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高中生物第5节 核酸是遗传信息的携带者学案设计
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这是一份高中生物第5节 核酸是遗传信息的携带者学案设计，共15页。学案主要包含了核酸的种类及其分布，结构和功能，生物大分子以碳链为骨架等内容，欢迎下载使用。
一、核酸的种类及其分布
二、结构和功能
1．结构
(1)核酸的基本组成单位——核苷酸
①脱氧核苷酸：构成DNA的基本单位，如下图。
②核糖核苷酸：构成RNA的基本单位，如下图。
(2)核酸的构成
2．功能
(1)核酸是细胞内携带遗传信息的物质。
(2)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。
3．核酸分子的多样性
(1)原因：核苷酸数目不同和排列顺序多样性。
(2)核酸中遗传信息的储存
①绝大多数生物的遗传信息储存在DNA分子中。
②部分病毒的遗传信息直接储存在RNA中，如HIV(人类免疫缺陷病毒)、SARS(严重急性呼吸综合征)病毒等。
三、生物大分子以碳链为骨架
1．生物大分子：多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子。
2．多聚体：由许多单体连接而成。
3．碳为生命的核心元素的原因：氨基酸、核苷酸、葡萄糖等单体都是以碳链为骨架形成的，单体连接成多聚体，多聚体参与细胞和生物体的形成。
(1)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。( × )
(2)DNA和RNA的不同主要体现在碱基的种类上。( × )
(3)DNA多样性的原因是核苷酸的种类、数量、排列顺序和DNA的空间结构不同。( × )
(4)蛋白质、多糖、核酸和脂质都是以碳链为骨架的生物大分子。( × )
知识点一 核酸是由核苷酸连接而成的长链
1．DNA与RNA的比较
2.生物体中核酸、核苷酸、碱基和遗传物质种类分析
3.核酸的初步水解与彻底水解的产物不同
发展素养
随着生活水平的提高，人们对营养保健品日益关注。一些厂家看准了这个市场，不断推出维生素类、卵磷脂等营养品，现在连核酸保健品都上市了。如果你是一个投资者，你会将资金投入核酸保健品的开发中吗？为什么？(科学思维——水平三)
提示：不会。因为核酸保健品所含的营养价值并不高，细胞中都含有核酸，我们日常生活的饮食已经可以提供足够的核酸，无须另外补充。
1．(2020·西安高一检测)下图是核苷酸的基本组成单位，下列叙述正确的是( )
A．若m为鸟嘌呤，则b一定是构成RNA的单体
B．若m为胸腺嘧啶，则a一定为脱氧核糖
C．若m为尿嘧啶，则RNA中不含有化合物b
D．若m为腺嘌呤，则b为腺嘌呤核糖核苷酸
解析：选B。若m为鸟嘌呤，其既能与核糖相连构成核糖核苷酸，作为RNA的基本组成单位之一，又能与脱氧核糖相连构成脱氧核苷酸，作为DNA的基本组成单位之一，A错误；胸腺嘧啶是DNA特有的碱基，只能与脱氧核糖相连，作为DNA的基本组成单位之一，B正确；若m为尿嘧啶，则只能与核糖相连构成核糖核苷酸，作为RNA的基本组成单位之一，C错误；若m为腺嘌呤，其既可以与核糖相连也可以与脱氧核糖相连，D错误。
2．(2020·山东济宁高一检测)不同生物含有的核酸种类不同，下列各种生物中关于碱基、核苷酸种类的描述，正确的是( )
解析：选B。口腔上皮细胞含有2种核酸，故其含有5种碱基、8种核苷酸；蓝细菌和乳酸菌为原核生物，也含有2种核酸，故其含有5种碱基、8种核苷酸；脊髓灰质炎病毒只含有1种核酸，故其含有4种碱基、4种核苷酸。
3．下列有关遗传信息的叙述，正确的是( )
A．遗传信息只储存在DNA分子中
B．HIV的遗传信息储存在RNA分子中
C．所有生物的DNA都具有相同的脱氧核苷酸排列顺序
D．组成DNA的脱氧核苷酸只有4种，所以连成长链时，其排列顺序是有限的
解析：选B。核酸是除了朊病毒外一切生物的遗传物质，遗传信息储存于DNA或RNA中。不同DNA中脱氧核苷酸的排列顺序是不同的。
知识点二 生物大分子以碳链为骨架
1．多聚体的组成
若干个相连的碳原子→碳链为基本骨架→单体→多聚体。
2．常见的多聚体及其单体
3.以模式图表示生物大分子多聚体的连接方式
(1)若该图为一段肽链的结构模式图，则1表示中心碳原子，2表示肽键，3的种类大约有21种。
(2)若该图为一段核酸的结构模式图，则1表示五碳糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基。
(3)若该图表示多糖的结构模式图，则1、2、3连接形成的化合物是葡萄糖。
[温馨提醒] 生物大分子≠多聚体
生物大分子是分子量达到上万或更多的有机分子，多聚体是由许多单体连接而成的。多聚体都是生物大分子，生物大分子不一定是多聚体。
发展素养
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。(科学思维——水平二、三)
提示：核酸由四种核苷酸组成，可通过核苷酸的排列顺序储存大量信息；而淀粉、糖原和纤维素等多糖的单体均为葡萄糖，无法储存大量信息。
1．下图表示细胞中一种常见的水解反应，下列化合物能发生此种反应的是( )
A．脂肪 B．蛋白质
C．淀粉 D．DNA
答案：C
2．下列关于有机分子中的单体和多聚体的叙述，正确的是 ( )
A．磷脂分子是以碳链为骨架形成的多聚体
B．淀粉和糖原的单体相同，功能也相同
C．RNA的单体是核糖，DNA的单体是脱氧核糖
D．相同氨基酸组成的蛋白质的结构、功能未必相同
