人教版（2019）高中生物必修1导学案：第2单元 组成细胞的分子 第3课时 遗传信息的携带者（含答案）

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第2单元 组成细胞的分子
第3课时 遗传信息的携带者
1.说出核酸的组成元素及基本组成单位。
2.说明核酸的种类。
3.简述核酸的结构与功能。
4.简述鉴定核酸的原理,观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布。
课程重点:1.核酸的结构与功能;2.鉴定DNA和RNA的实验原理。
　　课程难点:观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布。
教学建议:按照组成、结构和功能这个主线,了解核酸的分类、组成元素和基本单位,认识DNA和RNA在组成上的差异与联系,掌握构成核酸多样性的原因和核酸的功能;通过实验操作,理解实验原理,熟记实验步骤、DNA和RNA在染色剂的作用下的颜色反应,颜色反应出现的位置就代表着它们分布的位置。
　　一、核酸的种类
脱氧核糖核酸(简称①　DNA　)和核糖核酸(简称②　RNA　)。
二、核酸
1.核酸是细胞内携带③　遗传信息　的物质,对于生物的④　遗传　、⑤　变异　和蛋白质的生物合成具有重要作用。
2.组成核酸的基本单位是核苷酸,是由一分子⑥　磷酸　、一分子⑦　五碳糖　(DNA为⑧　脱氧核糖　、RNA为⑨　核糖　)和一分子⑩　含氮碱基　组成的;组成DNA的核苷酸叫作　脱氧核苷酸　,组成RNA的核苷酸叫作　核糖核苷酸　。
3.DNA所含碱基有:　腺嘌呤　(A)、　鸟嘌呤　(G)和　胞嘧啶　(C)、　胸腺嘧啶　(T)。
4.RNA所含碱基有:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和　尿嘧啶　(U)。
三、核酸的分布
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.(2015届厦门六中高一期中)下列有关核酸的叙述,正确的是(　　)。
A.DNA只分布在细胞核内
B.组成核酸的碱基只有4种
C.核酸是一切生物遗传信息的携带者
D.单体都是脱氧核苷酸
【解析】DNA主要分布在细胞核内,故A错;组成核酸的碱基有5种,故B错;核酸有两种,DNA和RNA,组成核酸的单体是脱氧核苷酸或核糖核苷酸,故D错;核酸是一切生物遗传信息的携带者。
【答案】C
2.(2015届山东德州高一月考)下列核苷酸中,在DNA结构中不可能具有的是(　　)。
【解析】构成DNA的核苷酸的碱基中没有U。
【答案】B
3.人体细胞的DNA分子中,碱基和核苷酸的种类分别是(　　)。
A.5种、8种　B.1种、2种　C.4种、4种　D.8种、8种
【解析】人体细胞的DNA分子含4种核苷酸,4种碱基。
【答案】C
4.(2014年福州高一检测)用吡罗红甲基绿染液对人口腔上皮细胞进行染色,结果发现细胞核呈绿色,细胞质呈红色。下列解释中正确的是(　　)。
A.甲基绿、吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力相同
B.细胞核由DNA构成,细胞质由RNA构成
C.真核细胞中,DNA不分布在细胞质中,RNA不分布在细胞核中
D.该实验的结果反映了DNA和RNA在真核细胞中的分布状态
【解析】甲基绿对DNA的亲和力高,吡罗红对RNA的亲和力高。DNA主要分布在细胞核中,在细胞质的线粒体和叶绿体中也有少量分布;RNA主要分布在细胞质中,在细胞核中也有少量分布。
【答案】D
5.水稻根尖细胞中DNA分布于(　　)。
A.细胞核、线粒体、叶绿体、核糖体
B.细胞核、线粒体、叶绿体
C.细胞核、叶绿体、核糖体
D.细胞核、线粒体
【解析】含有DNA的细胞结构是细胞核、线粒体、叶绿体。水稻根尖细胞没有叶绿体。
【答案】D
知识点一:核酸的组成、结构及功能
1.下图代表组成DNA的基本单位,请写出所示的结构名称。
答案:①磷酸　②脱氧核糖　③碱基　④脱氧核苷酸
2.组成核酸的化学元素主要是什么 核酸、核苷酸、含氮碱基和五碳糖分别有几种 DNA和RNA中特有的碱基分别是什么 DNA和RNA水解后形成的最小的成分中,相同的是什么
