高中化学苏教版（2021）选择性必修3 专题6 第二单元 第2课时　核酸的结构及生物功能（56张PPT）

(共56张PPT)
第2课时
核酸的结构及生物功能
1.能辨识核糖核酸、脱氧核糖核酸中的磷酯键，能基于氢键分析
碱基的配对原理。能说明核糖核酸、脱氧核糖核酸对于生命遗
传的意义。
2.了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。认识核
酸的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。
核心素养发展目标
内容索引
一、核酸的组成和分类
二、核酸的结构及生物功能
随堂演练
知识落实
课时
对点练
一、核酸的组成和分类
1.核酸的分类
天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同，分为 (DNA)和
(RNA)。
脱氧核糖核酸
核糖核酸
2.核酸的组成
核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物。核苷酸进一步水解得到磷酸和核苷，核苷继续水解得到戊糖和碱基。因此，核酸可以看作 、____
和 通过一定方式结合而成的生物大分子。其中的戊糖是 或____
，它们均以环状结构存在于核酸中，对应的核酸分别是__________
(RNA)和 (DNA)。转化关系如图所示：
磷酸
戊糖
碱基
核糖
脱氧
核糖
核糖核酸
脱氧核糖核酸
(1)核酸是一种无机酸(　　)
(2)核酸的性质与蛋白质相似，不会变性(　　)
(3)组成核酸的元素有C、H、O、N、P等(　　)
(4)核酸是生物小分子化合物(　　)
(5)根据组成，核酸分为DNA和RNA(　　)
正误判断
×
×
√
×
√
1.核酸完全水解的产物是_____、_____和_____，其中戊糖可以为______或_________，对应的核酸分别为_____、_____。
2.RNA水解时，只能得到 、 、 和 ；DNA水解时只能得到 、 、 和 。其中， 、
和 是DNA和RNA水解的三种相同的产物。
应用体验
磷酸
戊糖
碱基
核糖
脱氧核糖
RNA
DNA
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
尿嘧啶
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
胸腺嘧啶
腺嘧啶
鸟嘧啶
胞嘧啶
返回
二、核酸的结构及生物功能
1.核酸的三级结构
核苷酸
空间结构
双螺旋结构
2.DNA的双螺旋结构与碱基互补配对原则
在DNA的双螺旋结构中，不同的碱基通过 两两配对。碱基配对存在着严格的关系，即一条链上的碱基A与另一条链上的碱基T通过两个____
配对；同样，G和C之间通过三个 配对，这一规律称为____________
。
3.DNA、RNA的生物功能
DNA主要存在于细胞核中，是 的储存和携带者，DNA的结构决定了生物合成 的特定结构，并保证把这种特性 给下一代。RNA主要存在于细胞质中，它们以DNA为模板而形成，将DNA的遗传信息 并表达成具有特定功能的 。
氢键
氢键
氢键
碱基互补配对
原则
遗传信息
蛋白质
遗传
翻译
蛋白质
(1)核酸一般由几千到几十万个原子组成，相对分子质量可达十几万至几百万(　　)
(2)DNA是生物体遗传信息的载体、蛋白质合成的模板(　　)
(3)RNA主要存在于细胞核中，它根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成(　　)
(4)DNA分子由两条多聚核苷酸链组成，两条链平行盘绕，形成双螺旋结构(　　)
正误判断
√
√
×
√
1.DNA分子中含有哪几种碱基？它们是如何相互作用进行配对的？
深度思考
提示　DNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶；两条链上的碱基通过氢键作用，腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对，结合成碱基对，遵循碱基互补配对原则。
2.辨识DNA片段中的构成基团
(1)用碱基的代号(A、T、G、C)标出碱基的位置。
(2)找出DNA两条链直接形成氢键的元素及位置。
DNA与RNA的区别与联系
归纳总结
DNA RNA
区别 戊糖 脱氧核糖 核糖
碱基 含胸腺嘧啶 含尿嘧啶
相同 碱基 均含有：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶 磷酸 均含有磷酸 生理功能 生物体遗传信息的载体，还指挥着蛋白质的合成、细胞的分裂和制造新的细胞 根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成
返回
随堂演练　知识落实
1.(2020·四川省高三检测)化学与生活密切相关，下列说法错误的是
A.硅酸盐陶瓷化学性质稳定，耐氢氟酸、碱的腐蚀
B.“冰，水为之，而寒于水”，说明等质量的冰和水比较，冰的能量更低
C.飞沫传播病毒存在气溶胶，飞沫中有直径为1～100 nm的粒子
D.核酸检测是确认病毒类型的有效手段，核酸是高分子化合物
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解析　硅酸盐陶瓷化学性质稳定，但能与氢氟酸、 碱反应，故A错误；
“冰，水为之，而寒于水”，说明等质量的冰和水比较，冰的温度更低，冰的能量更低，故B正确；
飞沫传播病毒存在气溶胶，属于胶体，所以飞沫中有直径为1～100 nm的粒子，故C正确；
核酸是由许多核苷酸聚合成的高分子化合物，故D正确。
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2.(2020·天津高三模拟)2020年的春节期间，新冠病毒肆虐。因为核酸是生命的基础物质，是病毒的“身份证”，所以患者的确诊需要病毒的核酸检验。以下关于核酸的论述正确的是