解析：选D。多聚体是大分子物质，磷脂不是大分子物质；淀粉和糖原的单体都是葡萄糖，但功能不同；RNA的单体是核糖核苷酸，DNA的单体是脱氧核糖核苷酸；蛋白质的多样性取决于组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构。
[随堂检测]
1．(2020·贵州凯里一中高一期中)制作脱氧核苷酸模型时，各部件之间需要连接，下列图中连接正确的是( )
答案：C
2．(2020·黑龙江双鸭山一中高一月考)下图为某核苷酸的结构示意图，则下列相关说法正确的是( )
A．该物质是核糖核酸
B．由于碱基的不同，该物质共有4种
C．与脱氧核糖核苷酸的区别只是五碳糖不同
D．该物质由C、H、O、P四种元素组成
解析：选B。题图中的糖是核糖，所以组成的该物质是核糖核苷酸，A错误；核糖核苷酸有4种，B正确；核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸的区别在于五碳糖和碱基不同，C错误；该物质由C、H、O、N、P五种元素组成，D错误。
3．与DNA相比，RNA特有的化学组成是( )
A．核糖和尿嘧啶 B．脱氧核糖和尿嘧啶
C．核糖和胸腺嘧啶 D．脱氧核糖和胸腺嘧啶
答案：A
4．俄罗斯《消息报》2017年3月1日列出世界卫生组织日前发出的一份列有12种最危险超级细菌清单，指出这些细菌对现有抗生素产生耐药性，对人类健康构成巨大威胁。下列关于“超级细菌”细胞内DNA与RNA特点的比较的叙述，正确的是( )
A．在细胞内存在的主要部位相同
B．构成的碱基都相同
C．核苷酸之间的连接方式不同
D．构成的五碳糖不同
解析：选D。在细菌细胞内DNA主要分布在拟核中，而RNA主要分布在细胞质中，A错误；构成DNA的碱基是A、C、G、T，而构成RNA的碱基是A、C、G、U，B错误；核苷酸之间的连接方式相同，都是通过磷酸二酯键相连接的，C错误；构成DNA的五碳糖是脱氧核糖，而构成RNA的五碳糖是核糖，D正确。
5．下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
6．下图是DNA和RNA两种核酸，区分它们的方法有以下两种，回答下列问题：
(1)从成分上分析：
①图甲含有________，该核酸为DNA。
②图乙含有________，该核酸为RNA。
(2)从结构组成上分析：
①图甲具有________链结构，为DNA。
②图乙具有________链结构，为RNA。
答案：(1)T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶) (2)双 单
[课时作业]
A 合格性考试
1．(2020·济南高一检测)RNA的主要存在部位和所含的五碳糖分别是( )
A．细胞核、核糖 B．细胞质、核糖
C．细胞核、脱氧核糖 D．细胞质、脱氧核糖
答案：B
2．下列关于小麦叶肉细胞中核酸分布的叙述，错误的是( )
A．DNA只存在于细胞核中，RNA只存在于细胞质中
B．DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中
C．细胞质中也存在DNA，细胞核中也存在RNA
D．叶肉细胞中的叶绿体和线粒体中均含有少量的DNA和RNA
解析：选A。小麦叶肉细胞的细胞核和细胞质中均含有DNA和RNA两种核酸，但DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中。叶肉细胞中的叶绿体和线粒体中均含有少量的DNA和RNA。
3．组成DNA结构的基本成分是( )
①核糖 ②脱氧核糖 ③磷酸 ④腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶 ⑤胸腺嘧啶 ⑥尿嘧啶
A．①③④⑤ B．①②④⑤
C．②③④⑤ D．②③④⑥
解析：选C。DNA中含有脱氧核糖、磷酸和四种碱基(A、T、C、G)。
4．(2020·汕头高一检测)下列选项是关于核酸知识的示意图，表示正确的是( )
解析：选D。构成核酸的元素是C、H、O、N、P，DNA与RNA的五碳糖分别是脱氧核糖和核糖。
5．(2020·郑州高一期中)右图所示为核苷酸的结构模式图。下列关于核苷酸及核酸的叙述，错误的是( )
A．核苷酸的种类可以根据图中的②和③进行判断
B．彻底水解DNA，可以得到一种①、一种②和四种③
C．在人的口腔上皮细胞中，含有两种②和四种③
D．如果某种核酸中含有T，则该核酸主要分布在细胞核中
解析：选C。图中①②③分别是磷酸、五碳糖和碱基。根据五碳糖的种类和碱基的种类可判断核苷酸的种类，如果含有脱氧核糖和碱基T，则为DNA的基本组成单位——脱氧核苷酸；如果含有核糖和碱基U，则为RNA的基本组成单位——核糖核苷酸，A正确。DNA的彻底水解产物是脱氧核苷酸的三种组成成分：磷酸、脱氧核糖和碱基(A、G、C、T)，B正确。在人的口腔上皮细胞中同时含有DNA和RNA，故其中五碳糖有两种——脱氧核糖和核糖，碱基有五种——A、G、C、T、U，C错误。如果某种核酸含有T，则该核酸为DNA，DNA主要分布在细胞核中，D正确。
6．下图为某核苷酸长链的示意图，下列相关叙述错误的是( )
A．图中所示为脱氧核苷酸长链
B．2只存在于DNA中
C．3在DNA和RNA中相同
D．5只能在细胞核中找到
解析：选D。由示意图可知，该核苷酸长链含有胸腺嘧啶T，则应为脱氧核苷酸长链，则2为脱氧核糖，只存在于DNA中，3为胞嘧啶，在DNA和RNA中都有。5(脱氧核苷酸链)主要位于细胞核中，但在线粒体和叶绿体中也少量存在。
7．(2020·临沂高一检测)有关下列概念图的叙述，正确的是( )
eq \x(①)＋eq \x(②糖)＋eq \x(③磷酸)→eq \x( ④ )→eq \x(⑤DNA)
A．①表示的碱基有5种 B．②表示的是核糖
C．④表示脱氧核苷酸 D．④表示核糖核苷酸
