DNA分子都完全相同吗？
提示：不一定。DNA分子复制时，受到各种因素的干扰，碱基序列可能会发生改变，从而使后代DNA分子与亲代DNA分子碱基序列不同，导致遗传信息发生改变。
[重难突破]

一、DNA分子的结构层次
1．DNA分子结构中的“五、四、三、二、一”：
“五”——DNA分子的基本组成元素有5种(C、H、O、N、P)。
“四”——DNA分子的基本组成单位为“四种”脱氧核苷酸。
“三”——每种单位均由三分子物质(1分子磷酸、1分子脱氧核糖及1分子含氮碱基)构成。
“二”——两条脱氧核苷酸长链。
“一”——一种规则的双螺旋结构。

2．DNA分子结构层次图示
二、DNA分子中的碱基计算规律
1．碱基互补配对原则
2．碱基间的数量关系
项目双链DNA1链2链规律
A、T、G、C关系A＝T，G＝CA1＝T2，G1＝C2，
T1＝A2，C1＝G2双链DNA中，A总等于T，G总等于C，且1链上的A等于2链上的T,1链上的G等于2链上的C
非互补碱基和之比，即A＋GT＋C或G＋TA＋C
1m1/mDNA双链中非互补碱基之和总相等，两链间非互补碱基和之比互为倒数
互补碱基和之比，即A＋TG＋C或G＋CA＋T
nnn在同一DNA中，双链和单链中互补碱基和之比相等
某种碱基的比例(x为A、T、G、C中某种碱基的百分含量)12(x1＋x2)
x1x2某碱基占双链DNA碱基总数的百分数等于相应碱基占相应单链的比值的和的一半
3.碱基比例与DNA分子的共性和特异性
(1)共性：
①AT＝TA＝1；②GC＝CG＝1；③A＋CT＋G＝A＋GT＋C＝1
(2)特异性：
A＋TG＋C的比值是多样的，是DNA分子多样性和特异性的主要表现。
[特别提醒]
(1)在DNA单链中，A与T、G与C也可能相等。
(2)(A＋T)/(G＋C)的比值能体现DNA分子的特异性，不同的DNA分子中该值可能相同。
三、DNA分子复制过程中相关计算
1．DNA分子数、DNA链数及所占比例的计算
2.脱氧核苷酸链数的计算
(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸总链数＝2n＋1条；
(2)亲代脱氧核苷酸链数＝2条；
(3)新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。
3.所需脱氧核苷酸数的计算
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：
(1)经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n－1)个。
(2)第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n－1个。
4．与染色体、细胞数目相关的计算
研究DNA分子的半保留复制时，常涉及计算后代带放射性标记的DNA、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意：
(1)一个DNA分子含两条DNA链，只要有一条DNA链带标记该DNA分子便带标记。
(2)每条染色体含一个或两个DNA分子，只要有一条DNA链带标记，该染色体便带标记。
(3)每个细胞含多条染色体，每条染色体的情况是一样的，只需分析一条染色体(减数分裂时只需分析一对同源染色体)即可。
[实验探究]
DNA复制方式的探究
1．方法
放射性同位素标记法和密度梯度离心技术。
2．原理
含15N的双链DNA密度最大，含14N的双链DNA密度最小，一条链含14N和一条链含15N的双链DNA分子密度中等。
3．过程
(1)用放射性同位素15N标记大肠杆菌的DNA。
(2)将被标记的大肠杆菌转入以含14N物质为唯一氮源的培养液中培养。
(3)分别取完成一次细胞分裂和两次细胞分裂的大肠杆菌，并将其中的DNA分子分离出来，进行密度梯度超速离心和分析。
4．结果图示
5．结论：DNA的复制方式为半保留复制。

[考向聚焦]

[例1]　下列有关DNA分子结构的叙述，正确的是()
A．DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的规则的双螺旋结构，其基本骨架由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基交替排列而成
B．整个DNA分子中，嘌呤数目等于嘧啶数目，所以每条DNA单链中A＝T、G＝C
C．与DNA分子中的碱基G直接相连的是脱氧核糖和碱基C
D．每个脱氧核糖均只与一个磷酸和一个碱基相连

