高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細胞》第2章組成細胞的分子第5節(jié) 核酸是遺傳信息的攜帶者學案-學案下載-教習網(wǎng)

第5節(jié) 核酸是遺傳信息的攜帶者

一、核酸的種類及分布

1．種類 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(脫氧核糖核酸，簡稱DNA,核糖核酸，簡稱RNA))

2．分布

(1)真核細胞的DNA主要分布在細胞核中，線粒體、葉綠體內(nèi)也含有少量的DNA。

(2)RNA主要分布在細胞質(zhì)中。

二、核酸是由核苷酸連接而成的長鏈

1．核酸的基本組成單位——核苷酸

(1)組成

(2)種類 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(分類依據(jù)：五碳糖的不同,類別：脫氧核苷酸和核糖核苷酸))

①脫氧核苷酸：構(gòu)成DNA的基本單位。

②核糖核苷酸：構(gòu)成RNA的基本單位。

2．DNA和RNA的區(qū)別

(1)分子組成的不同

①DNA的五碳糖是脫氧核糖，而RNA的則是核糖。

②DNA特有的堿基是胸腺嘧啶(T)，而RNA的則是尿嘧啶(U)。

(2)分子結(jié)構(gòu)的不同

DNA是由脫氧核苷酸連接而成，一般由兩條脫氧核苷酸鏈構(gòu)成，RNA則是由核糖核苷酸連接而成，由一條核糖核苷酸鏈構(gòu)成。

3．DNA指紋獲得遺傳信息的根本原因

生物的遺傳信息儲存在DNA分子中，而且每個個體的DNA的脫氧核苷酸序列各有特點。

4．核酸的多樣性及功能

(1)多樣性的原因：核苷酸數(shù)目不同和排列順序多樣。

(2)遺傳信息的儲存

①脫氧核苷酸的排列順序儲存著生物的遺傳信息，DNA分子是儲存、傳遞遺傳信息的生物大分子。

②部分病毒的遺傳信息儲存在RNA中，如HIV、SARS病毒等。

(3)功能

①核酸是細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)。

②核酸在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。

三、生物大分子以碳鏈為骨架

1．單體和多聚體

生物大分子是由許多基本組成單位連接而成的，這些基本單位稱為單體，這些生物大分子又稱為單體的多聚體。

2.每一個單體都以若干個相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架，由許多單體連接成多聚體。

3．碳是生命的核心元素。

4．細胞是由化學元素和化合物構(gòu)成的

(1)多糖、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子以碳鏈作為基本骨架。

(2)糖類和脂質(zhì)提供生命活動的重要能源。

(3)水和無機鹽與其他物質(zhì)一起，共同構(gòu)建細胞、參與細胞生命活動。

(4)細胞中的化合物，含量和比例處在不斷變化之中，但又保持相對穩(wěn)定。

判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)

1．DNA的全稱是核糖核苷酸，RNA的全稱是脫氧核糖核酸。( )

2．核酸的主要功能是攜帶遺傳信息。( )

3．真核細胞的DNA主要分布在細胞核中，RNA只分布在細胞質(zhì)中。

( )

4．組成DNA和RNA中的糖類是同一種單糖。( )

5．生物的遺傳信息都貯存于DNA中。( )

6．構(gòu)成DNA和RNA的核苷酸共有5種。( )

7．組成核酸的單位“”的全稱是胸腺嘧啶核糖核苷酸。( )

8．多糖、蛋白質(zhì)和RNA都是由許多單體構(gòu)成的多聚體。( )

提示：1.× DNA的全稱是脫氧核糖核酸，RNA的全稱是核糖核酸。

2．√

3．× RNA主要分布在細胞質(zhì)中。

4．× 組成DNA的是脫氧核糖，組成RNA的是核糖。

5．× 少數(shù)病毒的遺傳信息貯存于RNA中。

6．× 共有8種。

7．× 應(yīng)為胸腺嘧啶脫氧核苷酸。

8．√

核酸的種類、分布、結(jié)構(gòu)與功能

1．DNA與RNA的比較

2．生物體中核酸、遺傳物質(zhì)、堿基和核苷酸種類的分析

思維拓展：某同學提出“蛋白質(zhì)功能的多樣性由核酸決定”，該同學的說法是否正確？說出你的理由。

提示：正確。核酸攜帶遺傳信息，可控制蛋白質(zhì)的合成。

1．由1分子磷酸、1分子堿基m和1分子化合物a構(gòu)成了化合物b，如圖所示，下列敘述正確的是 ( )