解析：选C。由图可知，①②③组成④，④组成⑤DNA，因此①表示的含氮碱基有4种，②表示脱氧核糖，④表示脱氧核苷酸。
8.在豌豆的叶肉细胞中，含有的碱基为X种；在高粱的根尖细胞中，由A、C、T、U 4种碱基参与构成的核苷酸为Y种，则X和Y分别为( )
A．4、8 B．5、8
C．4、4 D．5、6
解析：选D。豌豆的叶肉细胞中既有DNA又有RNA，共含有5种碱基；高粱的根尖细胞中既含有DNA也含有RNA，其中A、C各可构成2种核苷酸，而碱基U和T只能分别构成1种核糖核苷酸和1种脱氧核糖核苷酸，所以A、C、T、U共构成6种核苷酸。
9．下图表示细胞内与核酸有关的物质或结构。请据图回答下列问题：
(1)细胞内的核酸包括两类：一类是_______________，简称DNA；另一类是________，简称_______。二者除在含氮碱基上有所区别外，还有_____________。
(2)e和f的关系是_______________________________________________。
(3)f被彻底水解后的产物是________(用字母表示)，元素a包括_________。
解析：(1)核酸可分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)，前者特有的是脱氧核糖和胸腺嘧啶，后者特有的是核糖和尿嘧啶。(2)图中e为核苷酸，f为核酸，e是f的基本组成单位。(3)核酸被彻底水解后的产物为磷酸、五碳糖和含氮碱基，可用字母b、c、d表示。核酸的元素组成为C、H、O、N、P。
答案：(1)脱氧核糖核酸 核糖核酸 RNA DNA中含有脱氧核糖，而RNA中含有核糖(或两者所含五碳糖不同)
(2)e是f的基本组成单位
(3)b、c、d C、H、O、N、P
10．下图是某核苷酸(图甲)与核苷酸链(图乙)示意图，据图回答下列问题：
(1)图甲的化合物名称是________________，是组成______________的基本单位。
(2)图乙所示2、3、4的名称分别是______________、______________、________________________。
(3)图乙结构中的核酸与另一种核酸相比较，其特有的碱基的中文名称是____________________。
解析：(1)图甲中的碱基为胞嘧啶，五碳糖为脱氧核糖，所以此化合物为胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，是组成DNA的基本单位。(2)图乙中的1、2、3为组成DNA的三种小分子，分别是磷酸、腺嘌呤、脱氧核糖，4为这三者构成的腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。(3)与另外一种核酸(RNA)相比较，DNA中特有的碱基是胸腺嘧啶。
答案：(1)胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 脱氧核糖核酸(DNA)
(2)腺嘌呤 脱氧核糖 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
(3)胸腺嘧啶
B 等级性考试
11．(2020·龙岩四校联考高一期中)研究发现一种单链RNA分子“miR140”，科学实验中发现小鼠软骨细胞缺少这种RNA分子时软骨损伤严重，下列有关“miR140”分子的说法，错误的是( )
A．“miR140”分子中含有两个游离的磷酸基团
B．“miR140”分子中一定含有糖类物质
C．“miR140”分子对生命活动有重要作用
D．“miR140”分子不是小鼠的遗传物质
解析：选A。“miR140”分子为单链RNA，故只含有一个游离的磷酸基团，A错误；“miR140”分子中含有核糖，B正确；由题意可知，“miR140”分子对生命活动有重要作用，C正确；小鼠的遗传物质是DNA，“miR140”分子为RNA，故不是小鼠的遗传物质，D正确。
12．美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛因发现RNA干扰机制而获得诺贝尔生理学或医学奖。下列关于RNA的描述，错误的是( )
A．大肠杆菌细胞中的核酸只有RNA
B．SARS病毒中的核酸只有RNA
C．RNA和DNA的基本组成单位是核苷酸
D．RNA主要分布在细胞质中
解析：选A。大肠杆菌细胞中含有DNA和RNA两种核酸，A错误；SARS病毒属于RNA病毒，其中的核酸只有RNA，B正确；RNA和DNA的基本组成单位是核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，C正确；RNA主要分布在细胞质中，D正确。
13．下图表示生物体内两种重要化合物的化学组成关系，下列相关叙述正确的是( )
A．图中大分子B由两条核糖核苷酸链构成
B．HIV的遗传信息储存在大分子B中
C．a与a之间通过氢键相连接，b与b之间通过磷酸二酯键相连接
D．a的种类约有21种，b的种类为8种
解析：选B。HIV的成分是蛋白质和RNA；分析图可知，a是氨基酸，A是蛋白质，b是核糖核苷酸，B是RNA，RNA由一条核糖核苷酸链构成，A错误；HIV的遗传信息储存在大分子RNA中，B正确；氨基酸之间通过肽键相连接，核苷酸之间通过磷酸二酯键相连接，C错误；生物体内组成蛋白质的氨基酸的种类约有21种，核糖核苷酸的种类为4种，D错误。
14．下图是构成核酸的两种核苷酸及由它们形成的核苷酸链。下列有关叙述错误的是( )
A．甲和乙中共同的碱基有3种
B．若丙中N为T，则丙的基本组成单位是甲
C．若丙中N为U，则丙的基本组成单位是乙
D．HIV的遗传物质的基本组成单位是甲