[解析]　DNA分子双螺旋结构的外侧是磷酸与脱氧核糖交替排列构成的基本骨架，碱基排列在内侧。若DNA分子的一条链上是碱基A，则另一条链上与之配对的一定是碱基T；一条链上是碱基G，则另一条链上与之配对的一定是碱基C，反之亦然。所以，在双链DNA分子中A＝T、G＝C，但在单链中，碱基A的数目不一定等于碱基T的数目，碱基G的数目也不一定等于碱基C的数目。在一个脱氧核苷酸中，碱基G与脱氧核糖直接相连，两链之间碱基G与碱基C互补配对。每个脱氧核糖均只与一个碱基相连，但除了游离的脱氧核糖只与一个磷酸相连外，其余脱氧核糖均与两个磷酸相连。

[答案]　C
[例2]　(福建高考)双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有()
A．2种B．3种
C．4种D．5种
[解析]　根据碱基互补配对原则，单链模板链中A与胸腺嘧啶配对。单链模板链中含有4个“A”，其中每个“A”均可能与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对，当单链模板上的“A”与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对会有4种不同长度的子链；若单链模板链上的“A”只与脱氧核苷酸结合，形成1种子链，所以最多会产生5种子链。
[答案]　D
[例3]　科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别1组2组3组4组
培养液中
唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl
繁殖代数多代多代一代两代
培养产物ABB的子Ⅰ代B的子Ⅱ代
操作提取DNA并离心
离心结果仅为轻带
(14N/14N)仅为重带
(15N/15N)仅为中带
(15N/14N)1/2轻带(14N/14N)
1/2中带(15N/14N)
请分析并回答：
(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是________________。
(3)分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果________(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置________，放射性强度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为________。
[解析]　经过一代培养后，只能是标记DNA分子的一条单链，所以要想对所有的DNA分子全部标记，要进行多代培养；在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中，“重带”应为两个单链均被15N标记，“轻带”为两个单链均被14N标记，“中带”为一个单链被14N标记，另一个单链被15N标记。
[答案]　(1)多　15N(15NH4Cl)　(2)3　1　2　半保留复制　(3)①B　半保留　②不能　③没有变化　轻　④15N

———————————————[课堂归纳]————————————————

?[网络构建]

