2020年高考生物一轮复习（创新版）文档：必修1第1单元走近细胞及细胞有分子组成第4讲 学案

第4讲　核酸、糖类和脂质

[考纲明细]　1.核酸的结构和功能(Ⅱ)　2.糖类、脂质的种类和作用(Ⅱ)　3.实验：观察DNA、RNA在细胞中的分布

考点1　核酸的组成、结构和功能

1．核酸的结构层次

深挖教材

DNA片段中有几个游离的磷酸基团？DNA分子中，相邻的碱基靠什么连接？

提示　2个；一条DNA链中相邻碱基依靠“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接，两条链中的碱基依靠氢键连接形成碱基对。

2．核酸的功能与分布

3．核酸分子的多样性和特异性

(1)多样性：构成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种，但成千上万个脱氧核苷酸的排列顺序是极其多样的，所以DNA分子具有多样性。

(2)特异性：每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的，其特定的脱氧核苷酸排列顺序代表了特定的遗传信息。

4．DNA和RNA的比较

深挖教材

DNA和RNA分子中都有氢键吗？

提示　双链DNA分子中的两条脱氧核苷酸链通过氢键连接，单链的RNA分子也可能含有氢键，如tRNA。

5.不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况

(必修1 P26问题探讨)①DNA的中文全名是脱氧核糖核酸，DNA能够提供犯罪嫌疑人信息的原因是DNA是主要的遗传物质，而每个人的遗传信息都有所区别。

②DNA鉴定技术还可以应用在亲子鉴定、不同类群生物的亲缘关系等方面。

(教材必修1P28图2－9改编)如图为某同学制作的含有两个碱基对的DNA片段(“”代表磷酸基团)模式图，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是(　　)

A．甲说：“物质组成和结构上完全正确”

B．乙说：“只有一处错误，就是U应改为T”

C．丙说：“有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖”

D．丁说：“如果说他画的是RNA双链则该图是正确的”

答案　C

解析　图中有三处错误：一处核糖应改为脱氧核糖，一处U应改为T，一处磷酸应与脱氧核糖交替连接，A、B错误，C正确；如果图中画的是RNA双链，则两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键连接不正确，D错误。

1．DNA、RNA和蛋白质三者之间的关系

(1)该图解体现了中心法则的五个方面。

(2)生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性；根本原因是DNA的多样性(不能说核酸的多样性，因为核酸有两种)；同一生物不同部位细胞形态功能不同的根本原因是基因的选择性表达(转录形成的mRNA不同)。

2．DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系

题组　核酸的组成、结构和功能

1．如图甲所示物质b是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述中错误的是(　　)

A．如果图甲中的a是核糖，则b是丙的基本单位

B．如果m是胸腺嘧啶(T)，则b是乙的基本单位

C．在多个b聚合成乙或丙的过程中，都要产生水

D．乙或丙彻底水解的产物是甲

答案　D

解析　由题图可知，乙为DNA，丙为转运RNA。图甲中a是五碳糖，如果a是核糖，则b是核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位，A正确；T是DNA特有的碱基，所以如果m为T，则b为乙的基本单位，B正确；b聚合成乙或丙的过程中，有磷酸二酯键形成，因此产生水，C正确；核酸初步水解的产物是核苷酸，彻底水解的产物是组成核苷酸的三种化合物：五碳糖、碱基和磷酸，D错误。

2．经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占42%，由此可以判断(　　)

A．此生物体内的核酸一定是DNA

B．该生物一定不含DNA而只含RNA

C．若此生物只含DNA，则一定是单链的

D．若此生物含DNA，则一定是双链的

答案　C

解析　因该生物体内核酸中嘌呤数和嘧啶数不等，不可能只含有双链DNA，故可能是只含有RNA，或同时含有DNA和RNA，或只含单链的DNA。

技法提升

DNA和RNA的区分技巧

(1) DNA和RNA的判断

①含有碱基T或脱氧核糖⇒DNA；

②含有碱基U或核糖⇒RNA。

(2)单链DNA和双链DNA的判断

①若：⇒双链DNA；

②若：嘌呤数≠嘧啶数⇒单链DNA。

(3)DNA和RNA合成的判断

用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正在发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正在进行RNA的合成。

题组　核酸与生物种类的关系

3．流行性出血热是由汉坦病毒(一种RNA病毒)引起的，以鼠类为主要传染源的自然疫源性疾病。那么在人类患者、鼠类、汉坦病毒这几种生物体内，碱基种类数及组成遗传物质的核苷酸种类数依次是(　　)