解析：选D。分析比较甲、乙两结构，可确定甲为脱氧核苷酸，乙为核糖核苷酸，二者碱基中都有A、G、C，A正确；若丙中N为T，则丙为DNA的一条脱氧核苷酸链，其基本组成单位是甲，B正确；若丙中N为U，则丙为RNA，其基本组成单位是乙，C正确；HIV的遗传物质的基本单位是核糖核苷酸，即乙，D错误。
15．糖类是生物体生命活动的主要能源物质，蛋白质是一切生命活动的体现者。请据图分析回答下列问题：
(1)如果某种单糖A为果糖，则它与葡萄糖缩合失去1分子水后形成的物质是__________。如果某种单糖A经缩合反应形成的物质可作为动物细胞中储存能量的物质，则该储能物质是________；如果缩合反应形成的物质作为植物细胞壁的组成成分之一，则形成的物质是______________。
(2)如果某种单糖A与磷酸和碱基结合形成某物质，其中碱基是尿嘧啶，则形成的物质名称为______________________；如果某种单糖A与磷酸和碱基结合形成某物质，其中的碱基是胸腺嘧啶，则某种单糖A是________________。
(3)由比较长的肽链断裂为短肽的过程中，新形成的氨基和羧基中的氢和氧来自______，所需能量主要由____(填物质)提供。蛋白质功能具有多样性，从分子水平上分析，直接原因是______________________________。
解析：(1)一分子果糖与一分子葡萄糖形成的是蔗糖分子；动物细胞中的储能物质是糖原；植物细胞壁的组成成分纤维素是多糖。(2)尿嘧啶只存在于RNA中，所以由单糖A与磷酸和尿嘧啶形成的物质只能是尿嘧啶核糖核苷酸；同理，由单糖A与磷酸和胸腺嘧啶形成的物质只能是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，此时的单糖A是脱氧核糖。(3)由比较长的肽链断裂为短肽的过程中，必须断裂的化学键是肽键，其中的氢和氧来自水分子。蛋白质功能多样性的直接原因是各种蛋白质的分子结构不同。
答案：(1)蔗糖 糖原 纤维素
(2)尿嘧啶核糖核苷酸 脱氧核糖
(3)水 糖类 各种蛋白质的分子结构不同
16．已知流感病毒只含有一种核酸，现欲探究H5N1亚型病毒的核酸是DNA还是RNA。某实验小组进行了如下实验：
材料用具：显微注射器、H5N1亚型病毒的核酸提取液、活鸡胚、DNA水解酶、RNA水解酶。
(1)选用活鸡胚的理由是___________________________________________。
(2)选用DNA水解酶的理由是______________________________________。
实验步骤：
①把H5N1亚型病毒核酸提取液分成相同的三组，分别用______________处理其中两组核酸提取液。
②取等量的活鸡胚分成A、B、C三组，用显微注射技术向A组注射H5N1亚型病毒的核酸提取液，再分别向B、C两组活鸡胚中注射有关物质。
③分别从培养后的活鸡胚中抽取出样品，检测是否产生H5N1亚型病毒。
预测实验结果及分析：
①A组样品检测中含有H5N1亚型病毒。
②给B组活鸡胚注射的物质是__________________，若样品检测无H5N1亚型病毒产生，则________是其遗传物质。
③给C组活鸡胚注射的物质是__________________，若样品检测无H5N1亚型病毒产生，则________是其遗传物质。
答案：(1)病毒只能寄生在活细胞中，用活鸡胚作实验材料比用其他活的鸟类成体或胚胎更方便、更经济
(2)如果H5N1亚型病毒的核酸提取液中含有DNA，用DNA水解酶处理核酸提取液，会使DNA分解而不能再复制，就不会在活鸡胚细胞内产生H5N1亚型病毒
实验步骤：
①等量的相同浓度的DNA水解酶和RNA水解酶
预测实验结果及分析：
②核酸提取液＋DNA水解酶 DNA
③核酸提取液＋RNA水解酶 RNA
课标要求
核心素养
素养对接
素养水平
1.说出核酸的种类及其在细胞中的分布。
2．简述核酸的结构和功能。
3．说明生物大分子以碳链为基本骨架。
生命观念：核酸的结构特点决定了其能储存遗传信息。
水平一
科学思维：总结糖类、脂肪、蛋白质和核酸结构的共性，归纳出碳链是生物大分子的骨架，从而认同“碳是生命的核心元素”。
水平二、三
项目
DNA
RNA
中文名
脱氧核糖核酸
核糖核酸
主要元素组成
C、H、O、N、P
C、H、O、N、P
含氮碱基
A、C、G、T
A、C、G、U
五碳糖
脱氧核糖
核糖
一般结构
两条脱氧核苷酸链
一条核糖核苷酸链
存在部位
主要在细胞核中，少量存在于线粒体和叶绿体中
主要在细胞质中
生物类型
核酸
核苷酸
碱基
遗传物质
举例
真核生物和原核生物
DNA和RNA
8种
5种
DNA
细菌、人等
病毒
只含DNA
4种
4种
DNA
T2噬菌体
只含RNA
4种
4种
RNA
烟草花叶病毒
A
B
C
D
口腔上皮细胞
蓝细菌
脊髓灰质炎病毒
乳酸菌
碱基
5种
5种
4种
8种
核苷酸
5种
8种
8种
8种
单体
多聚体
单糖
多糖
氨基酸
蛋白质
核苷酸
核酸
核心知识小结
[要点回眸]
[答题必备]
真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，少量分布于线粒体和叶绿体中，RNA主要分布在细胞质中。
核酸的基本单位是核苷酸，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。
DNA和RNA共有的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)，胸腺嘧啶(T)是DNA特有的碱基，尿嘧啶(U)是RNA特有的碱基。
核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要作用。
蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的基本单位分别是氨基酸、核苷酸、单糖。