填充：①双螺旋②反向平行　③交替连接
④互补配对　⑤边解旋边复制　⑥半保留复制
⑦解旋　⑧合成子链
?[关键语句]
1．DNA分子由两条脱氧核苷酸链构成，两链按反向平行方式盘旋成规则的双螺旋结构，其脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，碱基排在内侧。
2．DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，其中A一定与T配对，G一定与C配对，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。
3．组成DNA分子的碱基虽然只有4种，但碱基对的排列顺序却是千变万化的，含n个碱基对的DNA分子，可形成4n种排列顺序，这些排列顺序即代表遗传信息。
4．DNA分子碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，而碱基对的特定的排列顺序又构成了每一个DNA分子的特异性。
5．DNA复制发生于细胞有丝分裂间期和减数分裂的间期。
6．DNA分子复制是半保留复制，DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对原则保证了复制能精确地进行。
7．DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代传给子代，从而确保了遗传信息的连续性。
知识点一、DNA的结构及相关计算
1．如图为核苷酸链结构图，下列叙述不正确的是()
A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b
B．图中每个五碳糖都只有1个碱基与之直接相连
C．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
D．若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T
解析：选A　核苷酸由1分子磷酸、1分子五碳糖和1分子碱基组成，即图中的a，b中磷酸的连接位置不正确，A错误；由题图可知，每个五碳糖都只有1个碱基与之直接相连，B正确；核苷酸之间通过磷酸二酯键即图中③相连形成核苷酸链，C正确；脱氧核苷酸根据碱基不同分为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸，因此若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是胸腺嘧啶T，D正确。
2．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和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，则与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%
解析：选A　由题中条件可知C＋G在整个DNA分子中占有的比例为46%，因为C＋G在整个DNA分子中占有的比例等于它在DNA某一条链中占有的比例，则在H链上C＋G＝46%。又因为在H链上腺嘌呤占28%，则胸腺嘧啶(T)占的比例为26%，据碱基互补配对原则，H链上胸腺嘧啶等于其互补链中腺嘌呤的数目或比例，则另一条链中腺嘌呤占该链碱基数的26%。
知识点二、DNA的复制及相关计算
3．如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是()
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率
解析：选A　图中DNA分子的复制是从多个起点开始的，但并不是同时开始的。图中DNA分子的复制是边解旋(需解旋酶)边双向复制的。
4．一个双链均被32P标记的DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是()
A．该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×104个
B．复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D．子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶3
解析：选B　该DNA分子中A－T碱基对的数目为5000×2×20%＝2000个，G－C碱基对的数目为5000－2000＝3000个，则该DNA分子中含有的氢键数目为2000×2＋3000×3＝1.3×104个；该复制过程需要的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(23－1)×3000＝21000个；子代中含32P的单链与含31P的单链之比为2∶(23×2－2)＝1∶7；子代中含32P与只含31P的DNA分子数之比为2∶(23－2)＝1∶3。
5．据图回答问题：
(1)该图表示的生理过程是________，该过程主要发生在细胞的________(填部位名称)。
(2)图中的1、2、3、4、5分别表示____________________(填碱基名称，用字母表示)。
(3)假如经过科学家的测定，α链上的一段碱基序列(M)中的A∶T∶C∶G为2∶1∶1∶3，能不能说明科学家的测定是错误的？______，原因是______________________________。
(4)如果以(3)中的α链的M为模板，复制出的β链的碱基比例应该是________________。
解析：DNA是双螺旋结构，两条脱氧核苷酸链之间的碱基遵循碱基互补配对原则，即A与T、C与G配对，所以DNA分子中A＝T，G＝C。DNA复制是半保留复制，即以DNA的两条母链为模板，根据碱基互补配对原则进行碱基互补配对，所以形成的DNA子链必定与DNA中的一条母链完全相同，新形成的两个DNA分子，与亲代DNA分子完全相同。
答案：(1)DNA复制　细胞核　(2)A、T、C、C、T
(3)不能　在单链中不一定存在A＝T、G＝C
(4)T∶A∶G∶C＝2∶1∶1∶3
(时间：25分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题2分，共20分)
1．下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述，错误的是()
A．沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA分子以4种脱氧核苷酸(碱基为A、T、G、C)为单位连接而成的长链的基础上
B．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分子呈螺旋结构
C．沃森和克里克曾尝试构建了多种模型，但都不科学
D．沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量的启发，构建出了科学的模型
解析：选B　沃森和克里克最先提出了碱基在外侧的双螺旋和三螺旋结构模型，后来又提出了碱基在内侧的双螺旋结构模型，并且同种碱基配对。最后提出了碱基互补配对的双螺旋结构模型。
2．下面关于DNA分子结构的叙述中，错误的是()
A．每个双链DNA分子含有四种脱氧核苷酸
B．每个碱基分子上均连接着一个磷酸和一个脱氧核糖
C．每个DNA分子中碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数
D．双链DNA分子中的一段含有40个胞嘧啶，就一定会同时含有40个鸟嘌呤
解析：选B　脱氧核苷酸分子的连接方式应为。在双链的DNA分子内部，碱基之间通过氢键连接形成碱基对，对一个碱基来说，一侧连接着一个脱氧核糖，另一侧通过氢键和另一个碱基相连。
3．在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则另一条链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的()
A．21%,12%B．30%,24%
C．34%,12%D．58%,30%
解析：选C　解这类题目，最好先画出DNA分子的两条链及碱基符号，并标出已知碱基的含量，这样比较直观，更易找到解题方法。然后利用DNA分子的碱基互补配对原则，由整个DNA分子中A＋T＝42%，可得出A1＋T1即对应单链碱基总数的百分比也为42%，则C1＋G1＝58%。由一条链中C1＝24%，C1＋G1＝58%，得出对应另一条单链中C2＝34%，由一条链中A1＋T1＝42%，A1＝12%，得出对应另一条单链T2＝12%。