答案:组成核酸的化学元素主要是C、H、O、N、P。核酸、核苷酸、含氮碱基和五碳糖分别有2种、8种、5种和2种。DNA中特有的碱基是胸腺嘧啶(T),RNA中特有的碱基是尿嘧啶(U)。DNA和RNA水解后形成的最小的成分中,相同的是磷酸、腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)。
3.DNA分子具有多样性的原因是什么
答案: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,排列顺序的种类就会极其多样。因此,DNA分子信息容量是巨大的,具有多样性。
知识总结
在本知识点的学习中,要重点掌握核酸的组成、种类及功能。同时要注意以下几点:
1.磷酸、含氮碱基和五碳糖之间是通过脱水缩合形成核苷酸的。
2.DNA一般是双链的,RNA一般是单链的。
3.每个DNA含有两个游离的磷酸。
例1　下列各种生物中关于碱基、核苷酸、五碳糖种类的描述,正确的是(　　)。
项目 A B C D
T2噬菌体 烟草叶肉细胞 烟草花叶病毒 豌豆根毛细胞
碱基 5种 5种 4种 8种
核苷酸 5种 8种 8种 8种
五碳糖 1种 2种 2种 2种
　　【解析】T2噬菌体是DNA病毒,烟草花叶病毒是RNA病毒。
【答案】B
　 技巧归纳
解题时需了解的知识点有:核酸有DNA和RNA两种;T2噬菌体的核酸是DNA,烟草花叶病毒的核酸是RNA,细胞生物(由细胞构成的生物)的核酸是DNA和RNA;构成DNA的碱基有A、T、G、C 4种,五碳糖是脱氧核糖;构成RNA的碱基有A、U、G、C 4种,五碳糖是核糖。若生物体中DNA和RNA同时存在,则该生物体内的核苷酸就有8种,碱基5种,五碳糖2种。
知识点二:“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验解读
1.请叙述实验原理。
答案:(1)真核细胞的DNA主要分布在细胞核内,RNA大部分存在于细胞质中。(2)甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的“亲和力”不同,甲基绿使DNA呈现绿色,吡罗红使RNA呈现红色。用混合染色剂将细胞染色,可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。(3)盐酸能够改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,同时使染色体中的DNA与蛋白质分离,有利于DNA与染色剂的结合。
2.请用文字和箭头表示实验过程。
答案:制片→水解→冲洗→染色→观察。
3.所用的染色剂是什么 实验现象及结论是什么
答案:染色剂是甲基绿和吡罗红。现象:细胞核部分被染成了绿色,细胞质部分被染成了红色。结论:DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中。
4.下表是关于制片、冲洗、染色过程中的一些注意事项及原因,请补充完整。
过程 注意事项及原因
制片 用质量分数为①　　　　的NaCl溶液可保持口腔上皮细胞的形态;取口腔上皮细胞时必须漱口;烘干装片时,要使载玻片在酒精灯火焰上②　　　　移动,使受热均匀,一直烘干至细胞能吸附住即可
冲洗 ③　　　　可防止细胞被水流冲走
染色 吡罗红甲基绿染色剂的配制也要用④　　　　,且使用时要现配现用
　　答案:①0.9%　②来回　③缓水流　④蒸馏水
知识总结
在本知识点的学习中,要重点掌握实验原理、步骤、现象及结论。同时要注意以下几点:
1.选材时不选择紫色的洋葱表皮细胞或叶肉细胞,是为了防止色素的干扰。
2.DNA和RNA在细胞核和细胞质中都有分布,只是量的多少不同。
例2　给你准备了一些洋葱和大小烧杯、载玻片、盖玻片、滴管、温度计、蒸馏水等实验材料及用具,证明洋葱细胞的DNA主要分布于细胞核中,RNA主要分布于细胞质中。
(1)请再写出四种实验所需材料、用具:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)简要说明选用洋葱鳞片叶内表皮细胞做装片的理由
