高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第5节 核酸是遗传信息的携带者教学设计及反思

第5节　核酸是遗传信息的携带者

一、核酸的种类及其分布

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主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。RNA主要分布在细胞质中。

(1)真核细胞的RNA只分布在细胞质中(　　)

(2)DNA的中文名称是脱氧核糖核酸(　　)

答案　(1)×　(2)√

尝试分析核酸在不同生物中的分布状况。

提示　原核生物

真核生物

病毒核酸为DNA或RNA，位于病毒的内部。

二、核酸是由核苷酸连接而成的长链

1.核酸的组成元素只有C、H、O、N、P五种。

2.核酸的基本组成单位——核苷酸

一个核苷酸由一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸组成，其连接方式如图所示：

(1)五碳糖：核糖、脱氧核糖。

(2)含氮碱基：A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)、U(尿嘧啶)。

(3)分类

依据碱基，脱氧核苷酸和核糖核苷酸各分为4种。

3.核酸的形式

核酸中的核苷酸相连的方式如图所示：

一般情况下，在生物体的细胞中，DNA由两条脱氧核苷酸链构成，RNA由一条核糖核苷酸链构成。

4.DNA和RNA的比较

5.功能

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极其重要的作用。

(1)核酸的基本组成单位是脱氧核苷酸(　　)

(2)每一分子的核酸中都含有一分子五碳糖、一分子磷酸和一分子碱基(　　)

(3)核酸的主要组成元素是C、H、O、N，有的含有P(　　)

(4)脱氧核糖是完全不含氧元素的五碳糖(　　)

(5)DNA和RNA的区别在于组成二者的五碳糖不同，组成二者的碱基也完全不同(　　)

答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×

1.核酸初步水解和彻底水解的产物分别是什么？

提示　核酸初步水解和彻底水解的产物不同

2.研究表明，大肠杆菌中同时含有DNA和RNA，乙肝病毒只含有DNA，艾滋病病毒只含有RNA，那么这三种生物中含有的碱基种类和核苷酸种类各有几种？

提示

关键点拨　碱基种类、核苷酸种类与生物种类的关系

(1)在只有DNA或RNA的生物中(病毒)：

4种碱基＋磷酸＋1种五碳糖

(2)在同时含有DNA和RNA的生物中(细胞生物)：

5种碱基＋磷酸＋2种五碳糖

三、生物大分子以碳链为骨架

1.多糖、蛋白质、核酸等都是生物大分子，都是由许多基本的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.碳为生命核心元素的原因

氨基酸、核苷酸、葡萄糖等单体都是以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架形成的，单体连接成多聚体，多聚体参与细胞和生物体的形成，多糖、蛋白质、核酸等生物大分子构成细胞生命大厦的基本框架。

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。

(1)蛋白质、多糖、核酸和脂质都是以碳链为骨架的生物大分子(　　)

(2)多聚体的彻底水解产物都是构成它的单体(　　)

答案　(1)×　(2)×

1.(2018·承德期末)构成DNA分子的四种脱氧核苷酸的不同取决于(　　)

A.五碳糖的不同   B.碱基的种类

C.磷酸分子的多少   D.碱基对的排列顺序

答案　B

解析　核酸根据五碳糖的不同分为DNA和RNA，DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，根据碱基不同，脱氧核糖核苷酸可分为4种，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，根据碱基不同，核糖核苷酸可分为4种。故构成DNA分子的4种脱氧核苷酸的不同取决于碱基的种类。

2.(2019·太原高一检测)如图表示生物体内核苷酸的模式图，下列说法正确的是(　　)

A.DNA和RNA的不同点只在b方面

B.DNA和RNA中的a表示的含义不同

C.DNA中特有的c为T

D.人体内的c有4种，b有2种

答案　C

解析　图中a为磷酸，b为五碳糖、c为含氮碱基。DNA和RNA的不同体现在五碳糖和含氮碱基两方面，A错误；DNA和RNA中的磷酸相同，B错误；DNA中特有的碱基为T，C正确；人体内的碱基有5种，五碳糖有2种，D错误。