4．(上海高考)在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型()
A．粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补
B．粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似
C．粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补
D．粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同
解析：选A　A和G都是嘌呤碱基，C和T都是嘧啶碱基，在DNA分子中，总是A＝T，G＝C，依题意，用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，则DNA的粗细相同。
5．如图为DNA分子结构示意图，相关叙述正确的是()
a．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
b．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
c．⑨是氢键，其形成遵循碱基互补配对原则
d．DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息
e．③占的比例越大，DNA分子越不稳定
f．⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T
A．bcdf　B．cdf
C．abcfD．bce
解析：选B　DNA分子是反向平行的双螺旋结构，①磷酸与②脱氧核糖交替排列在外侧，构成了DNA的基本骨架；④中的③②及②下方的磷酸基团组成胞嘧啶脱氧核苷酸；碱基互补配对，配对碱基之间通过氢键相连；DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息；G与C之间形成3条氢键，G与C含量越多，DNA分子越稳定；根据碱基互补配对原则，⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T。
6．下列有关DNA复制的说法中，正确的是()
A．DNA复制时只有一条链可以作为模板
B．DNA复制所需要的原料是4种脱氧核苷酸
C．DNA复制的场所只有细胞核
D．DNA复制的时间只能是有丝分裂间期
解析：选B　DNA复制时，两条链都可以作为模板，真核生物DNA复制的场所可以是细胞核，也可以是线粒体和叶绿体，在细菌体内还可以是拟核。DNA复制时需要的原料是4种脱氧核苷酸。
7．把培养在含轻氮(14N)环境中的一个细菌，转移到含重氮(15N)环境中，培养相当于繁殖一代的时间，然后全部放回原环境中培养相当于连续繁殖两代的时间后，细菌DNA组成分析表明()
A．3/4轻氮型、1/4中间型
B．1/4轻氮型、3/4中间型
C．1/2轻氮型、1/2中间型
D．3/4重氮型、1/4中间型
解析：选A　轻氮(14N)环境中的一个细菌转移到重氮(15N)环境中培养相当于繁殖一代的时间后，DNA分子全为15N/14N，再返回轻氮(14N)环境中培养繁殖，产生8个DNA分子，3/4轻氮型、1/4中间型。
8.如图表示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项中正确的是()
A．a和c的碱基序列互补
B．b和c的碱基序列相同
C．a链中(A＋T)/(G＋C)的比值与b链中同项比值相同
D．a链中(A＋T)/(G＋C)的比值与d链中同项比值不同
解析：选C　a、d两条母链碱基互补，a、b两条链碱基互补，c、d两条链碱基互补，可推出a和c碱基序列相同，b和c碱基序列互补；两条互补链中的(A＋T)/(G＋C)相同。
9．(山东高考)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()
解析：选C　DNA分子中(A＋C)/(T＋G)应始终等于1；一条单链中(A＋C)/(T＋G)与其互补链中(A＋C)/(T＋G)互为倒数，一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝0.5时，互补链中(A＋C)/(T＋G)＝2；一条单链中(A＋T)/(G＋C)与其互补链中(A＋T)/(G＋C)及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)都相等。
10．某DNA分子中含有1000个碱基对(被32P标记)，其中有胸腺嘧啶400个。若将该DNA分子放在只含被31P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，其结果不可能是()
A．含32P的DNA分子占1/2
B．含31P的DNA分子占1/2
C．子代DNA分子相对分子质量平均比原来减少1500
D．共消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸1800个
解析：选B　该DNA分子在含31P的培养液中复制两次，可得到4个DNA分子，其中含31P的DNA分子占100%，含32P的DNA分子占2/4＝1/2。因为DNA复制为半保留复制，亲代DNA分子的两条链只可能进入两个子代DNA分子中；4个DNA分子中有两个DNA分子的每条链都只含有31P，还有两个DNA分子都是一条链含31P，另一条链含32P。前两个DNA分子相对分子质量比原DNA分子共减少了4000，后两个DNA分子比原DNA分子共减少了2000，这样4个DNA分子的相对分子质量平均比原来减少了6000/4＝1500；在1000个碱基对的DNA分子中，胸腺嘧啶400个，则含有鸟嘌呤个数(1000×2－400×2)/2＝600(个)，复制两次所消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为600×(22－1)＝1800(个)。