(3)写出主要实验步骤(作简单解释):　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】本题在熟悉、了解了“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的具体操作、现象等内容之后,就不难做出正确解答。
【答案】(1)质量分数为8%的盐酸、吡罗红染色剂、甲基绿染色剂、显微镜　(2)洋葱鳞片叶内表皮细胞近似于无色,经染色剂染色后易于分辨DNA和RNA的分布,避免了洋葱鳞片叶外表皮细胞液泡中花青素的颜色对实验现象的干扰。　(3)制作洋葱表皮细胞装片(烘干)→水解(放入装有8%的盐酸的烧杯中,30 ℃水浴5 min)→冲洗装片(蒸馏水冲洗10 s)→染色(将甲基绿吡罗红染色剂滴2滴在载玻片上,染色5 min)→观察(先低倍镜,后高倍镜)
　 技巧归纳
证明“DNA主要分布于细胞核中,RNA主要分布于细胞质中”的实验实际上就是观察DNA和RNA在细胞中的分布。有关内容以识记为主,从原理到过程,再到注意事项,其中有一个内容没掌握好,都会影响实验操作,进而直接影响实验结果。从实验原理和过程的内容里,我们可以找到实验所需的材料、用具。分析实验所给出的材料、用具的用途,可提示我们将要进行的操作步骤。
1.下列关于核酸的叙述正确的是(　　)。
A.DNA和RNA中的五碳糖相同
B.组成DNA和RNA的元素都是C、H、O、N、P等
C.T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中
D.洋葱根尖细胞中的DNA和RNA都主要分布在细胞核中
【解析】DNA和RNA的成分区别有五碳糖和碱基两个方面:DNA具有的是脱氧核糖和A、T、G、C四种碱基,而RNA具有的是核糖和A、G、C、U四种碱基。两种核酸的组成元素是一样的,都由C、H、O、N、P等元素组成。T2噬菌体的核酸只有DNA,所以其遗传信息贮存在DNA中。根尖细胞的DNA主要分布在细胞核中,而RNA主要分布在细胞质中。
【答案】B
2.下图示核酸的基本组成单位,图中②和③的种类分别有(　　)。
A.2种、4种　　　　　B.4种、2种
C.2种、5种 D.2种、8种
【解析】组成核酸的基本单位有两大类,即核糖核苷酸和脱氧核苷酸,组成两者的碱基分别为A、U、G、C和A、T、G、C,所以五碳糖②共2种,碱基③共5种。
【答案】C
3.观察DNA和RNA在细胞中的分布实验时,下列操作正确的是(　　)。
A.染色时先用甲基绿染液染色,再滴加吡罗红染液
B.将涂片用质量分数为8%的盐酸处理后就可直接用染色剂染色
C.观察时应选择染色均匀、色泽较浅的区域
D.如果用低倍镜看不到细胞,可用高倍镜来观察
【解析】染色时应将甲基绿染液和吡罗红染液混合使用;将涂片用质量分数为8%的盐酸处理后,还要用蒸馏水冲洗装片后才能用染色剂染色;观察时应先在低倍镜下观察到细胞后才换用高倍镜观察。
【答案】C
4.大豆根尖细胞含有的核酸中,含有碱基A、G、C、T的核苷酸种类数共有(　　)。
A.8种　　　　B.7种　　　　C.5种　　　　D.4种
【解析】此题考查的知识点是真核细胞(大豆)中核酸的种类以及核苷酸的种类。大豆细胞中有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸。含碱基A、G、C的核苷酸有脱氧核苷酸和核糖核苷酸,含T的就只有胸腺嘧啶脱氧核苷酸,故含碱基A、G、C、T的核苷酸有7种。
【答案】B
5.完成下列有关核酸分子的概念图。
【解析】本题考查核酸的分子组成元素、基本单位、基本单位的结构简式和形成核酸多样性的原因。
【答案】①核苷酸　②核苷酸链　③8种
④　⑤核苷酸的数目、种类和排列顺序千变万化
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列对细胞中主要生物大分子功能的描述中,属于核酸的功能的是(　　)。
A.承担生命活动的物质　　B.携带遗传信息的物质
C.细胞内的能源物质 D.细胞的结构物质
【解析】生物大分子主要是蛋白质和核酸,选项A、C、D属于蛋白质的功能。
【答案】B