A．8、5、4和8、8、4  B．5、5、4和8、8、4

C．5、5、4和4、4、4  D．5、4、4和8、4、8

答案　C

解析　人类患者和鼠类均为真核生物，其碱基种类有5种，即A、T、G、C、U，其遗传物质都是DNA，所以构成遗传物质的核苷酸种类只有4种；汉坦病毒是一种RNA病毒，在它体内只有一种核酸也就是它的遗传物质RNA，其碱基种类和遗传物质的核苷酸种类都是4种。

4．如图是DNA和RNA的基本组成单位的结构示意图，下列说法正确的是(　　)

A．所有生物中都有5种碱基和8种核苷酸

B．硝化细菌的遗传物质由5种碱基构成

C．某种病毒中也有上述两种核苷酸

D．DNA彻底水解得到的产物中有脱氧核糖，而没有核糖

答案　D

解析　细胞生物中通常有5种碱基和8种核苷酸，但病毒的遗传物质是DNA或RNA中的一种，只含4种碱基，4种核苷酸，A、C错误；硝化细菌的遗传物质是DNA，含有4种碱基，B错误；脱氧核糖是组成DNA的成分，核糖是组成RNA的成分，D正确。

知识拓展

DNA、RNA、蛋白质、淀粉和脂肪的水解产物的比较

题组　核酸与蛋白质的关系

5．生物体内某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。其中X、Y代表元素，A、B、C代表生物大分子，①②③代表过程。据图分析不正确的是(　　)

A．人体中单体b的种类有4种

B．导致地球上生物多种多样的根本原因是C的结构具有多样性

C．人类的白化病基因产生于图中的①过程

D．图中A和C是组成染色体的主要成分

答案　B

解析　根据图示可判断，A代表DNA，B代表RNA，C代表蛋白质，①代表DNA复制，②代表转录，③代表翻译，单体a代表脱氧核苷酸，单体b代表核糖核苷酸，单体c代表氨基酸。人体中单体b的种类有4种，即腺嘌呤核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸，A正确；导致地球上生物多样性的根本原因是A(DNA)的结构具有多样性，导致地球上生物多样性的直接原因是C(蛋白质)的结构具有多样性，B错误；人类的白化病基因是由基因突变产生的，基因突变主要发生在DNA复制过程中，即图中的①过程，C正确；组成染色体的主要成分是A(DNA)和C(蛋白质)，D正确。

6．(2019·山东潍坊模拟)下列关于蛋白质和核酸的叙述中，正确的是(　　)

A．在蛋白质的合成过程中，RNA仅发挥模板的作用

B．蛋白质的合成在细胞质中，RNA的合成只在细胞核中

C．蛋白质的结构具有多样性，其根本原因是DNA的多样性

D．密码子既可位于mRNA上，也可以位于tRNA上

答案　C

解析　蛋白质合成过程中，除需mRNA作模板外，还需以tRNA作运输氨基酸的工具，且核糖体组成离不开rRNA，A错误；蛋白质的合成在细胞质中的核糖体上，但RNA在细胞核和细胞质中均可合成，B错误；密码子只位于mRNA上，反密码子才位于tRNA上，D错误。

7．从一动物细胞中得到两类大分子有机物X、Y，已知细胞中X的含量大于Y，用胃液处理，X被分解而Y不变。X含有化学元素N，有的还含有S，Y含有化学元素N和P，它们与碘都没有颜色反应，且细胞膜上有X而无Y。下列有关X、Y的叙述，错误的是(　　)

A．X可能是蛋白质

B．Y的基本组成单位可能是核苷酸

C．细胞膜上的X可能是载体

D．Y只存在于细胞核中

答案　D

解析　在细胞中含有C、H、O、N、S的一般都是蛋白质，又知用胃液处理，X被分解，更说明X是蛋白质，能被胃里的蛋白质酶水解，A正确；Y含C、H、O、N、P，一般有两种可能，磷脂或核酸，因为细胞膜上有磷脂，所以Y是核酸，其基本组成单位可能是核苷酸，B正确；蛋白质可以作为细胞膜上的载体，参与协助扩散和主动运输，C正确；核酸既可存在于细胞核中，也可以存在于细胞质中，D错误。

