人教版（2019）生物必修1教案：2-5 核酸是遗传信息的携带者

第2章 组成细胞的分子
第5节 核酸是遗传信息的携带者
【素养导引】
1.生命观念:运用结构与功能观,阐明核苷酸的结构与功能相适应。
2.科学思维:
(1)理解核苷酸的组成,构建核苷酸的结构模型,学会用实物构建物理模型的科学思维;
(2)通过对核苷酸的排列顺序与遗传信息的关系及生物大分子以碳链作为基本骨架的学习,形成归纳与概括的科学思维。
一、核酸的种类及其分布
[思考]　原核细胞没有细胞核,其DNA主要分布在哪里
提示:拟核。
二、核酸是由核苷酸连接而成的长链
1.核酸的结构层次:
写出图中各字母代表的名称:
a.磷酸　b.五碳糖　c.含氮碱基　d.核苷酸
e.DNA　f.RNA
2.DNA与RNA的区别:
(1)化学组成:若图中d构成e,则b表示脱氧核糖,c表示A、T、G、C四种碱基;若图中d构成f,则b表示核糖,c表示A、U、G、C四种碱基。
(2)链数:
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。
3.组成元素:C、H、O、N、P。
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)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:
2.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。
[思考]　淀粉、纤维素和糖原的单体都是葡萄糖,能否说多糖的单体就是葡萄糖
提示:不能。因为多糖除了淀粉、纤维素和糖原之外,还有几丁质等,几丁质的单体不是葡萄糖。
科学研究发现,病毒疫情有“小概率、大危害”的特点,席卷全球的新型冠状病毒对人类健康的危害就体现了这一特点。新型冠状病毒是一种RNA病毒,由蛋白质外壳和里面的RNA构成。结合所学知识判断:
1.RNA中文名称为核糖核苷酸。 (×)
分析:RNA中文名称为核糖核酸。
2.RNA含有尿嘧啶不含胸腺嘧啶。 (√)
3.新型冠状病毒可以在含有各种营养物质的培养基上繁殖。 (×)
分析:病毒必须寄生在活细胞中才能繁殖。
学习任务一:核酸的种类、结构和功能
1.DNA和RNA的比较:
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
五碳糖 脱氧核糖 核糖
含氮碱基 共有A、G、C
特有T 特有U
一般结构 两条脱氧核苷酸链 一条核糖核苷酸链
存在部位 主要在细胞核 主要在细胞质
[思考探究]　氨基酸的种类是由R基决定的,那么核苷酸的种类是由什么决定的
提示:是由五碳糖的类型和碱基的类型决定的。
2.不同生物体中核酸、遗传物质、碱基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
原核生物 DNA和RNA DNA A、G、C、T、U 8种
真核生物 DNA和RNA DNA A、G、C、T、U 8种
DNA病毒 DNA DNA A、G、C、T 4种
RNA病毒 RNA RNA A、G、C、U 4种
【学习加点料】
1.思维易错:细胞中碱基A、T、U、C能形成几种核苷酸
提示:六种。A和C能形成核糖核苷酸和脱氧核苷酸,T只能形成脱氧核苷酸,U只能形成核糖核苷酸。
2.教材开发:P34 [问题探讨]
通过鉴定DNA可以确认亲子关系。结合本节内容,探讨进行亲子鉴定时,主要比较双方DNA的何种指标。
提示:脱氧核苷酸的排列顺序。
　(2022·唐山高一检测)如图为DNA和RNA化学成分①的比较概念图,图中阴影部分②表示 (　　)