A．若m為腺嘌呤，則b一定為腺嘌呤脫氧核苷酸

B．在禽流感病毒、幽門螺桿菌體內(nèi)b均為4種

C．若m為尿嘧啶，則DNA中一定不含b這種化合物

D．若a為脫氧核糖，則由b構(gòu)成的核酸完全水解，得到的化合物最多有8種

C [若m為腺嘌呤，則b為腺嘌呤核糖核苷酸或腺嘌呤脫氧核苷酸，A錯誤。禽流感病毒只有RNA，不含DNA，所以b為4種核糖核苷酸；但幽門螺桿菌有DNA和RNA，所以b有8種，包括4種核糖核苷酸和4種脫氧核苷酸，B錯誤。若m為尿嘧啶，是RNA特有的堿基，則DNA一定不含b，C正確。若a為脫氧核糖，則由b構(gòu)成的核酸完全水解，得到的化合物最多有6種：A、G、C、T 4種堿基＋脫氧核糖＋磷酸，D錯誤。]

2．不同生物含有的核酸種類不同。原核生物和真核生物同時含有DNA和RNA，病毒體內(nèi)含有DNA或RNA。下列關(guān)于各種生物中堿基、核苷酸、五碳糖種類的描述，正確的是 ( )

B [T4噬菌體和煙草花葉病毒分別是DNA病毒和RNA病毒，體內(nèi)只含一種核酸，所以都含有4種堿基(A、T、C、G或A、U、C、G)、4種核苷酸(4種脫氧核苷酸或4種核糖核苷酸)、1種五碳糖(脫氧核糖或核糖)，A、C項錯誤；煙草葉肉細胞和豌豆根毛細胞中都含有DNA和RNA兩種核酸，其含有的堿基有5種(A、T、G、C、U)，核苷酸有8種(4種脫氧核苷酸和4種核糖核苷酸)，五碳糖有2種(脫氧核糖和核糖)，B項正確、D項錯誤。]

不同生物的遺傳物質(zhì)

(1)有細胞結(jié)構(gòu)的生物，體內(nèi)同時含有DNA和RNA，但是以DNA作為遺傳物質(zhì)。

(2)病毒體內(nèi)僅含有一種類型的核酸，DNA或者RNA，并以該核酸作為遺傳物質(zhì)。

生物大分子以碳鏈為骨架

1．根據(jù)元素組成判斷細胞內(nèi)的有機物種類

(1)只含C、H、O→糖類、脂肪或固醇類。

(2)除C、H、O、N外，還含有S→蛋白質(zhì)。

(3)不僅含有C、H、O、N，還含有P→磷脂或核酸。

2．根據(jù)功能判斷細胞內(nèi)有機物的種類

(1)主要能源物質(zhì)→糖類。

(2)主要儲能物質(zhì)→脂肪、淀粉、糖原。

(3)主要結(jié)構(gòu)物質(zhì)→蛋白質(zhì)。

(4)貯存遺傳信息的物質(zhì)→DNA或RNA。

3．生物大分子初步水解與徹底水解的產(chǎn)物不同

(1)水解是指大分子有機物分解為小分子有機物，若得到的小分子有機物還可以水解則為初步水解，若得到的小分子有機物不能再水解則為徹底水解。

(2)大分子物質(zhì)的初步水解產(chǎn)物和徹底水解產(chǎn)物。

實踐應(yīng)用：葡萄糖異構(gòu)酶(GI)在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，為提高其熱穩(wěn)定性，科學家以脯氨酸(Pr138)替代第138位甘氨酸(Gly138)，結(jié)果突變型GI比野生型的最適反應(yīng)溫度提高10～12 ℃，而酶活性相同。最終，人們通過對負責編碼GI的DNA重新設(shè)計，使其控制合成的蛋白質(zhì)變得更符合人類的需要。

(1)從蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系分析，該實例說明了

____________________________________________________

____________________________________________________。

(2)從蛋白質(zhì)和核酸的關(guān)系分析，該實例說明了

____________________________________________________

____________________________________________________。

提示：(1)氨基酸的種類和排列順序決定蛋白質(zhì)特定的空間結(jié)構(gòu)

(2)核酸控制蛋白質(zhì)的合成

1．生物大分子又可稱多聚體，它們由許多單體組成。下列有關(guān)單體與多聚體的說法正確的是 ( )

