第2章 组成细胞的分子 第5节　核酸是遗传信息的携带者(共35张PPT)

(共35张PPT)
第5节　核酸是遗传信息的携带者
2019版生物学必修1 《分子与细胞》
同步课件
学习目标
1.通过对核酸结构的分析,阐述核酸是由核苷酸聚合而成的大分子。
2.通过分析细胞中的以碳链为骨架的复杂生物大分子,认同生命的物质性和生物界在物质组成上的统一性。
3.通过推导DNA可通过四种脱氧核苷酸的不同排列顺序来储存遗传信息,分析DNA分子的多样性。
4.简述DNA与RNA的区别及联系。
问题探究·知识生成
新知探究一　核酸的种类、结构及功能
建立概念·达成素养
问题探究
资料:新型冠状病毒是一种RNA病毒,引起的新型冠状病毒肺炎波及世界各地。肺炎链球菌和新型冠状病毒都可以使人患肺炎。
问题(1):肺炎链球菌与酵母菌在结构上的区别是什么 其遗传物质是什么
提示:肺炎链球菌为原核细胞,与酵母菌的区别是肺炎链球菌无以核膜为界限的细胞核。其遗传物质是DNA。
问题(2):肺炎链球菌和新型冠状病毒的遗传物质在空间结构上的区别是 什么
提示:肺炎链球菌的遗传物质是DNA,由两条脱氧核苷酸链构成;新型冠状病毒遗传物质是RNA,由一条核糖核苷酸链构成。
问题(3):肺炎链球菌和新型冠状病毒的遗传物质初步水解及彻底水解的产物分别是什么
提示:肺炎链球菌体内遗传物质是DNA,初步水解产物是4种脱氧核苷酸,彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和4种碱基。新型冠状病毒体内的遗传物质是RNA,初步水解产物是4种核糖核苷酸,彻底水解产物是磷酸、核糖和4种碱基。
问题(4):核酸的基本单位是什么 两种核酸在组成上有何不同 有什么功能
提示:核苷酸。DNA中含脱氧核糖和T(胸腺嘧啶),而RNA中含核糖和U(尿嘧 啶)。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。
问题(5):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存在于磷酸基团中。
问题(6):自然界中有原核生物、真核生物、病毒等,如何判定某种生物遗传信息的本质
提示:生物体内既有DNA又有RNA存在时,DNA是遗传物质;只有RNA存在时, RNA是遗传物质,如某些RNA病毒:HIV、SARS病毒等。
问题(7):从核酸的组成角度分析,核酸如何储存遗传信息
提示:核酸通过核苷酸的排列顺序储存遗传信息。
归纳总结
五碳糖
(1)核苷酸的种类和组成
核糖核苷酸
②组成
a.脱氧核糖核苷酸:构成 的基本单位。
DNA
磷酸
A、T、C、G
脱氧核糖
b.核糖核苷酸:构成 的基本单位。
(2)核酸分子的结构层次
RNA
磷酸
A、U、C、G
核糖
①写出图中各字母代表的名称:a. ;b. ;c. ; d. ;e. ;f.通常情况下是单链,一般表示 。
②组成核酸的化学元素: 。
③细胞类生物中,b有 种,c有 种。
(3)核酸的多样性
①原因:组成核酸的核苷酸的 不同和 的多样化。
②遗传信息的储存:
a.绝大多数生物的遗传信息储存在 分子中。
b.部分病毒的遗传信息储存在 中,如HIV、SARS病毒等。
(4)功能:核酸是细胞内携带 的物质,在生物体的 和蛋白质的生物 中具有极其重要的作用。
磷酸
五碳糖
含氮碱基
含氮碱基
DNA
RNA
C、H、O、N、P
2
5
数目
排列顺序
DNA
RNA
遗传信息
遗传、变异
合成
(1)细胞中DNA与RNA的比较
拓展
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 主要在细胞核中,线粒体、叶绿体内也少量含有 主要在细胞质
(2)不同生物体中核酸种类、遗传物质、碱基种类和核苷酸种类的分析
生物 类别 核酸 种类 遗传 物质 碱基 种类 核苷酸 种类 举例
真核生 物和原 核生物 DNA和 RNA DNA 5种:A、G、 C、T、U 8种 细菌、
人等
病毒 只含 DNA DNA 4种:A、G、 C、T 4种 噬菌体
只含 RNA RNA 4种:A、G、 C、U 4种 HIV
(3)DNA分子具有多样性和特异性的原因
组成DNA的脱氧核苷酸虽然只有4种,但脱氧核苷酸的数量很多,形成长链时,排列顺序就会极其多样。因此,DNA分子信息容量是巨大的,具有多样性。每个DNA分子中核苷酸的数目和排列顺序是特定的,体现了DNA分子的特异性。
即时应用
A