二、非选择题(共30分)
11．(10分)如图是DNA片段的结构图，请据图回答问题。
(1)图甲是DNA片段的________结构，图乙是DNA片段的________结构。
(2)填出图中部分结构的名称：[2]________________、[5]__________________。
(3)从图中可以看出DNA分子中的两条链是由________和________交替连接的。
(4)连接碱基对的化学键是____________，碱基配对的方式如下：即________与________配对；________与________配对。
(5)从图甲可以看出组成DNA分子的两条链的方向是________的，从图乙可以看出组成DNA分子的两条链相互缠绕成________的________结构。
(6)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共________对。
②该DNA片段复制4次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸________个。
③在DNA分子稳定性的比较中，________碱基对的比例高，DNA分子稳定性高。
解析：(1)从图中可以看出：甲表示的是DNA分子的平面结构。而乙表示的是DNA分子的立体(空间)结构。(2)图中2表示的是一条脱氧核苷酸链片段，而5表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从图甲的平面结构可以看出：DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架。(4)DNA分子的两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且有一定规律：A与T配对，G与C配对。(5)根据图甲可以判断：组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的；从图乙可以看出组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成规则的双螺旋结构。(6)①碱基对G和C之间有三个氢键，而A和T间有两个氢键，设该DNA片段碱基A有x个，碱基G有y个，则有以下关系：x＋y＝200×1/2＝100,2x＋3y＝260，解得A为40个，G和C各为60个。②复制4次共需原料C为：(24－1)×60＝900个。③C和G之间的氢键多于A、T之间的氢键，因此C和G比例越高，DNA分子稳定性越大。
答案：(1)平面　立体(或空间)　(2)一条脱氧核苷酸链片段　腺嘌呤脱氧核苷酸　(3)脱氧核糖　磷酸　(4)氢键　A(腺嘌呤)　T(胸腺嘧啶)　G(鸟嘌呤)　C(胞嘧啶)　(5)反向　规则　双螺旋　(6)①40　60　②900　③C和G
12．(10分)DNA指纹技术正发挥着越来越重要的作用，目前在亲子鉴定、侦察罪犯等方面是最为可靠的鉴定技术。
请思考回答下列有关DNA指纹技术的问题：
(1)DNA亲子鉴定中，DNA探针必不可少，DNA探针实际是一种已知碱基顺序的DNA片段。请问：DNA探针寻找基因所用的原理是：_______________________________。
(2)用DNA做亲子鉴定时，小孩的条码会一半与其生母相吻合，另一半与其生父相吻合，其原因是________________________________________________________。
(3)如图为通过提取某小孩和其母亲以及待测定的两位男性的DNA，进行DNA指纹鉴定，部分结果如图所示。则该小孩的真正生物学父亲是_________________________。
(4)现在已知除了一卵双生胞胎外，每个人的DNA是独一无二的，就好像指纹一样，这说明了：______________________________________________________________。
(5)为什么用DNA做亲子鉴定，而不用RNA?________________________。
(6)为了确保实验的准确性，需要克隆出较多的DNA样品，若一个只含31P的DNA分子用32P标记的脱氧核苷酸为原料连续复制3次后，含32P的单链占全部单链的________。
解析：DNA具有特异性，不同个体的DNA分子不同，因此可利用DNA分子杂交原理进行亲子鉴定。由于子代的同源染色体一条来自父方，一条来自母方，因此亲子鉴定时，应一半与父亲吻合，一半与母亲吻合。人体所有细胞都来源于同一个受精卵，因此都含有相同的遗传物质。
答案：(1)碱基互补配对原则　(2)孩子的每一对同源染色体一条来自父亲，一条来自母亲　(3)B　(4)DNA分子具有多样性和特异性　(5)因为基因在DNA上，而不在RNA上，且DAN具有特异性　(6)7/8
13．(10分)DNA复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是：全保留复制、半保留复制、分散复制。
(1)根据图示对三种复制作出可能的假设：
①如果是全保留复制，则1个DNA分子形成2个DNA分子，其中一个是__________，而另一个是_______________________________________________________________；
②如果是半保留复制，则新形成的两个DNA分子各有____________________；
③如果是分散复制，则新形成的DNA分子中__________________________________。
(2)请设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤：
①在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA(对照)。
②在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N－DNA(亲代)。
③将亲代含15N的大肠杆菌转移到14N培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心方法分离。
(3)实验预测：
①如果与对照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分离出两条带：________和________，则可以排除________，同时肯定是________________。
②如果子代Ⅰ只有一条________，则可以排除________，但不能肯定是_______。
③如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定，若子代Ⅱ可以分出____________和____________，则可以排除__________________，同时肯定__________。
④如果子代Ⅱ不能分出________两条密度带，则排除________，同时肯定________。
(4)用图例表示出最可能的实验结果。
答案：(1)①亲代的　新形成的　②一条链来自亲代DNA，另一条链是新形成的　③每条链中的一些片段是母链的，另一些片段是子链的　(3)①一条轻密度带(14N/14N)　一条重密度带(15N/15N)　半保留复制和分散复制　全保留复制　②中密度带(14N/15N)　全保留复制　半保留复制还是分散复制　③一条中密度带(14N/15N)　一条轻密度带(14N/14N)　分散复制　半保留复制　④中、轻　半保留复制　分散复制　(4)最可能的实验结果(如图所示)：

