人教版 (2019)第5节 核酸是遗传信息的携带者学案及答案

这是一份人教版 (2019)第5节 核酸是遗传信息的携带者学案及答案，共10页。

1．简述核酸的结构和功能。
2．结合核酸的基本单位和化学成分比较DNA和RNA的异同点。
核心素养
1．生命观念——通过对核酸的学习，建立生命的物质性的观点。
2．科学思维——归纳概括核酸种类、核苷酸种类与含氮碱基种类与生物种类的关系。
知识点一 核酸的种类、分布及其组成
必备知识·夯实双基
1．种类：一类是脱氧核糖核酸，简称_DNA__；另一类是_核糖核酸__，简称RNA。
2．分布：真核细胞的DNA主要分布于_细胞核__中，_线粒体、叶绿体__内也含有少量的DNA。RNA主要分布于_细胞质__中。
3．核酸是由核苷酸连接而成的长链
(1)核酸的基本组成单位——核苷酸
①组成
_磷酸__五碳糖_含氮的碱基__ 核苷酸
②种类eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(分类依据： 五碳糖 的不同,类别：脱氧核苷酸和 核糖核苷酸 ))
a．脱氧核苷酸：构成_DNA__的基本单位。
b．核糖核苷酸：构成_RNA__的基本单位。
(2)DNA和RNA的区别
①分子组成的不同
a．DNA的五碳糖是_脱氧核糖__，而RNA的五碳糖则是核糖。
b．DNA特有的碱基是_胸腺嘧啶(T)__，而RNA特有的则是_尿嘧啶(U)__。
②分子结构的不同
DNA是由_脱氧核苷酸__连接而成的，一般由_两__条链构成，RNA则是由_核糖核苷酸__连接而成的，一般由_一__条链构成。
(3)通过DNA指纹获得遗传信息的根本原因
生物的遗传信息储存在_DNA分子__中，而且每个个体的_DNA的脱氧核苷酸序列__各有特点(特异性)。
(4)核酸的多样性及功能
①多样性的原因：核苷酸_数目__不同和_排列顺序__多样。
②功能
a．核酸是细胞内携带_遗传信息__的物质。
b．核酸在生物体的_遗传、变异__和_蛋白质的生物合成__中具有极其重要的作用。
活学巧练
1．真核细胞的RNA只分布在细胞质中。( × )
2．真、原核细胞内均有两种核酸。( √ )
3．核酸分子中，五碳糖：磷酸∶含氮碱基＝1∶1∶1。( √ )
4．构成DNA的脱氧核苷酸有4种，构成RNA的核糖核苷酸有4种。( √ )
5．DNA中遗传信息的多样性主要取决于脱氧核苷酸的种类。( × )
深入探讨
1．核酸由哪些元素组成？N、P分别存在于核酸分子的哪个基团中？
提示：核酸由C、H、O、N、P组成，N存在于含氮碱基中，P存在于磷酸中。
2．尝试分析核酸在不同生物中的分布状况。
eq \a\vs4\al\c1(真核,生物)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(DNA主要分布在 细胞核 中，, 线粒体、叶绿体中也有分布,RNA主要分布在细胞质中))
eq \a\vs4\al\c1(原核,生物)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(DNA集中在 拟核 ，少量分布在细胞质,RNA分布在细胞质中))
病毒核酸为_DNA或RNA__，位于病毒的内部。
3．比较真核生物、原核生物及病毒的核酸类型，并完成表格。
4.DNA、RNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？
提示：核酸初步水解的产物和彻底水解的产物不同。
课内探究·名师点睛
1．DNA与RNA的比较
2.有关核酸的四个误区
(1)误认为真核生物细胞中只有DNA。真核生物细胞一般都有DNA和RNA，但遗传物质都是DNA。
(2)误认为核酸初步水解产物和彻底水解产物相同。核酸初步水解的产物是核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、五碳糖和碱基。
(3)误认为遗传信息只储存在DNA中。遗传信息并不只储存在DNA中，少数病毒的遗传信息储存在RNA中。
(4)误认为两种核苷酸不同一定是碱基不同。两种核苷酸不同，可能是碱基不同，也可能是五碳糖不同，还可能是碱基和五碳糖都不同。
典例剖析
典例1 下列关于核酸的说法错误的是( A )
A．DNA病毒中脱氧核糖的组成元素是C、H、O、N、P