A.核酸是核蛋白的非蛋白部分，也是由氨基酸残基组成的
B.核酸水解产物中含有磷酸、葡萄糖和碱基
C.核酸、核苷酸都是高分子化合物
D.核酸有核糖核酸和脱氧核糖核酸两类，对蛋白质的合成和生物遗传起
重要作用
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解析　核酸是由磷酸、戊糖和碱基通过一定的方式结合而成的，故A错误；
核酸水解的最终产物是磷酸、戊糖和碱基，故B错误；
核酸是高分子化合物，但核苷酸不是高分子化合物，故C错误。
4
3.下列有关核酸的叙述正确的是
A.核酸对生物体的生长繁殖、遗传变异等起着决定性作用，是生命活动
的控制者，大量存在于细胞核中
B.核酸指挥控制着蛋白质的合成、细胞的分裂，主要存在于细胞质中
C.生物体遗传信息的载体DNA，大量存在于细胞核中，决定蛋白质的合成
D.生物体遗传信息的载体RNA，大量存在于细胞质中，控制蛋白质的合成
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解析　核酸根据戊糖不同分为DNA和RNA，核酸是遗传信息的携带者，对于生物的遗传变异及蛋白质的生物合成具有重要作用。RNA主要存在于细胞质中，DNA大量存在于细胞核中，A错误；
RNA主要存在于细胞质中，根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成，B错误；
DNA大量存在于细胞核中，是生物体遗传信息的载体，决定蛋白质的合成，C正确；
生物体遗传信息的载体是DNA，D错误。
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4.如图表示DNA分子结构中的一部分，其中连接碱基A与T的是
A.肽键 B.氢键
C.磷酸酯键 D.二硫键
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解析　DNA分子结构中连接碱基A与T的是氢键。
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课 时 对 点 练
题组一　核酸的组成和分类
1.下列有关核酸的说法不正确的是
A.核酸是一类含磷的生物高分子化合物
B.RNA主要存在于细胞核中，而DNA主要存在于细胞质中
C.核酸分为脱氧核糖核酸和核糖核酸两种
D.1981年，我国科学工作者用人工方法合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸
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基础对点练
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解析　核酸是一类含磷的生物高分子化合物，故A说法正确；
DNA大量存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中，故B说法错误；
核酸分为脱氧核糖核酸和核糖核酸两种，故C说法正确；
1981年，我国科学工作者用人工方法合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸，故D说法正确。
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2.下列有关核酸的叙述正确的是
A.除病毒外，一切生物都有核酸存在
B.核酸是由C、H、O、P、N等元素组成的小分子有机物
C.核酸是生物的遗传物质
D.组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸
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解析　一般地说，病毒由核酸和蛋白质组成，A不正确；
核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的有机高分子化合物，B不正确；
核酸按戊糖的不同分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类，其中DNA的基本单位是脱氧核苷酸，D不正确。
3.下列物质中不属于高分子化合物的是
A.蛋白质 B.核酸
C.淀粉 D.硬脂酸甘油酯
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解析　蛋白质是天然高分子化合物，故不选A；
核酸是由核苷酸单体聚合而成的高分子化合物，故不选B；
淀粉是天然高分子化合物，故不选C；
硬脂酸甘油酯的相对分子质量较小，不是高分子化合物，故选D。
4.(2020·北京东城区期末)DNA完全水解后，得到的化学物质是
A.氨基酸、葡萄糖、碱基 B.脱氧核糖、碱基、磷酸
C.氨基酸、核苷酸、葡萄糖 D.核糖、碱基、磷酸
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5.下列关于核酸的叙述不正确的是
A.DNA中的戊糖是脱氧核糖，RNA中的戊糖是核糖
B.核酸中共有五种碱基
C.组成核酸的核苷酸共有四种
D.核酸是所有生物的遗传物质
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解析　核酸中共有A、G、C、T、U五种碱基；组成核酸的核苷酸共有八种，包括四种脱氧核糖核苷酸和四种核糖核苷酸。
题组二　核酸的结构和生物功能
6.核酸有两种：含核糖的是核糖核酸(RNA)，含脱氧核糖的是脱氧核糖核酸(DNA)，人类的基因组通过从细胞核里的DNA向蛋白质的合成机制发出生产蛋白质的指令运作，这些指令通过mRNA传送。核糖是合成核酸的重要原料，常见的两种核糖结构
简式为：D-核糖 ；戊醛糖CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO。
