【学案】 第2章　第5节　核酸是遗传信息的携带者　生物学人教版（2019） 必修1

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第5节　核酸是遗传信息的携带者
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.阐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。2.简述DNA和RNA的区别与联系。3.概述生物大分子以碳链为骨架的结构特点。 1.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。2.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。3.多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子，都以碳链为骨架。
[主干知识梳理]
一、核酸的种类、分布及结构
1．种类
2．分布：DNA主要分布于细胞核，线粒体、叶绿体内也有少量的DNA。RNA主要分布于细胞质。
3．核酸的基本组成单位——核苷酸
核苷酸的组成和种类
元素组成 C、H、O、N、P
种类(依据五碳糖不同) 脱氧核糖核苷酸(构成DNA的基本单位)
核糖核苷酸(构成RNA的基本单位)
4．核酸的形成
(1)一般情况下，DNA是由脱氧核糖核苷酸聚合成的2条脱氧核糖核苷酸链构成。
(2)一般情况下，RNA是由核糖核苷酸聚合成的1条核糖核苷酸链构成。
5．核酸的信息储存
(1)绝大多数生物其遗传信息储存在DNA分子中。
(2)部分病毒的遗传信息直接储存在RNA中。
6．核酸的功能
(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。
二、生物大分子以碳链为骨架
1．生物大分子：多糖、蛋白质、核酸等都是生物大分子。
2．单体：生物大分子的基本单位称为单体。
3．多聚体：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。
[边角知识发掘]
1．结合下图和教材P35图2 15，归纳总结核苷酸种类的判断方法：
(1)根据五碳糖的种类进行判断
①图甲的五碳糖是核糖，该核苷酸为核糖核苷酸。
②图乙的五碳糖是脱氧核糖，该核苷酸为脱氧核糖核苷酸。
(2)根据碱基种类进行判断
①图甲中含有U，该核苷酸为核糖核苷酸。
②图乙中含有T，该核苷酸为脱氧核糖核苷酸。
2．下图表示生物大分子多聚体的连接方式，请结合下图和教材P36图2 17，回答有关问题：
(1)若该图为一段肽链结构模式图，则1表示中心碳原子，2表示肽键，3的种类大约有种。
(2)若该图为一段核酸结构模式图，则1表示五碳糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基。
(3)若该图表示多糖结构模式图，则1、2、3连接形成的化合物是葡萄糖。
新知探究一　核酸的结构和功能
[在探究中学]
[任务驱动]　
1．据DNA和RNA两种核酸的图示，掌握区分二者的两种方法
(1)看成分
①图甲含有T(胸腺嘧啶)，该核酸为DNA。
②图乙含有U(尿嘧啶)，该核酸为RNA。
(2)看结构
①图甲具有双链结构，为DNA。
②图乙具有单链结构，为RNA。
2．生物种类与核酸、核苷酸和含氮碱基等的关系
(1)鱼体内的遗传物质含有几种碱基、几种五碳糖？
提示：有A、T、G、C四种含氮碱基，一种五碳糖即脱氧核糖。
(2)大肠杆菌体内由A、G、U三种碱基组成的核苷酸有几种？
提示：5种，包括3种核糖核苷酸，2种脱氧核苷酸。
3．核酸的水解产物
核酸初步水解和彻底水解的产物分别是什么？
提示：
物质 初步水解 彻底水解
DNA 脱氧核糖核苷酸 磷酸、脱氧核糖和碱基
RNA 核糖核苷酸 磷酸、核糖和碱基
[师说重难]　
1．DNA和RNA的比较
比较项目 DNA RNA
组成单位
组成 无机酸 磷酸
五碳糖 脱氧核糖 核糖
含氮碱基 特有T 特有U
共有A、G、C
分布 主要分布于细胞核中，其次是线粒体、叶绿体中 主要分布于细胞质中
功能 遗传物质 遗传物质(某些病毒)，传递遗传信息，催化作用(某些酶)
2.生物体内的五碳糖、核苷酸种类与生物种类的关系
①在只有DNA或RNA的生物中，只含有：
4种核苷酸
②在同时含有DNA和RNA的生物中，则含有：
8种核苷酸
[在应用中悟]
[典例1]　在生命活动中，新冠病毒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]　核酸是一类高分子化合物，其基本组成单位是核苷酸。一个核苷酸分子完全水解后得到一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮碱基。新冠病毒为RNA病毒，只含有RNA一种核酸，因此其遗传物质彻底水解后，得到的化学物质为核糖、碱基、磷酸。
[答案]　D
[典例2]　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