B．由A、G、T、U四种碱基参与合成的核苷酸有6种
C．真核细胞和原核细胞的遗传物质都是DNA
D．核酸的多样性取决于核苷酸的种类、数目及排列顺序
解析： DNA含有的脱氧核糖属于糖类，其组成元素只有C、H、O，A错误；DNA中含有的碱基是A、C、G、T，RNA中含有的碱基是A、C、G、U，所以由A、G、T、U四种碱基参与合成的核苷酸有3种脱氧核苷酸和3种核糖核苷酸，共6种，B正确；核酸是遗传信息的携带者，真核细胞和原核细胞的遗传物质都是DNA，C正确；不同的核酸分子，核苷酸的种类、数目及排列顺序不同，因此核酸分子具有多样性，D正确。
变式训练❶ (2023·河南焦作高一期末)19世纪20年代，科学家发现核酸是由4种不同的碱基及五碳糖、磷酸组成的，其单体是核苷酸。如图为一条核苷链的结构示意图，下列叙述正确的是( D )
A．图中的碱基G和C之间可形成3个氢键
B．图中结构a的名称为鸟嘌呤脱氧核苷酸
C．形成化学键③需要酶参与，该过程中没有水产生
D．一条核苷酸链中，每个碱基只与一个五碳糖相连
解析： 氢键存在于两条链的碱基对之间，同一条链的两个碱基之间没有氢键，A错误；图中结构a的名称为鸟嘌呤脱氧核苷酸或鸟嘌呤核糖核苷酸，B错误；形成化学键③需要酶参与，该过程中有水产生，C错误；据图分析可知，一条核苷酸链中，每个碱基只与一个五碳糖相连，D正确。故选D。
知识点二 生物大分子以碳链为骨架
必备知识·夯实双基
1．单体和多聚体
生物大分子是由许多基本单位连接而成的，这些基本单位称为_单体__，这些生物大分子又称为单体的多聚体。
2.每一个单体都以_若干个相连的碳原子构成的碳链__为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。
3．_碳__是生命的核心元素。
4．细胞是由化学元素和化合物构成的
(1)_多糖、蛋白质、核酸__等生物大分子以碳链作为基本骨架。
(2)_糖类和脂质__提供了生命活动的重要能源。
(3)_水和无机盐__与其他物质一起，共同承担着构建细胞、参与细胞生命活动等重要功能。
(4)细胞中的化合物，_含量和比例__处在不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行。
特别提醒：脂肪不属于生物大分子是因为脂肪类化合物是由甘油和脂肪酸结合而成的，而且脂肪的分子量与蛋白质、核酸、多糖相比小很多，一般不称其为生物大分子。
活学巧练
1．构成生物大分子的单体在排列顺序上并不都具有多样性。( √ )
2．由基本单位葡萄糖组成的生物大分子都是植物细胞壁的主要成分。( × )
3．多聚体最终水解的产物不一定是单体。( √ )
深入探讨
1．请根据元素组成判断细胞内的有机物种类。
(1)只含C、H、O→_糖类、脂肪或固醇类__。
(2)除C、H、O、N外，有的还含有S→_蛋白质__。
(3)只含有C、H、O、N、P→_磷脂或核酸等__。
2．组成细胞的化合物，具有物种特异性的物质有哪些？
提示：具有物种特异性的物质是蛋白质和核酸。
3．核酸和多糖都是由单体组成的多聚体，为什么核酸能储存遗传信息而多糖不能？尝试从二者的分子组成角度进行分析。
提示：每种核酸都由四种核苷酸组成，可通过核苷酸的排列顺序储存大量遗传信息；而淀粉、糖原和纤维素等多糖的单体均为葡萄糖，排列顺序不具有多样性，无法储存大量遗传信息。
课内探究·名师点睛
生物大分子的连接方式判断
(1)若该图为一段肽链结构模式图，则1表示中心碳原子，2表示“”结构，在人体中的3的种类最多可达21种。
(2)若该图为一条核苷酸链结构模式图，则1表示五碳糖，2表示磷酸，3表示含氮碱基。
典例剖析
典例2 生物大分子通常是由一定的基本结构单位，按一定的排列顺序和连接方式形成的多聚体，如图所示为某多聚体的结构示意图，下列表述正确的是( B )
A．若该图为一段肽链的结构模式图，则1表示肽键，2表示中心碳原子，3的种类约有20种
B．若该图为一段RNA的结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基团，3的种类有4种
C．若该图为一段单链DNA的结构模式图，则1表示磷酸基团，2表示脱氧核糖，3的种类有4种
D．若用该图表示多糖的结构模式图，其中淀粉、纤维素和糖原的单体连接方式是相同的