DNA分子的结构和复制

教学设计方案

1．教学重点
（1）DNA分子的结构。
（2）碱基互补配对原则及其重要性。
（3）DNA分子的多样性。
（4）DNA复制的过程及特点。
2．教学难点
（1）DNA分子的立体结构特点。
（2）DNA分子的复制过程。
3．教学疑点
DNA分子中只能是A—T、C－G配对吗？能不能A—C、G—T配对？为什么？
4．解决办法
（1）充分发挥多媒体计算机的独特功能，把DNA的化学组成、立体结构和DNA的复制过程等重、难点知识编制成多媒体课件。将这些较难理解的重、难点知识变静为动、变抽象为形象，转化为易于吸收的知识。
（2）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）通过讨论交流、通过提高学生的识图能力、思维能力，通过配合适当的练习，将知识化难为易。
（4）通过单环化合物、双环化合物所占空间及碱基对之间氢键数的稳定性，来说明只能是A—T、C—G配对。
2课时。

第一课时
（一）引言：
我们经过学习，已经知道DNA是主要的遗传物质，它能使亲代的性状在子代表现出来。那么，DNA为什么能起遗传作用呢？我们来学习DNA的结构。
（二）教学过程
1．DNA的结构
1953年，沃森和克里克提出了著名的DNA双螺旋模型，为合理地解释遗传物质的各种功能奠定了基础。为了理解DNA的结构，先来学习DNA的化学组成。
（1）DNA的化学组成
学生阅读教材第7－8页，看懂图6－4及银幕上出现的结构平面图，基本单位图。学生回答下列问题：
①组成DNA的基本单位是什么？每个基本单位由哪三部分组成？
②组成DNA的碱基有哪几种？脱氧核苷酸呢？DNA的每一条链是如何组成的？
学生回答后，教师点拨：
①组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，它由一个脱氧苷糖、一个磷酸和一个含氮碱基组成。
②组成DNA的碱基有四种：腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）；有四种脱氧核苷酸：腺嘌呤脱氧核苷酸，鸟嘌呤脱氧核苷酸，胞嘧啶脱氧核苷酸，胸腺嘧啶脱氧核苷酸。DNA的每一条链由四种不同的脱氧核苷酸聚合而成多脱氧核苷酸链。
（2）DNA分子的立体结构
出示DNA模型，学生阅书第8页，指着模型进解说过归纳，结构的主要特点是：
①两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构（简要解释“反向”，一条链是55－35，另一条链是35－55，不宜过深）。
②脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。
③碱基互补配对原则：
两条链上的碱基通过氢键（教师对“氢键”要进行必要的解释）连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律：A—T、G—C（A一定与T配对，G一定与C配对）。
可见，DNA一条链上的碱基排列顺序确定了，根据碱基互补配对原则，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了（可在黑板上练习一道题以巩固互补配对原则）。
教师设问，学生思考后，由教师回答：
设问一：碱基配对时，为什么嘌呤碱不与嘌呤碱或嘧啶碱不与嘧啶碱配对呢？
这是由于嘌呤碱是双环化合物（画出双环），占有空间大；嘧啶碱是单环化合物（画出单环），占有空间小。而DNA分子的两条链的距离是固定的，只有双环化合物和单环化合物配对才合适。
设问二：为什么只能是A—T、G—C，不能是A—C，G—T呢？
这是由于A与T通过两个氢键相连，G与C通过三个氢键相连，这样使DNA的结构更加稳定，所以，A与T或G与C的摩尔数比例均为1：1。
学生训练：某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18％，那么鸟嘌呤的分子数占（）
A．9％B．18％C．32%D．36％
答案：C
（为巩固DNA立体结构的有关知识，加深对DNA分子结构特点的理解，此时应让学生做《实验十二、制作DNA双螺旋结构模型》，实验的材料及一些基本步骤可在上课前准备好，教师示范，控制好上课的时间）。
（3）DNA的特性
师生共同活动，学生讨论和教师点拨相结合。
①稳定性：DNA分子两条长链上的脱氧核糖与Pi交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的，从而导致DAN分子的稳定性。
②多样性：DNA分子中碱基相互配对的方式虽然不变，而长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。如一个最短的DNA分子大约有4000个碱基对，这些碱基对可能的排列方式就有种。实际上构成DNA分子的脱氧核苷酸数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成DNA分子的多样性。
③特异性：每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性。
本节课我们学习了DNA的化学组成，DNA的立体结构和DNA的特性。组成DNA的碱基共有A、T、G、C四种，构成DNA的基本单位也有4种。每个DNA分子由二条多脱氧核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构，两条链上的碱基按照碱基互补配对原则，即A—T、G—C，通过氢键连接成碱基对。DNA分子具有稳定性、多样性和特异性。多样性产生的原因主要是碱基对的排列顺序千变万化，4种脱氧核苷酸排列的特定顺序，包括特定的遗传信息。每个DNA分子能够贮存大量的遗传信息。
（三）课堂练习
1．课本10-11页三、四题。
2．根据碱基互补配对原则，在A≠G时，双链DNA分子中，下列四个式子中正确的是（）
A．B．
C．D．
答案：选B
3．分析一个DNA分子时，其一条链上那么它的另一条链和整个DNA分子中的比例分别是（）
A．0.4和0.6B．2.5和0.4
C．0.6和1.0D．2.5和1.0
答案：D
（四）板书设计