多聚体是由许多单体相互连接构成的生物大分子。
由于碳原子在组成生物大分子中具有重要的作用，所以说“碳是生命的核心元素”。
一、核酸的种类及其分布
二、结构和功能
1．结构
(1)核酸的基本组成单位——核苷酸
①脱氧核苷酸：构成DNA的基本单位，如下图。
②核糖核苷酸：构成RNA的基本单位，如下图。
(2)核酸的构成
2．功能
(1)核酸是细胞内携带遗传信息的物质。
(2)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。
3．核酸分子的多样性
(1)原因：核苷酸数目不同和排列顺序多样性。
(2)核酸中遗传信息的储存
①绝大多数生物的遗传信息储存在DNA分子中。
②部分病毒的遗传信息直接储存在RNA中，如HIV(人类免疫缺陷病毒)、SARS(严重急性呼吸综合征)病毒等。
三、生物大分子以碳链为骨架
1．生物大分子：多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子。
2．多聚体：由许多单体连接而成。
3．碳为生命的核心元素的原因：氨基酸、核苷酸、葡萄糖等单体都是以碳链为骨架形成的，单体连接成多聚体，多聚体参与细胞和生物体的形成。
(1)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。( × )
(2)DNA和RNA的不同主要体现在碱基的种类上。( × )
(3)DNA多样性的原因是核苷酸的种类、数量、排列顺序和DNA的空间结构不同。( × )
(4)蛋白质、多糖、核酸和脂质都是以碳链为骨架的生物大分子。( × )
知识点一 核酸是由核苷酸连接而成的长链
1．DNA与RNA的比较
2.生物体中核酸、核苷酸、碱基和遗传物质种类分析
3.核酸的初步水解与彻底水解的产物不同
发展素养
随着生活水平的提高，人们对营养保健品日益关注。一些厂家看准了这个市场，不断推出维生素类、卵磷脂等营养品，现在连核酸保健品都上市了。如果你是一个投资者，你会将资金投入核酸保健品的开发中吗？为什么？(科学思维——水平三)
提示：不会。因为核酸保健品所含的营养价值并不高，细胞中都含有核酸，我们日常生活的饮食已经可以提供足够的核酸，无须另外补充。
1．(2020·西安高一检测)下图是核苷酸的基本组成单位，下列叙述正确的是( )
A．若m为鸟嘌呤，则b一定是构成RNA的单体
B．若m为胸腺嘧啶，则a一定为脱氧核糖
C．若m为尿嘧啶，则RNA中不含有化合物b
D．若m为腺嘌呤，则b为腺嘌呤核糖核苷酸
解析：选B。若m为鸟嘌呤，其既能与核糖相连构成核糖核苷酸，作为RNA的基本组成单位之一，又能与脱氧核糖相连构成脱氧核苷酸，作为DNA的基本组成单位之一，A错误；胸腺嘧啶是DNA特有的碱基，只能与脱氧核糖相连，作为DNA的基本组成单位之一，B正确；若m为尿嘧啶，则只能与核糖相连构成核糖核苷酸，作为RNA的基本组成单位之一，C错误；若m为腺嘌呤，其既可以与核糖相连也可以与脱氧核糖相连，D错误。
2．(2020·山东济宁高一检测)不同生物含有的核酸种类不同，下列各种生物中关于碱基、核苷酸种类的描述，正确的是( )
解析：选B。口腔上皮细胞含有2种核酸，故其含有5种碱基、8种核苷酸；蓝细菌和乳酸菌为原核生物，也含有2种核酸，故其含有5种碱基、8种核苷酸；脊髓灰质炎病毒只含有1种核酸，故其含有4种碱基、4种核苷酸。
3．下列有关遗传信息的叙述，正确的是( )
A．遗传信息只储存在DNA分子中
B．HIV的遗传信息储存在RNA分子中
C．所有生物的DNA都具有相同的脱氧核苷酸排列顺序
D．组成DNA的脱氧核苷酸只有4种，所以连成长链时，其排列顺序是有限的
解析：选B。核酸是除了朊病毒外一切生物的遗传物质，遗传信息储存于DNA或RNA中。不同DNA中脱氧核苷酸的排列顺序是不同的。
知识点二 生物大分子以碳链为骨架
1．多聚体的组成
若干个相连的碳原子→碳链为基本骨架→单体→多聚体。
2．常见的多聚体及其单体
3.以模式图表示生物大分子多聚体的连接方式
(1)若该图为一段肽链的结构模式图，则1表示中心碳原子，2表示肽键，3的种类大约有21种。
(2)若该图为一段核酸的结构模式图，则1表示五碳糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基。
(3)若该图表示多糖的结构模式图，则1、2、3连接形成的化合物是葡萄糖。
[温馨提醒] 生物大分子≠多聚体
生物大分子是分子量达到上万或更多的有机分子，多聚体是由许多单体连接而成的。多聚体都是生物大分子，生物大分子不一定是多聚体。
发展素养
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。(科学思维——水平二、三)
提示：核酸由四种核苷酸组成，可通过核苷酸的排列顺序储存大量信息；而淀粉、糖原和纤维素等多糖的单体均为葡萄糖，无法储存大量信息。
1．下图表示细胞中一种常见的水解反应，下列化合物能发生此种反应的是( )
A．脂肪 B．蛋白质
C．淀粉 D．DNA
答案：C
2．下列关于有机分子中的单体和多聚体的叙述，正确的是 ( )
A．磷脂分子是以碳链为骨架形成的多聚体
B．淀粉和糖原的单体相同，功能也相同
C．RNA的单体是核糖，DNA的单体是脱氧核糖
D．相同氨基酸组成的蛋白质的结构、功能未必相同
解析：选D。多聚体是大分子物质，磷脂不是大分子物质；淀粉和糖原的单体都是葡萄糖，但功能不同；RNA的单体是核糖核苷酸，DNA的单体是脱氧核糖核苷酸；蛋白质的多样性取决于组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构。
[随堂检测]
1．(2020·贵州凯里一中高一期中)制作脱氧核苷酸模型时，各部件之间需要连接，下列图中连接正确的是( )