3.如图为DNA和RNA化学成分的比较概念图，图中阴影部分表示(　　)

A.脱氧核糖、鸟嘌呤、腺嘌呤、磷酸

B.胸腺嘧啶、腺嘌呤、磷酸

C.核糖、脱氧核糖、磷酸

D.胞嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤、磷酸

答案　D

解析　分析图形可知阴影部分是DNA和RNA共同含有的，DNA中含有的是脱氧核糖，RNA中含有的是核糖，A、C错误；胸腺嘧啶是DNA特有的碱基，B错误；胞嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤和磷酸是DNA和RNA共同含有的，D正确。

4.(2018·辽宁大连期中)生物大分子在生物体生命活动中具有重要的作用。碳原子本身的化学性质，使它能够通过化学键与其他原子连接成链状或环状，从而形成生物大分子。以上事实可以说明(　　)

①碳元素参与生物体内所有化合物的组成　②地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的　③碳元素是各种化合物中含量最多的元素　④碳元素是构成生物体内有机化合物的基本元素

A.②③④   B.③④

C.②④   D.①②④

答案　C

解析　碳元素是生命的核心元素，地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的，②正确；碳元素是构成生物体内有机化合物的基本元素，④正确；碳元素参与生物体内所有有机化合物的组成，有些化合物中不含有碳元素，如水，①错误；碳元素不一定是各种化合物中含量最多的元素，③错误。

5.如图为大肠杆菌DNA分子结构的一条脱氧核苷酸长链，请据图回答下列问题：

(1)图中的a表示________，b表示________，a、b、c结合在一起的结构叫______________。c有________种。

(2)此图若为艾滋病病毒的核酸，c有哪几种？_________________________________。

答案　(1)磷酸　脱氧核糖　脱氧核苷酸　4

(2)A、G、C、U

解析　(1)图中a表示磷酸、b表示脱氧核糖、c表示碱基，有4种，即A、T、G、C。a、b和c结合在一起构成脱氧核苷酸。(2)艾滋病病毒的核酸是RNA，组成RNA的碱基有4种，即A、G、C、U。

题组一　核酸的分子组成和功能

1.(2018·开封高一上学期期中)下列核苷酸不可能属于DNA初步水解产物的是(　　)

答案　B

解析　图B为尿嘧啶核糖核苷酸，是组成RNA的原料，不可能是DNA的初步水解产物，B项符合题意。

2.(2018·石家庄高一检测)烟草花叶病毒的遗传物质(RNA)彻底水解后得到了a、b、c三种化合物，T2噬菌体的遗传物质(DNA)彻底水解后得到了a、b、d三种化合物。c、d两种化合物分别指的是(　　)

A.尿嘧啶、胸腺嘧啶   B.胸腺嘧啶、尿嘧啶

C.核糖、脱氧核糖   D.尿嘧啶、腺嘌呤

答案　C

解析　烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，T2噬菌体的遗传物质是DNA。RNA彻底水解产生磷酸、核糖、含氮碱基；DNA彻底水解产生磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。故c、d分别指核糖和脱氧核糖。

3.(2019·长沙高一检测)下列说法正确的是(　　)

A.叶肉细胞中核苷酸和五碳糖的种类分别是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.DNA与RNA的不同点只在于五碳糖和碱基的不同

答案　A

解析　叶肉细胞为真核细胞，既含有DNA又含有RNA，其中核苷酸和五碳糖的种类分别是8种和2种，A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错误；组成核酸的基本单位是核苷酸，C错误；DNA与RNA的不同点除了五碳糖和碱基的不同外，还有结构的不同，DNA一般是双链，RNA一般是单链，D错误。

4.(2018·广东佛山一中段测)根据图示判断下列相关叙述不正确的是(　　)

A.a表示的碱基有4种

B.b表示的糖类有1种

C.d表示脱氧核糖核苷酸

D.e是某些病毒的遗传物质

答案　C

解析　RNA是某些病毒(RNA病毒)的遗传物质，其基本组成单位是核糖核苷酸，核糖核苷酸由磷酸、核糖、含氮碱基组成，含氮碱基有A、U、G、C 4种，b表示的糖类是核糖，综上所述，C错误。