下列关于核糖的叙述不正确的是
A.戊醛糖和D-核糖互为同分异构体
B.它们都能发生酯化反应
C.戊醛糖属于单糖
D.由戊醛糖→脱氧核糖(CH2OH—CHOH—CHOH—CH2—CHO)可看成是一个氧化过程
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解析　A项，它们的分子式相同，都为C5H10O5，但结构不同，互为同分异构体；
B项，分子结构中都有羟基，能发生酯化反应；
C项，戊醛糖不能再水解，属于单糖；
D项，戊醛糖(C5H10O5)→脱氧核糖(C5H10O4)少一个氧原子，应为还原过程。
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7.下列碱基只存在于RNA而不存在于DNA的是
A.尿嘧啶 B.腺嘌呤
C.胞嘧啶 D.鸟嘌呤
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8.DNA与RNA完全水解后产物的特点是
A.部分碱基相同，戊糖相同
B.部分碱基不同，戊糖不同
C.碱基相同，戊糖不同
D.碱基不同，戊糖相同
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9.下列说法不正确的是
A.组成天然蛋白质的氨基酸几乎都是α-氨基酸
B.利用盐析可以分离和提纯蛋白质
C.DNA是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板
D.RNA主要存在于细胞核中，它根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的
合成
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解析　RNA主要存在于细胞质中，根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成；DNA主要存在于细胞核中，它是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板；盐析不改变蛋白质的生理活性，蛋白质只是暂时失去溶解性，利用多次盐析和溶解可分离、提纯蛋白质。
10.(2020·北京大兴区高三一模)如图1是脱氧核糖核酸(DNA)的结构片段，它的碱基中胞嘧啶的结构如图2，下列说法正确的是
A.脱氧核糖核酸中含有的
化学键都是不同原子形
成的极性共价键
B.2-脱氧核糖(C5H10O4)与
葡萄糖属于同系物，都能发生银镜反应
C.胞嘧啶分子式为C4H5N3O，含有的官能团只有氨基和肽键
D.脱氧核糖核酸由磷酸、2-脱氧核糖和碱基通过一定方式结合而成
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综合强化练
解析　根据脱氧核糖核酸结构可知，其中含有的化学键既有不同原子形成的极性共价键，也有碳原子之间形成的非极性共价键，A错误；
2-脱氧核糖(C5H10O4)分子中无醛基，不能发生银镜反应，B错误；
胞嘧啶分子式为C4H5N3O，含有的官能团是酰胺基、碳氮双键、碳碳双键和氨基，C错误；
根据脱氧核糖核酸结构片段示
意图可知，脱氧核糖核酸由磷
酸、2-脱氧核糖和碱基通过一
定方式结合而成，D正确。
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11.脱氧核糖核酸的结构片段如图：(其中“…”或者“……”表示氢键)
它在酶和稀盐酸中可以逐步发生水解，
下列关于该高分子的说法不正确的是
A.完全水解产物中，含有磷酸、戊糖
和碱基
B.完全水解产物的单个分子中，一定含有官能团—NH2和—OH
C.氢键对该高分子的性能有很大影响
D.其中碱基的一种结构简式为
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解析　B错，生成的戊糖、磷酸中不含—NH2；
C对，分子中存在O…H—N、N—H…N等氢键，影响高分子的性能。
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12.(2020·北京石景山区高二期末)关于下图的下列说法不正确的是
A.①代表磷酯键 B.A与T之间有2个氢键
C.G与C之间有3个氢键 D.RNA指导DNA合成蛋白质
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解析　A对，磷酸和脱氧核糖的羟基之间形成酯基，①代表磷酯键；
B、C对，DNA分子中，A和T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键；
D错，DNA指导RNA合成蛋白质。
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13.(2020·江苏南通高二期末)核酸检测为确认病毒感染提供了关键的支持性证据。某核糖核酸(RNA)的结构片段示意图如下，它在酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、碱基和某酸。下列说法不正确的是
A.核酸也可能通过人工
合成的方法得到
B.酶是有机化合物，催
化活性与温度有关
C.该核酸水解生成的碱基中含有氮元素
D.该核酸完全水解生成的酸是H3PO3
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解析　采用有机合成
反应或酶促合成反应
可进行核酸大分子的
合成，A正确；
酶的本质是有机物，绝大多数是蛋白质，极少数是RNA，RNA也是有机物，酶催化活性与温度有关，B正确；
碱基是形成核苷的含氮化合物，所以该核酸水解生成的碱基中含有氮元素，C正确；
从图中可分析，该核酸完全水解生成的酸是H3PO4，D错误。