技法提升

(1)分析此类问题要借助基因表达中遗传信息的流动，明确DNA、RNA和蛋白质的关系：

(2)解答此类问题要明确蛋白质和核酸的元素组成，此外还要明确染色体、核糖体及常见病毒的化学组成：

染色体→蛋白质＋DNA→C、H、O、N、P

核糖体→蛋白质＋RNA→C、H、O、N、P

T2噬菌体→蛋白质＋DNA→C、H、O、N、P等

→蛋白质＋RNA→C、H、O、N、P等

考点2　糖类、脂质的种类和作用

1．细胞中的糖类

(1)糖类的基本功能：主要的能源物质；细胞结构的重要组成成分。

(2)糖类分子都是由C、H、O三种元素构成的。因为多数糖类分子中氢氧原子比例为2∶1，类似水分子，所以糖类又称为碳水化合物。

(3)糖类的种类和功能

(4)区分动植物含有的糖类

植物特有的糖类：果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维素、淀粉。

动物特有的糖类：半乳糖、乳糖、糖原。

动植物共有的糖类：核糖、脱氧核糖、葡萄糖。

(5)还原糖：常见还原糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖等(合理即可)。蔗糖不能(填“能”或“不能”)用斐林试剂鉴定。

[特别提醒]　(1)单糖、二糖、多糖的划分依据是能否水解及水解后产生单糖的多少。

(2)单糖可不经消化直接被吸收，但二糖、多糖必须经消化后才能被吸收。

(3)糖类并非都能提供能量。纤维素是组成植物细胞壁的主要成分，核糖和脱氧核糖是组成核酸的成分，它们都不能提供能量。

(4)不是所有糖都是甜的，如纤维素、淀粉不甜(淀粉水解成麦芽糖才会有甜味)。

(5)纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，而原核细胞的细胞壁不含纤维素，是由肽聚糖构成的。因此细胞壁能否被纤维素酶分解是区分植物细胞和原核细胞的依据之一。

2．细胞中的脂质

(1)元素组成：主要是C、H、O，有些脂质还含有P、N。

(2)特点

①相对于糖类，脂质分子氧含量低，氢的含量高。

②脂质分子结构差异很大，通常不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂。

(3)功能

①脂肪：良好的储能物质；保温、缓冲和减压

②磷脂：组成生物膜的重要成分

3．糖类、脂质的区别与联系

4．细胞中的能源物质

(1)三大能源物质的供能顺序为：糖类→脂肪→蛋白质。

(2)主要的能源物质：糖类。

(3)主要的储能物质：脂肪。其他储能物质还有动物细胞中的糖原、植物细胞中的淀粉。

(4)直接能源物质：ATP。

(5)能源物质为生命活动供能的过程：

深挖教材

(1)构成生物膜的脂质有哪些？

提示　磷脂双分子层是构成生物膜的基本支架，胆固醇是构成动物细胞膜的成分。

(2)油料植物的种子萌发初期，干重增加，导致萌发种子干重增加的主要元素是什么？

提示　油料植物种子萌发过程中脂肪会转变为糖类，与糖类相比，脂肪中氧含量较低，故导致萌发种子干重增加的元素主要是O。

1．(必修1 P31问题思考)糖尿病人的饮食受到严格的限制，受限制的并不仅仅是甜味食品，米饭和馒头等主食都需定量摄取的原因是米饭、馒头等主食中富含淀粉，淀粉经消化分解后生成葡萄糖，进而使血糖升高。

2．(必修1 P32与生活的联系)导致肥胖的原因是人过多地摄入脂肪类食物又缺少运动。过多的脂肪摄入除造成肥胖外，还会增加内脏器官尤其是心脏的负担。因此，脂肪类食物的摄入应适度。

3．(必修1 P33与生活的联系)①胆固醇在许多动物性食物中含量丰富。

②摄入过多的胆固醇，会在血管壁上形成沉积，造成血管堵塞，危及生命，因此，膳食中要注意限制胆固醇类食物(如动物内脏、蛋黄等)的过量摄入。

1．(必修1 P33拓展题T1改编)等量的脂肪比糖类含能量多，却不是生物体利用的主要能源物质的原因是在生物细胞内脂肪的氧化速率比糖类的慢，而且需要消耗大量氧气，而糖类氧化既可以在有氧条件下也可以在无氧条件下进行。

2．(必修1P33拓展题T2改编)葡萄糖可以通过静脉注射进入人体细胞，而蔗糖不可以的原因是葡萄糖属于单糖，可以直接进入细胞，因此可以口服也可以静脉注射；蔗糖是二糖，必须经过消化作用分解成两分子单糖后才能进入细胞，因此不能直接静脉注射。

题组　糖类和脂质的种类、组成和功能

1．(2018·江苏高考)下列关于糖类的叙述，正确的是(　　)