[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；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；一种病毒只有一种核酸，是DNA或RNA；DNA中含有的五碳糖为脱氧核糖，不是核糖。
[答案]　D
[在训练中评]
1．下列对一条核苷酸链的说法不合理的是(　　)
A．碱基C和碱基G的数目可不相等
B．组成核苷酸的糖是五碳糖
C．磷酸基团与碱基相连接
D．可由四种核糖核苷酸组成
解析：选C　一条核苷酸链中不发生碱基互补配对，故C与G的数目可以不相等；一分子核苷酸由一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮碱基组成；磷酸基团与五碳糖相连接；一条核苷酸链中可以含有4种核糖核苷酸。
2．下列有关核酸组成的表示，正确的是(　　)
解析：选D　核酸含C、H、O、N、P 5种元素；DNA中含有脱氧核糖，而RNA中含有核糖。
新知探究二　核酸和蛋白质的关系
[在探究中学]
[任务驱动]　
如图是蛋白质与核酸的关系模型，据图回答有关问题
(1)图1中由A、B、C三种大分子之间的关系可推断A为DNA、B为RNA、C为蛋白质；单体a、b、c分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸；元素X为N、P，Y为N(N、S)。
(2)染色体的主要成分是DNA和蛋白质，核糖体的主要成分是RNA和蛋白质，因此图2中甲、乙、丙依次是DNA、RNA和蛋白质，a(b)是核苷酸，c是氨基酸。
[师说重难]　
DNA、RNA和蛋白质的关系
[在应用中悟]
[典例]　如图所示生物体内两种重要化合物的化学组成关系，相关叙述正确的是(　　)
A．图中大分子B呈双螺旋结构
B．人体中a的种类有21种，b的种类为8种
C．a与a之间通过“—NH—COOH—”相连接，b与b之间通过磷酸二酯键相连接
D．HIV的遗传信息储存在大分子B中
[解析]　图中大分子A和B构成HIV，HIV的成分主要是蛋白质和RNA，又因为B的组成元素中有P元素，所以大分子A、B分别是蛋白质、RNA。RNA分子是单链结构；组成人体蛋白质的a(氨基酸)有21种，b(核糖核苷酸)的种类为4种；a与a之间通过肽键“—NH—CO—”相连接，b与b之间通过磷酸二酯键相连接。
[答案]　D
[在训练中评]
1．(2019·江苏高考)下列关于细胞内蛋白质和核酸的叙述，正确的是(　　)
A．核酸和蛋白质的组成元素相同
B．核酸的合成需要相应蛋白质的参与
C．蛋白质的分解都需要核酸的直接参与
D．高温会破坏蛋白质和核酸分子中肽键
解析：选B　蛋白质除含有C、H、O、N外，有的还含有S；核酸的组成元素为C、H、O、N、P，A项错误。核酸的合
成需要多种酶的参与，绝大多数酶的化学本质是蛋白质，B项正确。蛋白质的分解通常需要蛋白酶的参与，不需要核酸的直接参与，C项错误。高温会破坏蛋白质和核酸的空间结构，使蛋白质和核酸发生变性，但一般不会破坏蛋白质中的肽键，核酸分子中无肽键，D项错误。
2.如图表示染色质的两种成分示意图。下列相关叙述正确的是(　　)
A．A是DNA，B是蛋白质
B．a和b中都含C、H、O、N四种元素，甲是N和P
C．B由一条核糖核苷酸链形成
D．A的结构多样性只与a的种类、数量和排列顺序有关
解析：选B　染色质的主要成分是蛋白质和DNA，蛋白质中主要含C、H、O、N元素，DNA中有C、H、O、N、P元素，所以A是蛋白质，B是DNA，a和b分别是氨基酸和脱氧核苷酸，A错误，B正确；DNA由两条脱氧核苷酸链形成，C错误；蛋白质的结构多样性与氨基酸的种类、数量、排列顺序以及肽链盘曲、折叠形成的空间结构有关，D错误。
科学视野——DNA指纹技术
人的遗传信息主要分布于染色体上的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。应用DNA指纹技术时，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。因为每个人的DNA指纹图是独一无二的，所以我们可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。在现代刑侦领域中，DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、一滴精液或是一根头发等样品，刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。
[素养评价]
1．对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为判断真核生物的不同个体是否为同一物种或同一物种亲子关系的辅助手段，一般不采用的物质是(　　)
A．蛋白质　　　　　　 B．DNA
C．RNA D．核苷酸
解析：选D　蛋白质、DNA和RNA都具有特异性，而核苷酸不具有物种和个体的特异性。
2．下图利用DNA指纹技术比对从受害人体内分离的DNA样本和嫌疑人DNA样本结果。
你认为哪个怀疑对象最有可能是犯罪分子？说明理由。
提示：3号最有可能是犯罪分子，因为他的DNA样本与从受害人体内分离的DNA样本完全相同。
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