A.脱氧核糖、鸟嘌呤、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、磷酸
[解题思维]
提取关键点 ①DNA和RNA化学成分、②阴影部分
转化知识点 DNA和RNA在组成成分上的异同
排除障碍点 阴影部分是DNA和RNA在化学组成上共有的部分
【解析】选D。分析图形可知,阴影部分是DNA和RNA共同含有的,脱氧核糖只有DNA含有,RNA含有的是核糖,A、C错误;胸腺嘧啶是DNA中特有的碱基,B错误;胞嘧啶、鸟嘌呤和磷酸是DNA和RNA都共同含有的,D正确。
　[借题发挥]　DNA的圆圈中非阴影部分表示什么
提示:脱氧核糖、胸腺嘧啶。
1.RNA的主要存在部位和所含的五碳糖分别是 (　　)
A.细胞核、核糖 B.细胞质、核糖
C.细胞核、脱氧核糖 D.细胞质、脱氧核糖
【解析】选B。RNA含有核糖,主要存在于细胞质中。
2.“大千世界,小小足迹,在旅途中解开所有谜题,与最亲爱的人,走最遥远的距离……”2022年春晚一曲《万象回春》讲述了“大象家族”北上及返回之旅的故事。下列有关大象细胞DNA的叙述错误的是 (　　)
A.主要存在于细胞核内
B.基本单位是脱氧核苷酸
C.含有A、T、G、C 4种碱基
D.不是大象的遗传物质
【解析】选D。真核细胞的DNA主要存在于细胞核内,大象细胞的线粒体中也含有少量的DNA,A正确;DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸,B正确;DNA中含有的碱基是A、T、G、C 4种,C正确;含有DNA的生物的遗传物质是DNA,D错误。
3.下列关于如图所示过程的叙述,错误的是 (　　)
A.甲是磷酸,在不同的核苷酸中种类相同
B.乙是五碳糖,在 DNA 中是脱氧核糖,在 RNA 中是核糖
C.丙是含氮碱基,在人体细胞 DNA 中有 4 种
D.丁是核苷酸,在一个病毒中有 8 种
【解析】选D。甲是磷酸,磷酸只有一种,在不同的核苷酸中种类是相同的,A正确;乙是五碳糖,有脱氧核糖和核糖两种,在DNA中是脱氧核糖,在RNA中是核糖,B正确;丙为含氮碱基,人体体细胞中遗传物质为DNA,含氮碱基共有4种(A、T、C、G),C正确;丁是核苷酸,在一个病毒中有DNA或RNA一种核酸,4种核苷酸,D错误。
学习任务二:生物大分子
1.常见生物大分子的单体和不同水解程度的产物:
物质 单体 初步水解产物 彻底水解产物
DNA 脱氧核苷酸 脱氧核苷酸 脱氧核糖、磷酸、碱基
RNA 核糖核苷酸 核糖核苷酸 核糖、磷酸、碱基
蛋白质 氨基酸 多肽 氨基酸
淀粉 葡萄糖 麦芽糖 葡萄糖
(1)DNA和RNA初步水解得到基本单位,而淀粉和蛋白质彻底水解得到基本单位。
(2)单体都是通过脱水缩合形成生物大分子。
2.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。
3.生物大分子具有特定的结构:
(1)维持生物大分子高级结构的重要因素是氢键、二硫键等化学键。
(2)高级结构不很稳定。
①生物大分子变性就是因为高级结构被破坏,大分子性质改变,生物活性丧失。但是,一级结构尚未被破坏。
②蛋白质的高级结构被破坏后不能重新形成,但DNA的空间结构被破坏后可以重新形成。
【学习加点料】
1.思维易错:淀粉、纤维素和糖原是三种不同的多糖,功能不同与其结构多样性有关,这三种多糖的结构多样性是否与单体的排列顺序有关 为什么
提示:无关。这三种多糖的单体都是只有葡萄糖一种,排列顺序都一样。
2.思维易错:生物大分子都是以碳链为骨架吗
提示:是。生物大分子是由多个单体形成的多聚体,而构成生物大分子的单体都是以碳链为骨架的。