解析： 如果题图表示肽链结构模式图，则1表示中心碳原子，3表示R基，2表示肽键，A错误；如果题图表示RNA结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基(有4种)，B正确；如果题图表示单链DNA结构模式图，则1应表示脱氧核糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基(有4种)，C错误；淀粉、纤维素和糖原都是由葡萄糖组成的，但连接方式不同，D错误。
变式训练❷ 碳元素是组成生物体的主要元素之一，“碳是生命的最基本、最核心的元素”，这种说法的主要依据是( C )
A．每种生物大分子中碳元素的含量都最高
B．几乎每一类生物大分子都含有C、H、O三种元素
C．以碳链为骨架的生物大分子构成了细胞的基本框架
D．作为生物体内主要能源物质的糖类又称“碳水化合物”
解析： 构成细胞生命大厦基本框架的是生物大分子，生物大分子包括多糖、蛋白质、核酸等，这些有机物都是以碳链为基本骨架的，这就是“碳是生命的最基本、最核心的元素”的主要依据。
1．蛋白质和核酸的区别与联系
典例3 (2022·陕西榆林市高一期末)如图表示有关生物大分子的简要概念图，下列叙述正确的是( C )
A．若B为葡萄糖，则C在动物细胞中可能为乳糖
B．若C为RNA，则B为核糖核苷酸，A为C、H、O、N
C．若C具有催化、运输、调节、免疫等功能，则B可能为氨基酸
D．若B为脱氧核苷酸，则C只存在细胞核中
解析： 若B为葡萄糖，则C是多糖，常见的多糖有淀粉、纤维素和糖原，其中淀粉和纤维素是植物多糖，糖原是动物多糖。乳糖是动物细胞中的二糖，由葡萄糖和半乳糖组成，不是生物大分子，A错误；若C为RNA，则B为核糖核苷酸，其元素组成A是C、H、O、N、P，B错误；若C具有催化、运输、调节、免疫等功能，说明C是蛋白质，组成蛋白质的单体是氨基酸，C正确；若B为脱氧核苷酸，则C是DNA，C可以存在于叶绿体、线粒体、细胞核中，D错误。故选C。
2．DNA、RNA、蛋白质的水解产物和代谢产物
知识延伸
蛋白质、核酸的结构及种类具有物种差异性，因而可以从分子水平上，通过分析不同物种的核酸和蛋白质来判断不同物种间的亲缘关系；可以利用DNA的特异性，通过DNA鉴定技术协助侦破刑事案件或进行亲子鉴定。
典例4 下列说法正确的是( A )
A．叶肉细胞中碱基、核苷酸、五碳糖种类分别是5种、8种和2种
B．大肠杆菌细胞中含有碱基A、T、G、C的核苷酸共4种
C．组成核酸的基本单位是核糖核苷酸
D．艾滋病病毒的遗传物质在彻底水解后得到的化学物质为脱氧核苷酸
解析： 叶肉细胞中含RNA和DNA，所以碱基、核苷酸、五碳糖种类分别是5种、8种和2种，A项正确；大肠杆菌细胞中既含有DNA，又含有RNA，故含有碱基A、T、G、C的核苷酸共7种，B项错误；组成核酸的基本单位是核苷酸，C项错误；艾滋病病毒的遗传物质为RNA，初步水解产物为核糖核苷酸，彻底水解产物为核糖、含氮碱基和磷酸，D项错误。
学霸记忆
1．核酸的基本组成单位是核苷酸，一分子核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。
2．DNA和RNA共有的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)，胸腺嘧啶(T)是DNA特有的碱基，尿嘧啶(U)是RNA特有的碱基。
3．多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子，都以碳链为骨架。
1．(2022·江苏高一期末)下列物质常被公安机关用于罪犯鉴定的是( A )
A．DNA B．糖类
C．蛋白质 D．脂质
解析：DNA是人体的遗传物质。每个特定的个体其DNA分子中具有特定的碱基排列顺序，故可以进行DNA比对，DNA相似性越大，犯罪嫌疑越大，A正确；人体的糖类、(同种)蛋白质和脂质没有个体差异，不能用于罪犯鉴定，B、C、D错误；故选A。
2．如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是( D )
A．DNA与RNA的不同点只体现在②处
B．若②为核糖，则③可以是胸腺嘧啶
C．在人类免疫缺陷病毒中核苷酸共有8种
D．人体内的③有5种，②有2种