答案：C
2．(2020·黑龙江双鸭山一中高一月考)下图为某核苷酸的结构示意图，则下列相关说法正确的是( )
A．该物质是核糖核酸
B．由于碱基的不同，该物质共有4种
C．与脱氧核糖核苷酸的区别只是五碳糖不同
D．该物质由C、H、O、P四种元素组成
解析：选B。题图中的糖是核糖，所以组成的该物质是核糖核苷酸，A错误；核糖核苷酸有4种，B正确；核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸的区别在于五碳糖和碱基不同，C错误；该物质由C、H、O、N、P五种元素组成，D错误。
3．与DNA相比，RNA特有的化学组成是( )
A．核糖和尿嘧啶 B．脱氧核糖和尿嘧啶
C．核糖和胸腺嘧啶 D．脱氧核糖和胸腺嘧啶
答案：A
4．俄罗斯《消息报》2017年3月1日列出世界卫生组织日前发出的一份列有12种最危险超级细菌清单，指出这些细菌对现有抗生素产生耐药性，对人类健康构成巨大威胁。下列关于“超级细菌”细胞内DNA与RNA特点的比较的叙述，正确的是( )
A．在细胞内存在的主要部位相同
B．构成的碱基都相同
C．核苷酸之间的连接方式不同
D．构成的五碳糖不同
解析：选D。在细菌细胞内DNA主要分布在拟核中，而RNA主要分布在细胞质中，A错误；构成DNA的碱基是A、C、G、T，而构成RNA的碱基是A、C、G、U，B错误；核苷酸之间的连接方式相同，都是通过磷酸二酯键相连接的，C错误；构成DNA的五碳糖是脱氧核糖，而构成RNA的五碳糖是核糖，D正确。
5．下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
6．下图是DNA和RNA两种核酸，区分它们的方法有以下两种，回答下列问题：
(1)从成分上分析：
①图甲含有________，该核酸为DNA。
②图乙含有________，该核酸为RNA。
(2)从结构组成上分析：
①图甲具有________链结构，为DNA。
②图乙具有________链结构，为RNA。
答案：(1)T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶) (2)双 单
[课时作业]
A 合格性考试
1．(2020·济南高一检测)RNA的主要存在部位和所含的五碳糖分别是( )
A．细胞核、核糖 B．细胞质、核糖
C．细胞核、脱氧核糖 D．细胞质、脱氧核糖
答案：B
2．下列关于小麦叶肉细胞中核酸分布的叙述，错误的是( )
A．DNA只存在于细胞核中，RNA只存在于细胞质中
B．DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中
C．细胞质中也存在DNA，细胞核中也存在RNA
D．叶肉细胞中的叶绿体和线粒体中均含有少量的DNA和RNA
解析：选A。小麦叶肉细胞的细胞核和细胞质中均含有DNA和RNA两种核酸，但DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中。叶肉细胞中的叶绿体和线粒体中均含有少量的DNA和RNA。
3．组成DNA结构的基本成分是( )
①核糖 ②脱氧核糖 ③磷酸 ④腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶 ⑤胸腺嘧啶 ⑥尿嘧啶
A．①③④⑤ B．①②④⑤
C．②③④⑤ D．②③④⑥
解析：选C。DNA中含有脱氧核糖、磷酸和四种碱基(A、T、C、G)。
4．(2020·汕头高一检测)下列选项是关于核酸知识的示意图，表示正确的是( )
解析：选D。构成核酸的元素是C、H、O、N、P，DNA与RNA的五碳糖分别是脱氧核糖和核糖。
5．(2020·郑州高一期中)右图所示为核苷酸的结构模式图。下列关于核苷酸及核酸的叙述，错误的是( )
A．核苷酸的种类可以根据图中的②和③进行判断
B．彻底水解DNA，可以得到一种①、一种②和四种③
C．在人的口腔上皮细胞中，含有两种②和四种③
D．如果某种核酸中含有T，则该核酸主要分布在细胞核中
解析：选C。图中①②③分别是磷酸、五碳糖和碱基。根据五碳糖的种类和碱基的种类可判断核苷酸的种类，如果含有脱氧核糖和碱基T，则为DNA的基本组成单位——脱氧核苷酸；如果含有核糖和碱基U，则为RNA的基本组成单位——核糖核苷酸，A正确。DNA的彻底水解产物是脱氧核苷酸的三种组成成分：磷酸、脱氧核糖和碱基(A、G、C、T)，B正确。在人的口腔上皮细胞中同时含有DNA和RNA，故其中五碳糖有两种——脱氧核糖和核糖，碱基有五种——A、G、C、T、U，C错误。如果某种核酸含有T，则该核酸为DNA，DNA主要分布在细胞核中，D正确。
6．下图为某核苷酸长链的示意图，下列相关叙述错误的是( )
A．图中所示为脱氧核苷酸长链
B．2只存在于DNA中
C．3在DNA和RNA中相同
D．5只能在细胞核中找到
解析：选D。由示意图可知，该核苷酸长链含有胸腺嘧啶T，则应为脱氧核苷酸长链，则2为脱氧核糖，只存在于DNA中，3为胞嘧啶，在DNA和RNA中都有。5(脱氧核苷酸链)主要位于细胞核中，但在线粒体和叶绿体中也少量存在。
7．(2020·临沂高一检测)有关下列概念图的叙述，正确的是( )
eq \x(①)＋eq \x(②糖)＋eq \x(③磷酸)→eq \x( ④ )→eq \x(⑤DNA)
A．①表示的碱基有5种 B．②表示的是核糖
C．④表示脱氧核苷酸 D．④表示核糖核苷酸
解析：选C。由图可知，①②③组成④，④组成⑤DNA，因此①表示的含氮碱基有4种，②表示脱氧核糖，④表示脱氧核苷酸。
8.在豌豆的叶肉细胞中，含有的碱基为X种；在高粱的根尖细胞中，由A、C、T、U 4种碱基参与构成的核苷酸为Y种，则X和Y分别为( )
A．4、8 B．5、8
C．4、4 D．5、6