　(2022·衡水高一检测)0~9,10个数字可以有若干不同位数的组合;a~z,26个字母可以构成若干不同的单词;相似地,以碳链为基本骨架的小分子单体也能构成许多不同的多聚体,模式图如下。有关说法正确的是 (　　)
A.多聚体多糖的单体是葡萄糖
B.若图中S1、S2、S3、S4……为同一种单体,则该多聚体可以表示淀粉
C.若图中单体表示氨基酸,则形成此长链时所有氨基和羧基都参与脱水缩合
D.若图中多聚体为DNA,构成其脱氧核糖的组成元素为C、H、O、N、P
[解题思维]
提取关键点 以碳链为基本骨架的小分子单体能构成许多不同的多聚体
转化知识点 不同大分子的单体、大分子的元素组成、氨基酸的脱水缩合
排除障碍点 多糖的单体不一定是葡萄糖、脱氧核糖的元素组成是C、H、O
【解析】选B。多聚体多糖的单体是单糖,而并非都是葡萄糖,如几丁质的单体不是葡萄糖,A错误;淀粉为大分子,其单体均为葡萄糖,可用题图表示,B正确;若图中单体表示氨基酸,则该长链为肽链,其一端为游离的氨基,另一端为游离的羧基,且单体R基团所带氨基和羧基不参与脱水缩合,C错误;若图中多聚体为DNA,构成其脱氧核糖的组成元素为C、H、O,D错误。
1.下列有关碳链的叙述正确的是 (　　)
A.磷脂、固醇都是小分子物质,故脂质不是以碳链为基本骨架的
B.蛋白质分子的肽链是以氨基酸为基本单位的碳骨架构成的
C.核酸分子是以脱氧核苷酸为基本单位的碳骨架构成的长链
D.多糖中只有植物类多糖是以单糖为基本单位的碳骨架构成的
【解析】选B。有机物都是以碳链为基本骨架形成其分子结构,A、D错误;蛋白质分子的肽链是以氨基酸为基本单位的碳骨架构成的,B正确;DNA分子是以脱氧核苷酸为基本单位的碳骨架构成的长链;RNA分子是以核糖核苷酸为基本单位的碳骨架构成的长链,C错误。
2.下列关于生物大分子的叙述不正确的是 (　　)
A.生物大分子都是以碳链为骨架构成的
B.生物大分子均由其各自的基本单位缩(聚)合而成
C.核酸的多样性是由碱基的数量、排列顺序决定的
D.蛋白质功能的多样性决定了其结构的多样性
【解析】选D。生物大分子都是以碳链为基本骨架,没有碳就没有生命,A正确;生物大分子都是以单体聚合而成的,B正确;构成核酸的碱基的数量和排列顺序决定了核酸分子的多样性,C正确;蛋白质结构的多样性决定了其功能的多样性,D错误。
DNA指纹技术
　　　DNA指纹技术在亲子鉴定等方面具有重要用途。通过提取某小孩和其母亲以及待测定的三位男性的DNA,进行DNA指纹鉴定,部分结果如图所示。
探究:
(1)DNA的遗传信息储存在_____________中,DNA由大量的脱氧核苷酸组成,故属于________。
(2)该小孩的真正生物学父亲应为男性B,判断的依据是什么
【解析】(1)DNA的遗传信息储存在脱氧核苷酸的排列序列中,一个DNA分子由大量脱氧核苷酸构成,即由许多单体构成,故属于生物大分子。
(2)孩子的DNA一半来自母亲,一半来自父亲,故孩子的第一条DNA带来自母亲,第二条DNA带来自父亲,对比A、B、C男性的DNA带可知,该小孩的第二条DNA带来自男性B,故该小孩的真正生物学父亲是男性B。
答案:(1)脱氧核苷酸的排列顺序　生物大分子
(2)孩子的第一条DNA带来自母亲,第二条DNA带来自父亲,对比A、B、C男性的DNA带可知,该小孩的第二条DNA带来自男性B,故该小孩的真正生物学父亲是男性B。
情境载体 情境类型为生活、学习和实践情境,突出与生活的联系
关键能力↓图文转化 ①孩子的遗传物质来自母亲和父亲②孩子的第一条DNA带来自母亲,第二条DNA带应来自父亲,只与B相同
学科素养 培养科学思维中的分析与综合、运用所学知识对社会问题进行辨析的社会责任
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