1.在生命活动中,蓝细菌的遗传物质在彻底水解后,得到的化学物质是 (　 　)
A.脱氧核糖、碱基、磷酸
B.氨基酸、葡萄糖、碱基
C.氨基酸、核苷酸、葡萄糖
D.核糖、碱基、磷酸
解析:蓝细菌的遗传物质是DNA,而DNA初步水解产物是脱氧核苷酸,彻底水解产物是脱氧核糖、磷酸、四种碱基(A、T、C、G)。
2.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 (　 　)
解析:组成DNA的脱氧核苷酸的结构是特定的,含氮碱基连接在脱氧核糖的1号碳原子上,磷酸连接在脱氧核糖的5号碳原子上。
C
新知探究二　生物大分子以碳链为骨架
问题探究
资料:以碳链为基本骨架的多糖、蛋白质、核酸等生物大分子,是构成细胞生命大厦的基本框架,因此科学家说“碳是生命的核心元素”“没有碳,就没有生命”。
问题(1):为什么说碳是生命的核心元素
提示:氨基酸、核苷酸、单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。生物大分子是由许多单体连接成的多聚体,因此生物大分子是以碳链为基本骨架的。
问题(2):构成核酸和蛋白质的单体分别是什么 两者在结构上有何不同
问题(3):脂肪、磷脂、固醇属于生物大分子吗
提示:脂肪是由甘油和脂肪酸结合而成的,而且脂肪的相对分子质量与蛋白质、核酸、多糖相比小很多,一般不称其为生物大分子。磷脂和固醇同样不属于生物大分子。
归纳总结
(1)生物大分子:由许多单体连接成的 。种类有 。
(2)构成生物大分子的单体:多糖的单体是 ,蛋白质的单体是 ,核酸的单体是 。
多聚体
多糖、蛋白质、核酸
单糖
氨基酸
核苷酸
组成人体的核酸和蛋白质的比较
拓展
比较项目 核酸 蛋白质
基本元素 C、H、O、N、P C、H、O、N等
单 体 名称 核苷酸 氨基酸
种类 8种 21种
结构模式图
结构 层次
分布 细胞核、细胞质 广泛分布在细胞中
主要功能 遗传信息的携带者 生命活动的主要承 担者
水解产物 核苷酸 多肽
彻底水 解产物 磷酸、五碳糖(脱氧核 糖或核糖)、含氮碱基 氨基酸
联系 核酸在蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用 即时应用
C
3.下列关于生物大分子的叙述中,正确的是(　 　)
A.蛋白质是由多个氨基酸分子通过肽链相互连接而成的大分子化合物
B.DNA是一切生物遗传信息的载体
C.蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者
D.RNA通常只有一条链,它的碱基组成与DNA完全不同
解析:氨基酸形成蛋白质的方式是脱水缩合,形成的化学键是肽键,即蛋白质是由多个氨基酸分子通过肽键相互连接而成的大分子化合物;DNA是主要的遗传物质,有些RNA病毒的遗传物质是RNA;蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者;DNA、RNA共有的碱基为A、C、G,DNA特有的碱基为T,RNA特有的碱基为U。
4.若a、b、c是组成A、B、C三种生物大分子的单体,物质A主要分布在细胞核中、物质B主要分布在细胞质中,物质C是生命活动的主要承担者,据此下列说法不正确的是(　 　)
A.人体细胞中单体a、b种类不同在于五碳糖和特有的含氮碱基不同
B.物质A彻底水解可得到6种有机化合物
C.组成人体物质C的c有21种
D.绝大多数酶的基本组成单位是c
B
解析:分析题干可知,a表示脱氧核苷酸,b表示核糖核苷酸,a、b种类不同在于五碳糖和特有的含氮碱基不同;A为DNA,彻底水解可得到磷酸、脱氧核糖、4种含氮碱基,共6种化合物,但磷酸属于无机物;C是蛋白质,蛋白质的基本单位为氨基酸,在人体中组成蛋白质的氨基酸有21种;酶的化学本质是蛋白质或RNA,绝大多数酶的本质是蛋白质,基本单位为氨基酸。
联系实际·素养落实
[科学实验探究情境]
埃博拉病毒疫苗研究结果初步发现,一种尚处于试验阶段的埃博拉病毒疫苗能给高危感染病人提供免疫保护。埃博拉病毒是一种RNA病毒,由该病毒引发的疾病的致死率很高,可达50%～90%。
知识迁移·培养能力
探究:(1)将该病毒的核酸彻底水解,能得到几种产物
提示:由于埃博拉病毒的核酸只有RNA,彻底水解后可得到磷酸、核糖及U、A、G、C四种含氮碱基,即6种产物。
(2)埃博拉病毒的碱基种类和细菌相同吗