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14.化合物G是生命体合成核酸的必需前体物质，对机体免疫功能和修复具有重要作用。化合物G 的一种合成路线如下：
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(1)化合物A中含氧官能团的名称为____和_____。
羟基
酯基
解析　根据A的结构简式，推出含氧官能团是羟基和酯基。
(2)化合物E的分子式为C5H10O3N2，其结构简式为____________；由F→G的反应类型为_________。
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取代反应
解析　对比D和F的结构简式以及E的分子式可知，D和E发生取代反应，
E中氨基上的氢原子取代D中的氯原子，推出E的结构简式为 ，
对比F和G的结构简式，NH3中氢原子取代F中氯原子的位置，发生的反应是取代反应。
(3)一定条件下F可转化为H( )，写出同时满足下列条件的
H的一种同分异构体的结构简式：_____________________________。
①能与FeCl3溶液发生显色反应；②能与盐酸反应；③分子中只含有3种不同化学环境的氢原子。
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(或 )
解析　①能和FeCl3发生显色反应，说明含有酚羟基，②能与盐酸反应，说明含有氨基或亚氨基，③只含有3种不同环境的氢原子，说明是对称结
构，因此结构简式为 或 。
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(4)已知：①RCHO
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请写出以 为原料制备 的合成路线流程图(无机试
剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)。
答案　
15.“凯式定氮法”测定奶粉中蛋白质的含量是由丹麦人约翰·凯达尔发明的，其原理是用强酸处理蛋白质样品，让样品当中的氮元素释放出来，通过测得氮元素的含量，再乘以系数6.38，即为蛋白质含量。凯式定氮法步骤如下：
①样品处理：准确称取一定质量的奶粉试样置于烧瓶中，加入稀硫酸及相应的催化剂，一定条件下充分反应，所得产物用水溶解并冷却后全部转移到容量瓶中定容。
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②碱化蒸馏：量取一定体积容量瓶中的溶液转
移至图示中的反应管中，再加入足量NaOH溶
液，塞好进样口橡皮塞。通入高温水蒸气，用
吸收剂吸收产生的氨气。
③滴定：向吸收氨气后的溶液中滴加指示剂，用标准盐酸溶液滴定至终点。
回答下列问题：
(1)样品处理的目的是_______________________________。
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解析　蛋白质中的氮元素不容易测定，从测量步骤可知样品处理的目的是把蛋白质中的氮元素转化为 。
(2)碱化蒸馏时反应的离子方程式为__________
_____________________，冷凝管中冷却水的进
水口为___(填“A”或“B”)；如何通过简单的
实验确定生成的氨气全部被水蒸气蒸出并进入锥
形瓶：_________________________________________________________
__________________。
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＋
B
取最后一滴冷凝管中流出的液体，用红色石蕊试纸(或pH试纸)检验不变蓝(或呈中性)
解析　铵根离子与氢氧根离子反应生成氨气，
则碱化蒸馏时反应的离子方程式为 ＋
OH－ NH3↑＋H2O；冷凝水与蒸汽的
流向相反时冷却效果好，所以冷凝水从B口
流入，从A口流出；根据氨气的性质分析，氨气的水溶液显碱性，取最后一滴冷凝流出液，用红色石蕊试纸(或pH试纸)检验不变蓝(或呈中性)，则证明氨全部被水蒸气蒸出并进入锥形瓶。
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(3)“凯式定氮法”测定奶粉中蛋白质的含量
灵敏度高，操作简单，缺点是____________
_____________________。
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无法确定氮元
素是否一定来自蛋白质
解析　测定原理：把蛋白质样品中的氮元素释放出来，通过测定氮元素的质量从而换算出蛋白质的含量，此方法的局限性很明显，它把样品中释放出来的氮元素全部归为蛋白质中的氮元素，若样品中含有其他含氮化合物，则无法准确测定蛋白质的含量。
(4)当奶粉含下列杂质或出现下列错误的实验操作时，会使所测蛋白质含量值“增大”的是____(填字母)。
A.含三聚氰胺( )
B.样品入口未用蒸馏水冲洗
C.第①步定容时俯视刻度线
D.滴定开始时仰视读数，滴定终点时俯视读数
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AC
解析　三聚氰胺( )含氮量高，会使计算结果中蛋白质含量
值“增大”，故A符合；
样品入口未用蒸馏水冲洗，损失了氮元素，会使计算结果中蛋白质含量值偏低，故B不符合；
第①步定容时俯视刻度线，则溶液体积偏小，会使计算结果中蛋白质含量值“增大”，故C符合；
滴定开始时仰视读数，滴定终点时俯视读数，盐酸读数偏小，会使计算结果中蛋白质含量值偏低，故D不符合。
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