A．組成固醇的單體是膽固醇

B．脂肪的基本組成單位是脂肪酸

C．蛋白質(zhì)的單體是多肽，多肽的單體是氨基酸

D．淀粉、纖維素和糖原的單體均是葡萄糖

D [膽固醇是固醇的一種，甘油和脂肪酸是脂肪的基本組成單位，A、B錯誤；蛋白質(zhì)的單體是氨基酸，而不是多肽，C錯誤；淀粉、纖維素和糖原的單體均是葡萄糖，D正確。]

2．下圖表示不同化學元素所組成的化合物，以下說法不正確的是( )

A.若圖中①為某種多聚體的單體，則①最可能是氨基酸

B．若②存在于皮下和內(nèi)臟器官周圍等部位，則②最可能是脂肪

C．若③為多聚體，且能儲存生物的遺傳信息，則③一定是DNA

D．若④主要在人體肝臟和肌肉內(nèi)合成，則④最可能是糖原

C [若①為某種多聚體的單體，則①最可能是組成蛋白質(zhì)的單體氨基酸，A項正確；脂肪由C、H、O三種元素組成，且存在于皮下和內(nèi)臟器官周圍等部位，B項正確；若③為能儲存遺傳信息的大分子物質(zhì)，則可能是DNA或RNA(有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA)，C項錯誤；④的組成元素為C、H、O，且主要在人體肝臟和肌肉內(nèi)合成，故最可能是糖原，D項正確。]

[課堂小結(jié)]

1．核酸是遺傳信息的攜帶者。下列關(guān)于核酸的敘述不正確的是( )

A．豌豆葉肉細胞內(nèi)的核酸含有5種堿基

B．核酸是生物的遺傳物質(zhì)

C．核酸的基本組成單位是DNA和RNA

D．DNA和RNA二者所含有的五碳糖不同

C [豌豆葉肉細胞內(nèi)的核酸有DNA和RNA，二者含有的堿基共有5種；核酸的基本組成單位是核苷酸；DNA和RNA二者所含有的五碳糖不同。]

2．多個核苷酸可聚合成一條核苷酸鏈，而多核苷酸鏈中含有一條由五碳糖和磷酸交替排列構(gòu)成的主鏈(如圖)。下列相關(guān)敘述正確的是 ( )

A．該多核苷酸鏈由磷酸、脫氧核糖和5種堿基構(gòu)成

B．主鏈的組成元素為C、H、O、N和P

C.該多核苷酸鏈中含有4種核苷酸

D．主鏈中一個五碳糖只與一個磷酸相連

C [由題意可知，多核苷酸鏈由核苷酸構(gòu)成，核苷酸由磷酸、五碳糖和堿基構(gòu)成，圖示中含有T，則該核苷酸鏈應(yīng)為脫氧核苷酸鏈，其由磷酸、脫氧核糖和4種堿基構(gòu)成，即該多核苷酸鏈含有4種脫氧核苷酸，A項錯誤、C項正確；主鏈由磷酸和脫氧核糖交替排列構(gòu)成，堿基不參與主鏈構(gòu)成，則主鏈的組成元素為C、H、O、P，B項錯誤；主鏈中磷酸和脫氧核糖交替相連，故鏈中絕大多數(shù)五碳糖可與兩個磷酸相連，只有一端的一個五碳糖與一個磷酸相連，D項錯誤。]

3．細胞中的各種元素組成了各種生物分子，下列關(guān)于組成細胞的分子的描述，正確的是 ( )

A．碳元素是各種生物大分子中質(zhì)量分數(shù)最多的元素

B．性激素、維生素D、胰島素分子中都含有肽鍵

C．各種有機分子都因物種不同而存在結(jié)構(gòu)差異

D．水稻細胞中由C、G、T、A參與合成的核苷酸有7種

D [碳元素不一定是生物大分子中質(zhì)量分數(shù)最多的元素，如淀粉中氧元素的質(zhì)量分數(shù)最多，A項錯誤；性激素、維生素D均屬于脂質(zhì)，分子中不存在肽鍵，B項錯誤；有機分子在不同物種中可能相同，如ATP，C項錯誤；T僅參與DNA組成，C、G、A可參與DNA和RNA的組成，因此水稻細胞中由C、G、T、A參與合成的核苷酸有7種，D項正確。]

4．生命科學常用圖示表示微觀物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，圖1～3分別表示植物細胞中常見的三種有機物，則圖1～3可分別表示( )