A．单糖可以被进一步水解为更简单的化合物

B．构成淀粉、糖原和纤维素的单体均为果糖

C．细胞识别与糖蛋白中蛋白质有关，与糖链无关

D．糖类是大多数植物体干重中含量最多的化合物

答案　D

解析　单糖是最简单的糖类，不能水解为更简单的化合物，A错误；淀粉、纤维素和糖原都属于多糖，它们的单体都是葡萄糖，B错误；细胞识别与细胞膜外侧的糖蛋白有关，而糖蛋白是由蛋白质和多糖组成的，C错误；植物利用空气中的二氧化碳和水为原料，通过叶绿体合成糖类等有机物，即光合作用的产物主要是糖类，且细胞壁的结构成分也是糖类，因此大多数植物体干重中含量最多的化合物是糖类，D正确。

2．(2018·江苏高考)脂质与人体健康息息相关，下列叙述错误的是(　　)

A．分布在内脏器官周围的脂肪具有缓冲作用

B．蛇毒中的磷脂酶因水解红细胞膜蛋白而导致溶血

C．摄入过多的反式脂肪酸会增加动脉硬化的风险

D．胆固醇既是细胞膜的重要组分，又参与血液中脂质的运输

答案　B

解析　分布在内脏周围的脂肪具有缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官，A正确；蛇毒中的磷脂酶具有专一性，只能催化磷脂分子的水解，不能催化蛋白质水解，B错误；过量摄入反式脂肪酸可增加患心血管疾病的风险，如粥样动脉硬化，C正确；胆固醇是构成细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输，D正确。

题组　种子萌发与成熟过程相关物质及生理过

程分析3.(2019·武汉高三模拟)如图表示油菜种子在成熟过程中种子内有机物相对含量的变化趋势，下列相关叙述不正确的是(　　)

A．第36天，种子内含量最高的有机物可用苏丹Ⅲ染液检测

B．细胞代谢利用大量糖类，导致淀粉相对含量降低

C．糖类不断转化为脂质，导致脂质相对含量持续增加

D．糖类不转化为蛋白质，导致含氮物质含量不变

答案　D

解析　由图知，第36天，种子内含量最高的有机物是脂肪，脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，A正确；淀粉是多糖，而细胞代谢需要大量糖类物质，导致淀粉相对含量降低，B正确；由题图知，种子在成熟过程中，其糖类物质相对含量不断下降，而脂肪的相对含量不断上升，说明糖类不断转化为脂质，导致脂质相对含量持续增加，C正确；糖类也可以转化为蛋白质，但由于氮元素的量没有变化，因而含氮物质相对含量不变，D错误。

4．(2016·海南高考)水在植物的生命活动中具有重要作用。风干种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如图所示。回答下列问题：

(1)植物细胞中的水通常以结合水和自由水两种形式存在，风干种子细胞中的水主要以________的形式存在。经阶段Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以________的形式存在。

(2)在阶段Ⅱ，种子吸水速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段Ⅰ，呼吸速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段Ⅰ。

(3)从细胞膜组成和结构的角度来推测，水分可经过细胞膜中的________、________从细胞外进入细胞内。

答案　(1)结合水　自由水　(2)小于　大于

(3)磷脂(或脂质)双分子层　水通道(其他合理答案也可)

解析　(1)风干种子失去了大部分自由水，细胞中的水主要以结合水的形式存在。经阶段Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以自由水的形式存在。

(2)在阶段Ⅱ，种子吸水量变化不大，吸水速率小于阶段Ⅰ，但自由水含量增加，代谢增强，呼吸速率大于阶段Ⅰ。

(3)细胞膜由磷脂双分子层构成基本支架，由于磷脂分子的尾部具有疏水性，少量的水分子可以经磷脂分子间隙进入细胞，大部分应经过水通道进入细胞。

实验3　观察DNA、RNA在细胞中的分布

1．实验原理

(1)甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同

2．实验步骤

3．实验结论

深挖教材

(1)观察DNA、RNA在细胞中的分布时实验材料选择的为无色洋葱鳞片叶内表皮细胞，为什么不选择用紫色洋葱外表皮细胞或叶肉细胞？

提示　紫色洋葱外表皮细胞含紫色液泡，叶肉细胞含叶绿体，易对实验结果造成颜色干扰。

(2)不能用哺乳动物成熟红细胞观察DNA和RNA分布的原因是什么？

提示　哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，没有DNA。

1．(2019·河南许昌高三月考)碱性染料甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，且能把核仁染成紫红色。通过染色实验，可对细胞中的DNA和RNA进行定位、定性和定量分析。下列对于有关实验的叙述正确的是(　　)