5.(2018·吉林延边二中高一上期末考试)如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

答案　B

解析　该物质是核糖核苷酸，不是核糖核酸，A错误；核糖核苷酸是RNA的基本组成单位，由于碱基(A、G、C、U)的不同，共有4种核糖核苷酸，B正确；与脱氧核苷酸相比，除五碳糖不同外，碱基也不完全相同，C错误；组成核苷酸的元素有C、H、O、N和P，D错误。

6.(2018·湖南益阳六中月考)用一定的方法将SARS病毒中储存遗传信息的物质彻底水解后，可得到(　　)

A.1种五碳糖   B.5种含氮碱基

C.4种核糖核苷酸   D.8种核苷酸

答案　A

解析　在SARS病毒中储存遗传信息的物质是RNA，基本组成单位是核糖核苷酸，彻底水解得到一种五碳糖——核糖，四种碱基和磷酸分子。

7.下列关于核酸的叙述中，不正确的是(　　)

A.DNA和RNA都能携带遗传信息

B.DNA和RNA的基本单位都是核苷酸

C.真核细胞的DNA只分布在细胞核内，RNA只分布在细胞质中

D.豌豆叶肉细胞内的核酸含有5种碱基

答案　C

解析　真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，细胞质中的线粒体和叶绿体中也存在少量的DNA；RNA主要分布在细胞质中。

8.(2018·湖北普通高中联考)下列叙述不是核酸的生理功能的是(　　)

A.作为遗传信息的载体存在于细胞中

B.是生物的遗传物质

C.是生物体生命活动的主要承担者

D.对生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用

答案　C

解析　核酸是细胞内携带遗传信息的物质，对生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用，A、B、D不符合题意。生物体生命活动的主要承担者是蛋白质，C符合题意。

题组二　生物大分子以碳链为骨架

9.(2018·河北保定定兴三中高一上月考)下列关于生物大分子的叙述中，不正确的是(　　)

A.生物大分子的主要功能是为细胞提供能量

B.核酸是储存遗传信息、控制蛋白质合成的生物大分子

C.淀粉、糖原、纤维素都是生物大分子

D.多糖、蛋白质等生物大分子体现了“碳是生命的核心元素”

答案　A

解析　生物大分子包括多糖、蛋白质和核酸等，细胞内糖类是主要的能源物质，A项错误；核酸中储存着遗传信息，可以控制蛋白质合成，B项正确；淀粉、糖原、纤维素是多糖，都是生物大分子，C项正确；多糖、蛋白质等生物大分子都以若干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，体现了“碳是生命的核心元素”，D项正确。

10.如图为不同化学元素组成的化合物示意图，以下说法正确的是(　　)

A.若图中①为某种化合物的基本单位，则①最可能是核苷酸

B.若②广泛分布在动物细胞内，则其一定是糖原

C.若③为生物大分子，则其彻底水解的产物最多为4种

D.④可以表示脂肪，苏丹Ⅲ染液可以将此物质染成橘黄色

答案　D

解析　若图中①为某种化合物的基本单位，则①最可能是氨基酸，A错误；若②广泛分布在动物细胞内，则其可以是糖类，最可能是葡萄糖、核糖或脱氧核糖，也可能是糖原，B错误；若③为生物大分子，则其表示核酸，其彻底水解的产物除了碱基还有五碳糖和磷酸，最多为8种，C错误；脂肪只含有C、H、O三种元素，因此④可以表示脂肪，可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，D正确。

11.(2019·湖南长郡中学月考)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肯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均有4种