解析： 图中①②③分别是磷酸、五碳糖、含氮碱基，DNA与RNA的不同点体现在②③两处，A错误；若②为核糖，则③可以是A、U、C、G，但不可能是T(胸腺嘧啶)，B错误；人类免疫缺陷病毒是RNA病毒，只含有一种核酸，4种核苷酸，C错误；人体内有2种核酸，故有2种②和5种③，D正确。
3．下图为某种核苷酸(已知图甲的右上角部分为腺嘌呤)和某核苷酸链(图乙)示意图，请据图回答问题：
(1)图甲中该核苷酸的名称为_腺嘌呤核糖核苷酸__，该核苷酸是构成哪一种核酸的基本原料？_RNA__。
(2)请指出图甲中哪一位置上的氧去掉后便可成为合成细菌遗传物质的基本原料：_③__(填序号)。
(3)图乙中1、2、3的中文名称分别是_磷酸__、_脱氧核糖__、_胞嘧啶__。
(4)通常由图乙中_2__条图示的核苷酸链构成一个_DNA__分子。
(5)在豌豆的叶肉细胞中，由A、C、T、U 4种碱基参与构成的核苷酸共有_6__种。
解析：(1)根据③判断该核苷酸的五碳糖是核糖，因此名称为腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一。
(2)细菌的遗传物质是DNA，基本原料是脱氧核苷酸，应去掉③中的氧。
(3)图乙中1、2、3分别为磷酸、脱氧核糖、胞嘧啶。
(4)图乙中含有T，为DNA分子的一条链，DNA分子一般含有两条链。
(5)豌豆的叶肉细胞中含有DNA和RNA，因此A、C分别参与构成两种核苷酸，T、U各自参与构成一种核苷酸，共6种核苷酸。
项目
核酸
遗传物质
类型
核苷酸
种类
碱基
种类
类型
核苷酸
种类
碱基
种类
细胞
生物
真核
生物
DNA
和
RNA
_8__
_5__
DNA
4
4
原核
生物
DNA
和
RNA
8
5
_DNA__
_4__
_4__
非细
胞生
物(病毒)
DNA
病毒
DNA
4
4
_DNA__
_4__
_4__
RNA
病毒
RNA
_4__
_4__
RNA
4
4
物质
初步水解的产物
彻底水解的产物
DNA
脱氧核苷酸
脱氧核糖、磷酸、4种碱基(A、T、C、G)
RNA
核糖核苷酸
核糖、磷酸、4种碱基(A、U、C、G)
比较项目
脱氧核糖核酸
(DNA)
核糖核酸
(RNA)
基本
单位
名称
脱氧核苷酸
(4种)
核糖核苷酸
(4种)
结构图
组成
无机酸
磷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
含氮
碱基
A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)
T(胸腺嘧啶)
U(尿嘧啶)
一般结构
两条核苷酸链
一条核苷酸链
分布
主要在细胞核，线粒体、叶绿体也含有少量
主要在细胞质
单体(基本单位)
多聚体(生物大分子)
单糖
多糖
氨基酸
蛋白质
核苷酸
核酸
蛋白质
核酸
元素组成
主要由C、H、O、N组成，有的可能含S、P
只含C、H、O、N、P5种元素
组成单位
氨基酸
核苷酸eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(脱氧核苷酸(组成DNA),核糖核苷酸(组成RNA)))
单体结构通式
1分子磷酸＋1分子五碳糖＋1分子含氮碱基
分子多样性的原因
由于氨基酸的种类、数量、排列顺序，肽链的数目、盘曲、折叠方式不同，蛋白质分子多种多样
由于DNA(或RNA)分子中4种脱氧核苷酸(核糖核苷酸)的数量、排列顺序不同，DNA(或RNA)呈现出多样性
主要
功能
结构物质：胶原蛋白、肌球蛋白等
①是生物的遗传物质；
②与生物的遗传变异和蛋白质的生物合成有关
功能物质：①运输，如血红蛋白、载体；②催化，如大多数酶；③免疫，如抗体；④调节，如胰岛素、生长激素
能源物质：可以被氧化分解放能，产物有尿素、CO2和H2O等
联系
①核酸在蛋白质的合成中起控制作用；
②核酸的合成需要酶(蛋白质)的参与；
③DNA的多样性蛋白质的多样性生物的多样性
基本
单位
初步水解
产物
彻底水解
产物
代谢产物
DNA
脱氧核
苷酸
脱氧核苷
酸(4种)
磷酸、脱氧核糖、碱基(A、T、C、G)
CO2、H2O、含N废物
RNA
核糖核
苷酸
核糖核苷
酸(4种)
磷酸、核糖、碱基(A、U、C、G)
CO2、H2O、含N废物
蛋白质
氨基酸
多肽
氨基酸
CO2、H2O、尿素