解析：选D。豌豆的叶肉细胞中既有DNA又有RNA，共含有5种碱基；高粱的根尖细胞中既含有DNA也含有RNA，其中A、C各可构成2种核苷酸，而碱基U和T只能分别构成1种核糖核苷酸和1种脱氧核糖核苷酸，所以A、C、T、U共构成6种核苷酸。
9．下图表示细胞内与核酸有关的物质或结构。请据图回答下列问题：
(1)细胞内的核酸包括两类：一类是_______________，简称DNA；另一类是________，简称_______。二者除在含氮碱基上有所区别外，还有_____________。
(2)e和f的关系是_______________________________________________。
(3)f被彻底水解后的产物是________(用字母表示)，元素a包括_________。
解析：(1)核酸可分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)，前者特有的是脱氧核糖和胸腺嘧啶，后者特有的是核糖和尿嘧啶。(2)图中e为核苷酸，f为核酸，e是f的基本组成单位。(3)核酸被彻底水解后的产物为磷酸、五碳糖和含氮碱基，可用字母b、c、d表示。核酸的元素组成为C、H、O、N、P。
答案：(1)脱氧核糖核酸 核糖核酸 RNA DNA中含有脱氧核糖，而RNA中含有核糖(或两者所含五碳糖不同)
(2)e是f的基本组成单位
(3)b、c、d C、H、O、N、P
10．下图是某核苷酸(图甲)与核苷酸链(图乙)示意图，据图回答下列问题：
(1)图甲的化合物名称是________________，是组成______________的基本单位。
(2)图乙所示2、3、4的名称分别是______________、______________、________________________。
(3)图乙结构中的核酸与另一种核酸相比较，其特有的碱基的中文名称是____________________。
解析：(1)图甲中的碱基为胞嘧啶，五碳糖为脱氧核糖，所以此化合物为胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，是组成DNA的基本单位。(2)图乙中的1、2、3为组成DNA的三种小分子，分别是磷酸、腺嘌呤、脱氧核糖，4为这三者构成的腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。(3)与另外一种核酸(RNA)相比较，DNA中特有的碱基是胸腺嘧啶。
答案：(1)胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 脱氧核糖核酸(DNA)
(2)腺嘌呤 脱氧核糖 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
(3)胸腺嘧啶
B 等级性考试
11．(2020·龙岩四校联考高一期中)研究发现一种单链RNA分子“miR140”，科学实验中发现小鼠软骨细胞缺少这种RNA分子时软骨损伤严重，下列有关“miR140”分子的说法，错误的是( )
A．“miR140”分子中含有两个游离的磷酸基团
B．“miR140”分子中一定含有糖类物质
C．“miR140”分子对生命活动有重要作用
D．“miR140”分子不是小鼠的遗传物质
解析：选A。“miR140”分子为单链RNA，故只含有一个游离的磷酸基团，A错误；“miR140”分子中含有核糖，B正确；由题意可知，“miR140”分子对生命活动有重要作用，C正确；小鼠的遗传物质是DNA，“miR140”分子为RNA，故不是小鼠的遗传物质，D正确。
12．美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛因发现RNA干扰机制而获得诺贝尔生理学或医学奖。下列关于RNA的描述，错误的是( )
A．大肠杆菌细胞中的核酸只有RNA
B．SARS病毒中的核酸只有RNA
C．RNA和DNA的基本组成单位是核苷酸
D．RNA主要分布在细胞质中
解析：选A。大肠杆菌细胞中含有DNA和RNA两种核酸，A错误；SARS病毒属于RNA病毒，其中的核酸只有RNA，B正确；RNA和DNA的基本组成单位是核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，C正确；RNA主要分布在细胞质中，D正确。
13．下图表示生物体内两种重要化合物的化学组成关系，下列相关叙述正确的是( )
A．图中大分子B由两条核糖核苷酸链构成
B．HIV的遗传信息储存在大分子B中
C．a与a之间通过氢键相连接，b与b之间通过磷酸二酯键相连接
D．a的种类约有21种，b的种类为8种
解析：选B。HIV的成分是蛋白质和RNA；分析图可知，a是氨基酸，A是蛋白质，b是核糖核苷酸，B是RNA，RNA由一条核糖核苷酸链构成，A错误；HIV的遗传信息储存在大分子RNA中，B正确；氨基酸之间通过肽键相连接，核苷酸之间通过磷酸二酯键相连接，C错误；生物体内组成蛋白质的氨基酸的种类约有21种，核糖核苷酸的种类为4种，D错误。
14．下图是构成核酸的两种核苷酸及由它们形成的核苷酸链。下列有关叙述错误的是( )
A．甲和乙中共同的碱基有3种
B．若丙中N为T，则丙的基本组成单位是甲
C．若丙中N为U，则丙的基本组成单位是乙
D．HIV的遗传物质的基本组成单位是甲
解析：选D。分析比较甲、乙两结构，可确定甲为脱氧核苷酸，乙为核糖核苷酸，二者碱基中都有A、G、C，A正确；若丙中N为T，则丙为DNA的一条脱氧核苷酸链，其基本组成单位是甲，B正确；若丙中N为U，则丙为RNA，其基本组成单位是乙，C正确；HIV的遗传物质的基本单位是核糖核苷酸，即乙，D错误。
15．糖类是生物体生命活动的主要能源物质，蛋白质是一切生命活动的体现者。请据图分析回答下列问题：