C.若m为尿嘧啶，则DNA中肯定不含b这种化合物

D.若a为脱氧核糖，则由b构成的核酸初步水解得到的化合物最多有8种

答案　C

解析　若m为腺嘌呤，因为a可能是核糖也可能是脱氧核糖，故b可能是腺嘌呤脱氧核苷酸，也可能是腺嘌呤核糖核苷酸，A错误；禽流感病毒的遗传物质是RNA，因此禽流感病毒体内b有4种；幽门螺杆菌是原核生物，体内既有DNA又有RNA，因此幽门螺杆菌体内b有8种，B错误；若m为尿嘧啶，则b为尿嘧啶核糖核苷酸，为组成RNA的核苷酸之一，DNA中肯定不含有，C正确；若a为脱氧核糖，则由b构成的核酸是DNA，其初步水解得到的化合物是4种脱氧核苷酸，D错误。

12.如图是DNA和RNA组成的结构示意图，下列有关说法正确的是(　　)

A.甲型H7N9流感病毒有5种碱基和8种核苷酸

B.主要存在于硝化细菌的拟核中的核酸由5种碱基构成

C.病毒中也有上述两种核酸

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　甲型H7N9流感病毒为RNA病毒，含有A、G、C、U 4种碱基和4种核苷酸，A项错误；主要存在于硝化细菌拟核中的核酸为DNA，含有A、G、C、T 4种碱基，B项错误；病毒只有一种核酸，DNA或RNA，C项错误；DNA中含有的五碳糖为脱氧核糖，不是核糖，D项正确。

13.下图是某核苷酸(图1)与核苷酸链(图2)示意图，据图回答下列问题：

(1)图1的化合物名称是__________________________，是组成____________________的基本单位之一。

(2)图2所示2、3、4的名称分别是_______________、_____________、______________。

(3)此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________________。

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

解析　(1)图1中的碱基为胞嘧啶，五碳糖为脱氧核糖，所以为胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，是组成DNA的基本单位之一。(2)图2中的1、2、3为组成DNA的三个小分子，分别是磷酸、腺嘌呤、脱氧核糖，4为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。

14.(2018·江苏无锡期末)如图所示为两类核酸物质结构的一部分，请回答：

(1)甲为________________分子，乙为________________分子，二者的共同功能是

________________________________________________________________________。

(2)分析图中两种结构，甲和乙的区别：在结构上的区别是__________________________；

在组成上的不同是__________________________________。

(3)从物质组成上看，甲的单体是__________________，有________种；乙的单体是____________，有______种。

答案　(1)脱氧核糖核酸(DNA)　核糖核酸(RNA)　携带遗传信息，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

(2)DNA一般是双链，RNA一般是单链　DNA含有胸腺嘧啶(T)和脱氧核糖，而RNA含有尿嘧啶(U)和核糖

(3)脱氧核苷酸　4　核糖核苷酸　4

15.(2018·湖北荆州中学高三质检)如图分别表示生物体内的生物大分子的部分结构模式图，据图回答下列问题：

(1)图甲中的三种物质都是由许多单糖连接而成的，其中属于动物细胞中的物质是________，其基本单位是__________。这三种物质中，纤维素是______________的重要成分。

(2)若图乙所示化合物为RNA，其基本组成单位是______________，可用图中字母________表示，各基本单位之间是通过________(填“①”“②”或“③”)连接起来的。

(3)图丙所示化合物的名称是________，是由______种氨基酸经____________过程形成的，该化合物中有______个羧基。图中表示肽键的序号是________。

答案　(1)糖原　葡萄糖　植物细胞壁　(2)核糖核苷酸　b　②　(3)四肽　3　脱水缩合　2　③⑤⑦

解析　(1)淀粉、纤维素、糖原都是由单体葡萄糖聚合形成的多聚体，其中属于动物细胞中的物质是糖原；植物细胞壁的主要组成成分是纤维素。(2)RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，1分子核糖核苷酸由1分子磷酸、1分子含氮碱基和1分子核糖组成，即图中的b，核糖核苷酸之间通过特定的化学键连接，即图中的②。(3)图丙所示的化合物是由4个氨基酸分子脱水缩合形成的四肽；4个氨基酸的R基只有3种，因此，氨基酸的种类是3种；该化合物有2个羧基，在②和⑨处；图中表示肽键的序号是③⑤⑦。