圖1 ○—□———△—○—△———◇

圖2 ○—□———△—□—△—○—□—△

圖3 ○—○—○—○—○—○—○—○—○—○

A．多肽、RNA、淀粉 B．DNA、RNA、纖維素

C．DNA、蛋白質(zhì)、糖原 D．蛋白質(zhì)、核酸、糖原

A [從圖示看出，圖1可能為多肽，其單體氨基酸有7種，圖2可能為RNA或DNA，其單體是4種核糖核苷酸或4種脫氧核糖核苷酸，圖3可能是淀粉、纖維素，其單體都是葡萄糖。]

5．下圖是DNA分子逐步水解示意圖，請結(jié)合圖解回答下面的問題：

(1)A表示________，有________種，它們之間不同是由________不同引起的。

(2)B、C、D表示三種小分子物質(zhì)。B只有一種，在RNA中也存在；C只有一種，在RNA中不存在。B表示__________，C表示________，D表示________。

(3)當此圖表示DNA分子水解時，D有________種類型；當此圖表示RNA分子水解時，A有________種類型。那么，組成核酸的C有________種，基本單位共有__________種。

[解析] (1)A表示脫氧核糖核苷酸，有4種，它們之間不同是由含氮堿基不同引起的。(2)B、C、D表示三種小分子物質(zhì)。B只有一種，在RNA中也存在；C只有一種，在RNA中不存在，則B表示磷酸，C表示脫氧核糖，D表示含氮堿基。(3)當此圖表示DNA分子水解時，D有4種類型；當此圖表示RNA分子水解時，A有4種類型。組成核酸的C有2種，基本單位共有8種。

[答案] (1)脫氧核糖核苷酸 4 含氮堿基

(2)磷酸脫氧核糖含氮堿基

(3)4 4 2 8課標內(nèi)容要求
核心素養(yǎng)對接
概述核酸由核苷酸聚合而成，是儲存與傳遞遺傳信息的生物大分子。
1.生命觀念——通過對核酸的學習，建立生命的物質(zhì)性的觀點。

2．科學思維——歸納概括核酸種類、核苷酸種類與含氮堿基種類與生物種類的關(guān)系。
單體(基本單位)
多聚體(生物大分子)
單糖
多糖
氨基酸
蛋白質(zhì)
核苷酸
核酸
項目
DNA
RNA
中文名稱
脫氧核糖核酸
核糖核酸
元素組成
C、H、O、N、P
基本單位
脫氧核苷酸
核糖核苷酸
組成成分
五碳糖
脫氧核糖
核糖
堿基
A(腺嘌呤)、G(鳥嘌呤)、C(胞嘧啶)
T(胸腺嘧啶)
U(尿嘧啶)
磷酸
磷酸
一般結(jié)構(gòu)
兩條脫氧核苷酸鏈
一條核糖核苷酸鏈
檢測現(xiàn)象
綠色
紅色
分布
主要在細胞核
主要在細胞質(zhì)
生物類別
核酸種類
遺傳物質(zhì)
堿基種類
核苷酸種類
細胞生物
DNA和RNA
DNA
A、G、C、T、U
8種
病毒
只含DNA
DNA
A、G、C、T
4種
只含RNA
RNA
A、G、C、U
4種
選項
A
B
C
D
種類
T4噬菌體
煙草葉肉細胞
煙草花葉病毒
豌豆根毛細胞
堿基
5種
5種
4種
8種
核苷酸
5種
8種
8種
8種
五碳糖
1種
2種
2種
2種
物質(zhì)
初步水解產(chǎn)物
徹底水解產(chǎn)物
DNA
脫氧核苷酸
脫氧核糖、堿基、磷酸
RNA
核糖核苷酸
核糖、堿基、磷酸
蛋白質(zhì)
多肽
氨基酸
淀粉
麥芽糖
葡萄糖
知識網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建
核心語句歸納
1.核酸是細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有重要作用。

2.真核細胞的DNA主要分布在細胞核中，少量分布在線粒體和葉綠體中，RNA主要分布在細胞質(zhì)中。

3.原核細胞的DNA主要分布在擬核中。

4.核酸的基本單位是核苷酸，一分子核苷酸由一分子含氮堿基、一分子五碳糖和一分子磷酸組成。

5.DNA和RNA共有的堿基是腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)，胸腺嘧啶(T)是DNA特有的堿基，尿嘧啶(U)是RNA特有的堿基。

6.碳是生命的核心元素。多糖、蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子都是以碳鏈作為基本骨架的。

7.細胞中的化合物、含量和比例處在不斷變化中，但又保持相對穩(wěn)定。

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