A．甲基绿吡罗红的作用有选择性，只能将细胞质中的RNA染成红色

B．甲基绿吡罗红的作用有选择性，只能将细胞核中的DNA染成红色

C．核仁能被甲基绿吡罗红染成紫红色，说明核仁中含有RNA

D．代谢越旺盛的细胞中，核仁染色越浅

答案　C

解析　甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿能使DNA呈现绿色，吡罗红能使RNA呈现红色，A、B错误；利用甲基绿和吡罗红的混合染液将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布，核仁能被甲基绿吡罗红染成紫红色，说明核仁含有RNA，C正确；代谢越旺盛的细胞中核仁越大，染色越深，D错误。

2．(2018·河南郑州一中模考)在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，下列说法正确的是(　　)

A．染色时先用甲基绿染液，再用吡罗红染液

B．用8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分离，使DNA水解

C．酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏

D．用高倍显微镜可以比较清楚地看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子

答案　C

解析　在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，染色时用甲基绿和吡罗红混合染色剂，A错误；用质量分数为8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分离，但不能使DNA水解，B错误；酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏，C正确；用高倍镜可以比较清楚地看到呈绿色的细胞核和呈红色的细胞质，D错误。

技法提升

(1)DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布，只是量不同，故强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。

(2)缓水流冲洗目的：防止载玻片上的细胞被冲走。

(3)几种试剂在实验中的作用

①0.9%的NaCl溶液：保持口腔上皮细胞正常形态。

②蒸馏水：a.配制染色剂；b.冲洗载玻片。

③甲基绿和吡罗红染液：混合使用且现用现配。

高考热点突破

1．(2017·海南高考)关于哺乳动物体内脂质与糖类的叙述，错误的是(　　)

A．固醇在动物体内可转化成性激素

B．C、H、O、P是构成脂质和糖原的元素

C．脂肪与糖原都是细胞内储存能量的物质

D．胆固醇是细胞膜的组分，也参与血脂运输

答案　B

解析　固醇在动物体内可转化成性激素，A正确；糖原属于糖类，只由C、H、O三种元素组成，B错误；脂肪与糖原都属于储能物质，C正确；胆固醇是高等动物细胞膜的重要组分，也参与血脂运输，D正确。

2．(2017·江苏高考)下列关于糖类化合物的叙述，正确的是(　　)

A．葡萄糖、果糖、半乳糖都是还原糖，但元素组成不同

B．淀粉、糖原、纤维素都是由葡萄糖聚合而成的多糖

C．蔗糖、麦芽糖、乳糖都可与斐林试剂反应生成砖红色沉淀

D．蔗糖是淀粉的水解产物之一，麦芽糖是纤维素的水解产物之一

答案　B

解析　葡萄糖、果糖、半乳糖都属于还原糖，元素组成相同，A错误；淀粉、糖原、纤维素都是由葡萄糖聚合而成的多糖，B正确；蔗糖属于非还原糖，不能与斐林试剂反应，C错误；淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖，麦芽糖是淀粉水解的中间产物之一，D错误。

3．(2015·全国卷Ⅰ)下列叙述错误的是(　　)

A．DNA与ATP中所含元素的种类相同

B．一个tRNA分子中只有一个反密码子

C．T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成

D．控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上

答案　D

解析　DNA与ATP中所含元素均为C、H、O、N、P，A正确；一个tRNA上虽有多个碱基，但只有在翻译过程中与mRNA上的密码子发生碱基互补配对的3个特定碱基称为反密码子，B正确；T2噬菌体中只有DNA一种核酸，其基本组成单位为脱氧核糖核苷酸，C正确；细菌为原核生物，没有线粒体，控制性状的基因位于拟核和质粒上，D错误。

4. (2016·上海高考)诺贝尔奖得主屠呦呦在抗疟药物研发中，发现了一种药效高于青蒿素的衍生物蒿甲醚，结构如图。下列与蒿甲醚的元素组成完全相同的物质是(　　)

A．纤维素  B．胰岛素

C．叶绿素  D．甲状腺素

答案　A

解析　分析题图结构中的元素组成，可知蒿甲醚是由C、H、O三种元素组成的。纤维素的元素组成为C、H、O；胰岛素的元素组成为C、H、O、N、S；叶绿素的元素组成为C、H、O、N、Mg；甲状腺(激)素的元素组成为C、H、O、N、I。由此可见，与蒿甲醚的元素组成完全相同的物质是纤维素。