(1)如果某种单糖A为果糖，则它与葡萄糖缩合失去1分子水后形成的物质是__________。如果某种单糖A经缩合反应形成的物质可作为动物细胞中储存能量的物质，则该储能物质是________；如果缩合反应形成的物质作为植物细胞壁的组成成分之一，则形成的物质是______________。
(2)如果某种单糖A与磷酸和碱基结合形成某物质，其中碱基是尿嘧啶，则形成的物质名称为______________________；如果某种单糖A与磷酸和碱基结合形成某物质，其中的碱基是胸腺嘧啶，则某种单糖A是________________。
(3)由比较长的肽链断裂为短肽的过程中，新形成的氨基和羧基中的氢和氧来自______，所需能量主要由____(填物质)提供。蛋白质功能具有多样性，从分子水平上分析，直接原因是______________________________。
解析：(1)一分子果糖与一分子葡萄糖形成的是蔗糖分子；动物细胞中的储能物质是糖原；植物细胞壁的组成成分纤维素是多糖。(2)尿嘧啶只存在于RNA中，所以由单糖A与磷酸和尿嘧啶形成的物质只能是尿嘧啶核糖核苷酸；同理，由单糖A与磷酸和胸腺嘧啶形成的物质只能是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，此时的单糖A是脱氧核糖。(3)由比较长的肽链断裂为短肽的过程中，必须断裂的化学键是肽键，其中的氢和氧来自水分子。蛋白质功能多样性的直接原因是各种蛋白质的分子结构不同。
答案：(1)蔗糖 糖原 纤维素
(2)尿嘧啶核糖核苷酸 脱氧核糖
(3)水 糖类 各种蛋白质的分子结构不同
16．已知流感病毒只含有一种核酸，现欲探究H5N1亚型病毒的核酸是DNA还是RNA。某实验小组进行了如下实验：
材料用具：显微注射器、H5N1亚型病毒的核酸提取液、活鸡胚、DNA水解酶、RNA水解酶。
(1)选用活鸡胚的理由是___________________________________________。
(2)选用DNA水解酶的理由是______________________________________。
实验步骤：
①把H5N1亚型病毒核酸提取液分成相同的三组，分别用______________处理其中两组核酸提取液。
②取等量的活鸡胚分成A、B、C三组，用显微注射技术向A组注射H5N1亚型病毒的核酸提取液，再分别向B、C两组活鸡胚中注射有关物质。
③分别从培养后的活鸡胚中抽取出样品，检测是否产生H5N1亚型病毒。
预测实验结果及分析：
①A组样品检测中含有H5N1亚型病毒。
②给B组活鸡胚注射的物质是__________________，若样品检测无H5N1亚型病毒产生，则________是其遗传物质。
③给C组活鸡胚注射的物质是__________________，若样品检测无H5N1亚型病毒产生，则________是其遗传物质。
答案：(1)病毒只能寄生在活细胞中，用活鸡胚作实验材料比用其他活的鸟类成体或胚胎更方便、更经济
(2)如果H5N1亚型病毒的核酸提取液中含有DNA，用DNA水解酶处理核酸提取液，会使DNA分解而不能再复制，就不会在活鸡胚细胞内产生H5N1亚型病毒
实验步骤：
①等量的相同浓度的DNA水解酶和RNA水解酶
预测实验结果及分析：
②核酸提取液＋DNA水解酶 DNA
③核酸提取液＋RNA水解酶 RNA
课标要求
核心素养
素养对接
素养水平
1.说出核酸的种类及其在细胞中的分布。
2．简述核酸的结构和功能。
3．说明生物大分子以碳链为基本骨架。
生命观念：核酸的结构特点决定了其能储存遗传信息。
水平一
科学思维：总结糖类、脂肪、蛋白质和核酸结构的共性，归纳出碳链是生物大分子的骨架，从而认同“碳是生命的核心元素”。
水平二、三
项目
DNA
RNA
中文名
脱氧核糖核酸
核糖核酸
主要元素组成
C、H、O、N、P
C、H、O、N、P
含氮碱基
A、C、G、T
A、C、G、U
五碳糖
脱氧核糖
核糖
一般结构
两条脱氧核苷酸链
一条核糖核苷酸链
存在部位
主要在细胞核中，少量存在于线粒体和叶绿体中
主要在细胞质中
生物类型
核酸
核苷酸
碱基
遗传物质
举例
真核生物和原核生物
DNA和RNA
8种
5种
DNA
细菌、人等
病毒
只含DNA
4种
4种
DNA
T2噬菌体
只含RNA
4种
4种
RNA
烟草花叶病毒
A
B
C
D
口腔上皮细胞
蓝细菌
脊髓灰质炎病毒
乳酸菌
碱基
5种
5种
4种
8种
核苷酸
5种
8种
8种
8种
单体
多聚体
单糖
多糖
氨基酸
蛋白质
核苷酸
核酸
核心知识小结
[要点回眸]
[答题必备]
真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，少量分布于线粒体和叶绿体中，RNA主要分布在细胞质中。
核酸的基本单位是核苷酸，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。
DNA和RNA共有的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)，胸腺嘧啶(T)是DNA特有的碱基，尿嘧啶(U)是RNA特有的碱基。
核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要作用。
蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的基本单位分别是氨基酸、核苷酸、单糖。
多聚体是由许多单体相互连接构成的生物大分子。
由于碳原子在组成生物大分子中具有重要的作用，所以说“碳是生命的核心元素”。
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