高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2章 组成细胞的分子第5节 核酸是遗传信息的携带者学案

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2章 组成细胞的分子第5节 核酸是遗传信息的携带者学案，共10页。学案主要包含了核酸的种类及分布，核酸是由核苷酸连接而成的长链，生物大分子以碳链为骨架，4种核苷酸等内容，欢迎下载使用。

第5节 核酸是遗传信息的携带者





一、核酸的种类及分布


1．种类 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(脱氧核糖核酸，简称DNA,核糖核酸，简称RNA))


2．分布


(1)真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。


(2)RNA主要分布在细胞质中。


二、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








(2)种类 eq \b\lc\{(\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))


①脱氧核苷酸：构成DNA的基本单位。





②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


①DNA的五碳糖是脱氧核糖，而RNA的则是核糖。


②DNA特有的碱基是胸腺嘧啶(T)，而RNA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，一般由两条脱氧核苷酸链构成，RNA则是由核糖核苷酸连接而成，由一条核糖核苷酸链构成。


3．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。


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)遗传信息的储存


①脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息，DNA分子是储存、传递遗传信息的生物大分子。


②部分病毒的遗传信息储存在RNA中，如HIV、SARS病毒等。


(3)功能


①核酸是细胞内携带遗传信息的物质。


②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。


三、生物大分子以碳链为骨架


1．单体和多聚体


生物大分子是由许多基本组成单位连接而成的，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)糖类和脂质提供生命活动的重要能源。


(3)水和无机盐与其他物质一起，共同构建细胞、参与细胞生命活动。


(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。





判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)


1．DNA的全称是核糖核苷酸，RNA的全称是脱氧核糖核酸。( )


2．核酸的主要功能是携带遗传信息。( )


3．真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，RNA只分布在细胞质中。


( )


4．组成DNA和RNA中的糖类是同一种单糖。( )


5．生物的遗传信息都贮存于DNA中。( )


6．构成DNA和RNA的核苷酸共有5种。( )


7．组成核酸的单位“”的全称是胸腺嘧啶核糖核苷酸。( )


8．多糖、蛋白质和RNA都是由许多单体构成的多聚体。( )


提示：1.× DNA的全称是脱氧核糖核酸，RNA的全称是核糖核酸。


2．√


3．× RNA主要分布在细胞质中。


4．× 组成DNA的是脱氧核糖，组成RNA的是核糖。


5．× 少数病毒的遗传信息贮存于RNA中。


6．× 共有8种。


7．× 应为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。


8．√





核酸的种类、分布、结构与功能


1．DNA与RNA的比较





2．生物体中核酸、遗传物质、碱基和核苷酸种类的分析





思维拓展：某同学提出“蛋白质功能的多样性由核酸决定”，该同学的说法是否正确？说出你的理由。


提示：正确。核酸携带遗传信息，可控制蛋白质的合成。





1．由1分子磷酸、1分子碱基m和1分子化合物a构成了化合物b，如图所示，下列叙述正确的是 ( )





A．若m为腺嘌呤，则b一定为腺嘌呤脱氧核苷酸


B．在禽流感病毒、幽门螺杆菌体内b均为4种


C．若m为尿嘧啶，则DNA中一定不含b这种化合物


D．若a为脱氧核糖，则由b构成的核酸完全水解，得到的化合物最多有8种


C [若m为腺嘌呤，则b为腺嘌呤核糖核苷酸或腺嘌呤脱氧核苷酸，A错误。禽流感病毒只有RNA，不含DNA，所以b为4种核糖核苷酸；但幽门螺杆菌有DNA和RNA，所以b有8种，包括4种核糖核苷酸和4种脱氧核苷酸，B错误。若m为尿嘧啶，是RNA特有的碱基，则DNA一定不含b，C正确。若a为脱氧核糖，则由b构成的核酸完全水解，得到的化合物最多有6种：A、G、C、T 4种碱基＋脱氧核糖＋磷酸，D错误。]


2．不同生物含有的核酸种类不同。原核生物和真核生物同时含有DNA和RNA，病毒体内含有DNA或RNA。下列关于各种生物中碱基、核苷酸、五碳糖种类的描述，正确的是 ( )


B [T4噬菌体和烟草花叶病毒分别是DNA病毒和RNA病毒，体内只含一种核酸，所以都含有4种碱基(A、T、C、G或A、U、C、G)、4种核苷酸(4种脱氧核苷酸或4种核糖核苷酸)、1种五碳糖(脱氧核糖或核糖)，A、C项错误；烟草叶肉细胞和豌豆根毛细胞中都含有DNA和RNA两种核酸，其含有的碱基有5种(A、T、G、C、U)，核苷酸有8种(4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸)，五碳糖有2种(脱氧核糖和核糖)，B项正确、D项错误。]