提示:细菌含有的核酸是DNA和RNA,含有T、U、A、G、C五种碱基,所以该病毒的碱基种类和细菌的不完全相同。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.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。
2.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内,RNA主要分布在细胞质中。
3.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。
4.DNA和RNA共有的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C),DNA特有的碱基是胸腺嘧啶(T),RNA特有的碱基是尿嘧啶(U)。
随堂反馈
1.下列关于核酸的叙述中,不正确的是(　 　)
A.DNA和RNA中的五碳糖不同
B.DNA和RNA的基本单位都是核苷酸
C.HIV的遗传信息储存在RNA中
D.玉米叶肉细胞内的核酸含有4种碱基
D
解析:DNA分子中含有的五碳糖是脱氧核糖,RNA分子中含有的五碳糖是核糖;DNA和RNA的基本单位都是核苷酸,DNA基本组成单位是脱氧核苷酸,RNA的基本组成单位是核糖核苷酸;HIV只含有RNA一种核酸,因此HIV的遗传信息储存在RNA中;玉米叶肉细胞内的核酸有DNA和RNA,共含有A、U、C、G、T 5种碱基。
2.下列关于脱氧核糖核酸(DNA)分布的叙述中,错误的是(　 　)
A.人的成熟红细胞中不含DNA分子
B.人肝细胞的DNA分子主要分布在细胞核中
C.含DNA的原核细胞同时含RNA
D.细菌细胞的拟核中无DNA
D
解析:人的成熟红细胞中没有细胞核及各种细胞器,不含DNA分子;人肝细胞中DNA主要分布在细胞核中,原核细胞中可以同时含有DNA和RNA;细菌细胞的DNA主要分布于拟核中。
3.下列叙述中,哪项不是核酸的生理功能(　 　)
A.细胞内携带遗传信息的物质
B.生物的遗传物质
C.生物体进行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
C
解析:一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担者,而不是核酸。
4.如图一表示某种大分子物质的基本单位,图二表示某种化合物。下列相关叙述正确的是(　 　)
A.图一所示物质的组成元素的种类一定比图二所示物质的多
B.若图一中的③是U,则图一所示物质是尿嘧啶脱氧核苷酸
C.若用15N标记上图所示两种物质,则标记位置分别是图一中的①和图二中的②
D.若图一中的②是核糖,则图一可表示腺嘌呤核糖核苷酸
D
解析:图一所示物质为核苷酸,元素组成为C、H、O、N、P,图二所示物质为二肽,元素组成有C、H、O、N等,不同的R基携带不同的元素,决定氨基酸的种类;图一中的③为含氮碱基,如果含氮碱基为U,则图一所示物质一定是RNA的基本单位,则②一定是核糖,故图一所示物质是尿嘧啶核糖核苷酸;图一核苷酸中③含氮碱基含有N元素,图二的二肽中,①肽键中含有N元素,若用15N标记题图所示两种物质,则标记位置分别是图一中的③含氮碱基和图二中的①肽键;如果图一中的②是核糖,则含氮碱基③一定是A、G、C、U,则图一所示物质可表示腺嘌呤核糖核苷酸。
5.图1表示细胞内某些有机物的元素组成和功能关系,其中A、B代表元素,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是生物大分子,图1中X、Y、Z、P分别为构成生物大分子的基本单位。请回答下列问题。
(1)图1中X是　　　　。Ⅰ在小麦种子中主要是指　　　　。
(2)A是元素　　　　。图1中Y是　　　　　　　　(填中文名称)。
解析:(1)能源物质Ⅰ是多糖,其组成单体X是葡萄糖;小麦种子中的多糖主要是淀粉。
(2)核酸的元素组成为C、H、O、N、P,因此A代表N、P;DNA主要分布在细胞核中,因此图1中Ⅱ表示DNA,其基本组成单位Y是脱氧核糖核苷酸。
答案:(1)葡萄糖　淀粉
(2)N、P　脱氧核糖核苷酸
(3)如图2所示为某种核苷酸,已知图2的右上角部分为腺嘌呤(C5H5N5),该核苷酸的中文名称为　　　　　　 　　　　。由该核苷酸参与构成的核酸为　　　　 　　。
解析:(3)图2的右上角部分为腺嘌呤(C5H5N5),五碳糖为核糖,因此该核苷酸的中文名称为腺嘌呤核糖核苷酸,由其参与构成的核酸是RNA。
答案:(3)腺嘌呤核糖核苷酸　RNA(或核糖核酸)