2.(2014年晋江侨声高一月考)有关DNA和RNA的叙述,正确的是(　　)。
A.遗传信息只存在于DNA分子中
B.组成二者的碱基不完全相同
C.在细胞中,DNA存在于细胞核中,RNA存在于细胞质中
D.所有生物的DNA都具有相同的顺序
【解析】细胞生物的遗传信息存在于DNA中,病毒的遗传信息存在于DNA或RNA中;RNA主要分布在细胞质中,细胞核中也含有少量RNA,DNA主要分布在细胞核中,细胞质中(如线粒体、叶绿体中)也含有少量DNA。组成DNA的碱基有A、T、G、C,组成RNA的碱基有A、U、G、C。每个个体的DNA的脱氧核苷酸序列各有特点。
【答案】B
3.在生命活动中,由DNA分子蕴藏的信息所支配合成的RNA在完全水解后,得到的化学物质是(　　)。
A.氨基酸、核苷酸、葡萄糖 B.氨基酸、葡萄糖、碱基
C.脱氧核糖、碱基、磷酸 D.核糖、碱基、磷酸
【解析】核酸基本组成单位是核苷酸。一分子核苷酸是由一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮碱基组成的。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。DNA和 RNA的不同点之一是组成核苷酸的五碳糖不同,组成DNA的核苷酸中,五碳糖为脱氧核糖,而组成RNA的核苷酸中,五碳糖为核糖。
【答案】D
4.(2015届安溪一中高一期中)下列说法正确的是(　　)。
A.叶肉细胞中碱基、核苷酸、五碳糖种类分别是5种、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
【解析】大肠杆菌细胞中含有两种核酸,含碱基A、T、G、C的核苷酸共7种;组成核酸的基本单位是脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸;除了五碳糖和碱基的不同,DNA一般是双链的,RNA是单链的。
【答案】A
5.下列不能作为鉴定细胞生物依据的是(　　)。
A.DNA　　B.RNA　　C.蛋白质　　D.核苷酸
【解析】本题考查几种大分子物质的主要功能。核苷酸是组成核酸的基本单位,对于每一种具有细胞结构的生物,都含有4种脱氧核苷酸、4种核糖核苷酸,这是没有物种差异的,所以核苷酸不能作为鉴定不同细胞生物的依据,但可以作为鉴定何种核酸病毒的依据。
【答案】D
6.(2015年安庆五校期中联考)由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a构成了化合物b,如图所示,则下列叙述正确的是(　　)。
A.若m为腺嘌呤,则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸
B.若a为核糖,则b为DNA的基本组成单位
C.若m为尿嘧啶,则DNA中肯定不含b这种化合物
D.若由b构成的核酸能被吡罗红染成红色,则a必为脱氧核糖
【解析】根据核苷酸的分子结构可知,a为五碳糖,m为碱基,b为核苷酸。若m为腺嘌呤,b可能是腺嘌呤脱氧核苷酸,也可能是腺嘌呤核糖核苷酸,故A错;若a为核糖,则b为核糖核苷酸,是RNA的基本单位,故B错;若m为尿嘧啶,则b为尿嘧啶核糖核苷酸,是RNA的基本单位,故C正确;吡罗红可染色RNA,则a为核糖,故D错。
【答案】C
7.(2014年长乐一中高一月考)下列关于烟草、烟草花叶病毒、T4噬菌体这三种生物的叙述,正确的是(　　)。
A.含核酸的种类依次为2、2、1
B.含核苷酸的种类依次为8、4、4
C.含碱基的种类依次为8、4、4
D.含五碳糖的种类依次为2、2、1
【解析】核酸有DNA、RNA两类;核苷酸有脱氧核苷酸、核糖核苷酸两类;碱基有A、T、G、C、U五种,五碳糖有脱氧核糖和核糖两类。烟草为真核生物,含2种核酸,8种核苷酸,5种碱基;烟草花叶病毒与T4噬菌体是病毒,只有1种核酸、4种碱基、1种核糖。
【答案】B
8.将硝化细菌体内核酸彻底水解后可以得到(　　)。
A.C、H、O、N、P等元素 　　B.5种含氮碱基
C.4种核苷酸 　　D.8种核苷酸
【解析】硝化细菌体内的核酸包括DNA和RNA,彻底水解后得到1种磷酸、5种含氮碱基(A、T、C、G、U)、2种五碳糖(脱氧核糖和核糖)。