不同生物的遗传物质


(1)有细胞结构的生物，体内同时含有DNA和RNA，但是以DNA作为遗传物质。


(2)病毒体内仅含有一种类型的核酸，DNA或者RNA，并以该核酸作为遗传物质。


生物大分子以碳链为骨架


1．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，还含有S→蛋白质。


(3)不仅含有C、H、O、N，还含有P→磷脂或核酸。


2．根据功能判断细胞内有机物的种类


(1)主要能源物质→糖类。


(2)主要储能物质→脂肪、淀粉、糖原。


(3)主要结构物质→蛋白质。


(4)贮存遗传信息的物质→DNA或RNA。


3．生物大分子初步水解与彻底水解的产物不同


(1)水解是指大分子有机物分解为小分子有机物，若得到的小分子有机物还可以水解则为初步水解，若得到的小分子有机物不能再水解则为彻底水解。


(2)大分子物质的初步水解产物和彻底水解产物。





实践应用：葡萄糖异构酶(GI)在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，科学家以脯氨酸(Pr138)替代第138位甘氨酸(Gly138)，结果突变型GI比野生型的最适反应温度提高10～12 ℃，而酶活性相同。最终，人们通过对负责编码GI的DNA重新设计，使其控制合成的蛋白质变得更符合人类的需要。


(1)从蛋白质的结构和功能的关系分析，该实例说明了


____________________________________________________


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(2)从蛋白质和核酸的关系分析，该实例说明了


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提示：(1)氨基酸的种类和排列顺序决定蛋白质特定的空间结构


(2)核酸控制蛋白质的合成





1．生物大分子又可称多聚体，它们由许多单体组成。下列有关单体与多聚体的说法正确的是 ( )


A．组成固醇的单体是胆固醇


B．脂肪的基本组成单位是脂肪酸


C．蛋白质的单体是多肽，多肽的单体是氨基酸


D．淀粉、纤维素和糖原的单体均是葡萄糖


D [胆固醇是固醇的一种，甘油和脂肪酸是脂肪的基本组成单位，A、B错误；蛋白质的单体是氨基酸，而不是多肽，C错误；淀粉、纤维素和糖原的单体均是葡萄糖，D正确。]


2．下图表示不同化学元素所组成的化合物，以下说法不正确的是( )





A.若图中①为某种多聚体的单体，则①最可能是氨基酸


B．若②存在于皮下和内脏器官周围等部位，则②最可能是脂肪


C．若③为多聚体，且能储存生物的遗传信息，则③一定是DNA


D．若④主要在人体肝脏和肌肉内合成，则④最可能是糖原


C [若①为某种多聚体的单体，则①最可能是组成蛋白质的单体氨基酸，A项正确；脂肪由C、H、O三种元素组成，且存在于皮下和内脏器官周围等部位，B项正确；若③为能储存遗传信息的大分子物质，则可能是DNA或RNA(有些病毒的遗传物质是RNA)，C项错误；④的组成元素为C、H、O，且主要在人体肝脏和肌肉内合成，故最可能是糖原，D项正确。]


[课堂小结]





1．核酸是遗传信息的携带者。下列关于核酸的叙述不正确的是( )


A．豌豆叶肉细胞内的核酸含有5种碱基


B．核酸是生物的遗传物质


C．核酸的基本组成单位是DNA和RNA


D．DNA和RNA二者所含有的五碳糖不同


C [豌豆叶肉细胞内的核酸有DNA和RNA，二者含有的碱基共有5种；核酸的基本组成单位是核苷酸；DNA和RNA二者所含有的五碳糖不同。]


2．多个核苷酸可聚合成一条核苷酸链，而多核苷酸链中含有一条由五碳糖和磷酸交替排列构成的主链(如图)。下列相关叙述正确的是 ( )





A．该多核苷酸链由磷酸、脱氧核糖和5种碱基构成


B．主链的组成元素为C、H、O、N和P


C.该多核苷酸链中含有4种核苷酸


D．主链中一个五碳糖只与一个磷酸相连


C [由题意可知，多核苷酸链由核苷酸构成，核苷酸由磷酸、五碳糖和碱基构成，图示中含有T，则该核苷酸链应为脱氧核苷酸链，其由磷酸、脱氧核糖和4种碱基构成，即该多核苷酸链含有4种脱氧核苷酸，A项错误、C项正确；主链由磷酸和脱氧核糖交替排列构成，碱基不参与主链构成，则主链的组成元素为C、H、O、P，B项错误；主链中磷酸和脱氧核糖交替相连，故链中绝大多数五碳糖可与两个磷酸相连，只有一端的一个五碳糖与一个磷酸相连，D项错误。]