第二课时
（一）引言：
通过上节课有关DNA结构的学习，理解DNA分子不仅能够储存大量的遗传信息，还能传递遗传信息，遗传信息的传递就是通过DNA分子的复制来完成的，怎样复制呢？
（二）教学过程：
2．DNA的复制
（1）复制的概念
在细胞有丝分裂和减数第一次分裂的间期，以母细胞DNA分子为模板，合成子代DNA的过程。DNA的复制实质上是遗传信息的复制。
（2）“准确”复制的原理
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；
②碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。
（3）DNA复制的过程
学生阅书第10页，看图6-6，银幕上也出现动态的DNA分子复制过程图解，待学生看懂图后，回答如下问题：
①什么叫解旋？解旋的目的是什么？
②什么叫“子链”？复制一次能形成几条子链？
③简述“子链”形成的过程。
让学生充分回答上述问题后，教师强调：
复制的过程大致可归纳为如下三点：
①解旋提供准确模板：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子两条多脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂，两条螺旋的双链解开，这个过程叫做解旋。解开的两条单链叫母链（模板链）。
②合成互补子链：以上述解开的每一段母链为模板，以周围环境中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的一段子链。
③子、母链结合盘绕形成新DNA分子：在DNA聚合酶的作用下，随着解旋过程的进行，新合成的子链不断地延伸，同时每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，从而各自形成一个新的DNA分子，这样，1DNA分子→2个完全相同的DNA分子。
（4）DNA复制的特点
讲述：
①DNA分子是边解旋边复制的，是一种半保留式复制，即在子代双链中，有一条是亲代原有的链，另一条（子链）则是新合成的。
②DNA复制严格遵守碱基互补配对原则准确复制。从而保证了子代和亲代具有相同的遗传性状。
问：DNA复制后两个子代DNA分子和亲代DNA分子是否完全相同？为什么？
通过设问，学生回答，进一步让学生理解和巩固DNA复制的全过程。
（5）DNA复制的必需条件
讲述：
DNA复制时必需条件是亲代DNA的两条母链提供准确模板、四种脱氧核苷酸为原料、能量（ATP）和一系列的酶，缺少其中任何一种，DNA复制都无法进行。
（6）DNA复制的生物学意义
DNA通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳定性，保持了遗传信息的连续性，使种族得以延续。
（三）小结：
1．通过学习DNA的结构和复制，必须掌握DNA的化学组成、立体结构、碱基互补配对原则以及DNA的复制过程、复制的必需条件及DNA复制在生物学上的重要意义。为学习生物的遗传和生物的变异奠定基础。
2．目前DNA分子广泛用于刑事案件侦破等方面
（l）DNA分子是亲子鉴定的主要证据之一。
（2）把案犯在现场留下的毛发、血等进行分析作为破案的证据，与DNA有关。
（四）课堂练习：
1．某生物的双链DNA分子共有含氮碱基77对，其中一条链上（A+T）：（C+G）＝2.5，问该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（）
A．1200个B．400个C．600个D．1500个
2．课本第10页复习题一、二。
（五）板书设计

文章来源：http://m.jab88.com/j/16675.html

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