【答案】B
9.下图为DNA分子结构的局部示意图,请据图回答:
(1)图中部分由　　　　个脱氧核苷酸聚合而成。一个脱氧核苷酸包括图中的　　　　　　　　编号部分。
(2)图中的4或5称为　　　　　　,DNA分子共有　　　　　　　　　　　　　　　　　　(名称和符号)四种。
(3)DNA是由几十个乃至上亿个脱氧核苷酸连接而成的　　　　条脱氧核苷酸长链构成的。
【解析】图示是一个DNA的片段图解;1、2、7代表磷酸;3、6、8表示脱氧核糖;4、5表示含氮碱基,共有A、T、G、C四种;DNA分子是由许多脱氧核苷酸聚合而成的双链结构。
【答案】(1)4　2、3、4(或5、6、7)　(2)含氮碱基　腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、 胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)　 (3)两
10.下列有关生物体遗传物质的叙述,正确的是(　　)。
A.生物的遗传信息贮存在DNA中
B.酵母菌的遗传物质主要分布在细胞核
C.T2噬菌体的核酸含有2种五碳糖
D.HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
【解析】绝大多数生物的遗传信息贮存在DNA分子中,A错;酵母菌的遗传物质DNA主要分布在细胞核,线粒体中有少量DNA,B正确;T2噬菌体仅含一种核酸(DNA),含一种五碳糖(脱氧核糖),C错;HIV的遗传物质是RNA,水解产生4种核糖核苷酸,D错。
【答案】B
11.“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中,将口腔上皮细胞置入质量分数为8%的盐酸溶液的主要目的是(　　)。
A.使细胞中的DNA水解成脱氧核苷酸
B.用盐酸改变生物膜的通透性,加速染色剂进入细胞
C.使细胞中物质全部水解
D.使染色体中的DNA与蛋白质分离,有利于吡罗红与DNA结合
【解析】解离的目的:①用盐酸改变生物膜的通透性,加速染色剂进入细胞;②使染色体中的DNA与蛋白质分离,有利于吡罗红与DNA结合,其中①是主要目的。
【答案】B
12.已知流感病毒只含有一种核酸,现欲探究甲型H1N1流感病毒的核酸是DNA还是RNA。
材料用具:显微注射器,甲型H1N1流感病毒的核酸提取液,活鸡胚,DNA水解酶,RNA水解酶。
(1)选用活鸡胚的理由是:
　。
(2)实验步骤:
①把甲型H1N1流感病毒核酸提取液分成相同的三组,分别用
处理其中两组核酸提取液。
②取等量的活鸡胚分成A、B、C三组,用显微注射技术向A组注射甲型H1N1流感病毒的核酸提取液,再分别向B、C两组活鸡胚中注射有关物质。
③分别从培养后的活鸡胚中抽取出样品,检测是否产生甲型H1N1流感病毒。
(3)预测实验结果及分析:
①A组样品检测中含有甲型H1N1流感病毒。
②给B组活鸡胚注射的物质是　　　　　　　　,若样品检测无甲型H1N1流感病毒产生,则　　　　是遗传物质。
③给C组活鸡胚注射的物质是　　　　　　　　,若样品检测无甲型H1N1流感病毒产生,则　　　　是遗传物质。
【解析】本实验的关键在于设计对照实验,其思路如下:
(1)病毒专营活细胞内寄生生活,离开了活细胞就不能单独生存。
(2)设计该实验步骤的关键是确定单一变量,设计好对照实验,具体思路可见下表:
分组 注射物质 现象预测 相关判断
A组 核酸提取液 出现病毒 核酸是遗传物质
B组 核酸提取液+ DNA水解酶 无病毒出现 DNA是遗传物质
有病毒出现 RNA是遗传物质
C组 核酸提取液+ RNA水解酶 无病毒出现 RNA是遗传物质
有病毒出现 DNA是遗传物质
　　【答案】(1)病毒只能寄生在活细胞中,用活鸡胚作实验材料比用其他活的鸟类成体或胚胎更方便、更经济　(2)①等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶　(3)②核酸提取液+DNA水解酶　DNA　③核酸提取液+RNA水解酶　RNA
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