3．细胞中的各种元素组成了各种生物分子，下列关于组成细胞的分子的描述，正确的是 ( )


A．碳元素是各种生物大分子中质量分数最多的元素


B．性激素、维生素D、胰岛素分子中都含有肽键


C．各种有机分子都因物种不同而存在结构差异


D．水稻细胞中由C、G、T、A参与合成的核苷酸有7种


D [碳元素不一定是生物大分子中质量分数最多的元素，如淀粉中氧元素的质量分数最多，A项错误；性激素、维生素D均属于脂质，分子中不存在肽键，B项错误；有机分子在不同物种中可能相同，如ATP，C项错误；T仅参与DNA组成，C、G、A可参与DNA和RNA的组成，因此水稻细胞中由C、G、T、A参与合成的核苷酸有7种，D项正确。]


4．生命科学常用图示表示微观物质的结构，图1～3分别表示植物细胞中常见的三种有机物，则图1～3可分别表示( )


图1 ○—□———△—○—△———◇


图2 ○—□———△—□—△—○—□—△


图3 ○—○—○—○—○—○—○—○—○—○


A．多肽、RNA、淀粉 B．DNA、RNA、纤维素


C．DNA、蛋白质、糖原 D．蛋白质、核酸、糖原


A [从图示看出，图1可能为多肽，其单体氨基酸有7种，图2可能为RNA或DNA，其单体是4种核糖核苷酸或4种脱氧核糖核苷酸，图3可能是淀粉、纤维素，其单体都是葡萄糖。]


5．下图是DNA分子逐步水解示意图，请结合图解回答下面的问题：





(1)A表示________，有________种，它们之间不同是由________不同引起的。


(2)B、C、D表示三种小分子物质。B只有一种，在RNA中也存在；C只有一种， 在RNA中不存在。B表示__________，C表示________，D表示________。


(3)当此图表示DNA分子水解时，D有________种类型；当此图表示RNA分子水解时，A有________种类型。那么，组成核酸的C有________种，基本单位共有__________种。


[解析] (1)A表示脱氧核糖核苷酸，有4种，它们之间不同是由含氮碱基不同引起的。(2)B、C、D表示三种小分子物质。B只有一种，在RNA中也存在；C只有一种， 在RNA中不存在，则B表示磷酸，C表示脱氧核糖，D表示含氮碱基。(3)当此图表示DNA分子水解时，D有4种类型；当此图表示RNA分子水解时，A有4种类型。组成核酸的C有2种，基本单位共有8种。


[答案] (1)脱氧核糖核苷酸 4 含氮碱基


(2)磷酸 脱氧核糖 含氮碱基


(3)4 4 2 8课标内容要求
核心素养对接
概述核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子。
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。
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
项目
DNA
RNA
中文名称
脱氧核糖核酸
核糖核酸
元素组成
C、H、O、N、P
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
组成成分
五碳糖
脱氧核糖
核糖
碱基
A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)
T(胸腺嘧啶)
U(尿嘧啶)
磷酸
磷酸
一般结构
两条脱氧核苷酸链
一条核糖核苷酸链
检测现象
绿色
红色
分布
主要在细胞核
主要在细胞质
生物类别
核酸种类
遗传物质
碱基种类
核苷酸种类
细胞生物
DNA和RNA
DNA
A、G、C、T、U
8种
病毒
只含DNA
DNA
A、G、C、T
4种
只含RNA
RNA
A、G、C、U
4种
选项
A
B
C
D
种类
T4噬菌体
烟草叶肉细胞
烟草花叶病毒
豌豆根毛细胞
碱基
5种
5种
4种
8种
核苷酸
5种
8种
8种
8种
五碳糖
1种
2种
2种
2种
物质
初步水解产物
彻底水解产物
DNA
脱氧核苷酸
脱氧核糖、碱基、磷酸
RNA
核糖核苷酸
核糖、碱基、磷酸
蛋白质
多肽
氨基酸
淀粉
麦芽糖
葡萄糖
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 归 纳
1.核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要作用。


2.真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，少量分布在线粒体和叶绿体中，RNA主要分布在细胞质中。


3.原核细胞的DNA主要分布在拟核中。


4.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。


5.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。


6.碳是生命的核心元素。多糖、蛋白质和核酸等生物大分子都是以碳链作为基本骨架的。


7.细胞中的化合物、含量和比例处在不断变化中，但又保持相对稳定。