第三节 核酸
学习目标 重点难点
1.了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。认识人工合成核酸等的意义,体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。 2.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。 重 点 核酸的组成和结构。
难 点 DNA的分子结构。
新知探究(一)——核酸的组成
1.分类
分类依据:根据组成中所含 的不同。
天然的 核酸 脱氧核糖核酸 (DNA) 绝大多数生物体的遗传物质
核糖核酸 (RNA) 少数生物体的遗传物质
2.组成
(1)基本单元:核苷酸。
核苷酸由磷酸、戊糖和碱基结合而成。核酸是由许多 单体形成的聚合物,是一种 。核酸在酶的作用下,可以发生水解反应,过程如图所示:
(2)戊糖
(3)碱基
碱基是具有碱性的杂环有机化合物,主要有:
3.合成与水解图示
4.腺苷三磷酸(ATP)
腺嘌呤核苷与磷酸反应可形成磷酸酯(AMP)、二磷酸酯(ADP)及三磷酸酯(ATP)。ATP逐步水解可以生成ADP和AMP。ATP与ADP的转化图如: 。
[微点拨] ①苷是糖苷的简称,核苷是戊糖中的羟基与碱基脱水缩合的有机化合物。
②生物体中的单糖主要以环状结构的形式存在。
应用化学
腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸是生产核酸类药物的中间体,请在以下结构简式中圈出戊糖、碱基和磷酸所对应的部分。
[题点多维训练]
1.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.胞嘧啶的分子式为C4H5N3O,含有的官能团是氨基和酰胺基
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
2.如图表示生物体内核酸的基本组成单元模式图,下列说法正确的是 ( )
A.若③是尿嘧啶,则此图是组成RNA的原料
B.DNA分子结构的多样性取决于③的种类
C.若②为脱氧核糖,则与②相连的③有五种
D.DNA和RNA在核苷酸上的不同点只在②方面
3.某核苷酸的结构如下:
(1)结构中的戊糖是 ,结构简式为 。
(2)结构中的碱基是 ,分子式为 。
|归纳拓展| DNA和RNA的组成对比
组成 脱氧核糖核酸 (DNA) 核糖核酸 (RNA)
磷酸 都含有
核 苷 戊糖 脱氧核糖 核糖
碱基 相同 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)
不同 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U)
新知探究(二)——核酸的结构和生物功能
1.核酸的结构
(1)DNA——双螺旋结构模型
①由两条多聚核苷酸链组成,两条链平行盘绕,形成 结构。核苷酸之间通过磷酯键连接。
②每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,碱基排列在内侧。
③两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则,通过氢键结合成碱基对,腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对,鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对。
(2)DNA中的碱基配对原则
①在双链DNA分子中,互补碱基两两相等,A=T,C=G,A+G=C+T,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
②DNA分子的一条单链中(A+T)/(G+C)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。
③DNA分子一条链中(A+G)/(T+C)的比值与互补链中的该种碱基的比值互为倒数,在整个双链中该比值为1。
④不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的比值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
(3)RNA
①一般呈 结构,比DNA分子小得多。
②与DNA对比,核糖替代脱氧核糖,尿嘧啶(U)替代胸腺嘧啶(T)。
2.核酸的生物功能
(1)基因:有一定碱基排列顺序的 片段含有特定的 被称为基因。
(2)核酸的生物功能
核酸是 的载体。DNA分子上的基因决定了生物体的一系列性状。RNA参与遗传信息的传递过程。核酸携带的遗传信息通过DNA的复制被精确地传递给下一代,通过控制蛋白质的合成来影响生物体的性状。
(3)我国在核酸研究中取得的成绩
①1981年,我国科学家采用有机合成与酶促合成相结合的方法,人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸转移核糖核酸。
②1999年,我国参与了人类基因组计划,成为参与该项计划的唯一发展中国家。
③2002年,我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制。
3.核酸研究的意义
[题点多维训练]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)DNA是生物体遗传信息的载体、蛋白质合成的模板 ( )
(2)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 ( )
(3)DNA分子每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在内侧,碱基排列在外侧 ( )
(4)RNA也是以核苷酸为基本构成单位,其中的戊糖和碱基与DNA中的不同,脱氧核糖替代了核糖,尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T) ( )
2.如图为DNA分子的局部结构示意图,下列说法不正确的是 ( )
A.DNA由多个脱氧核糖核苷酸分子间形成磷酯键后聚合而成的脱氧核糖核苷酸链构成
B.图中框内的结构可以看成是由脱氧核糖分子与H3PO4分子、碱基分子通过缩合连接而成的
C.胸腺嘧啶()中含有酰胺基
D.DNA分子的四种碱基均含N—H键,一个碱基中的N—H键的H原子只能与另一个碱基中的N原子形成氢键
3.已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的 ( )
A.32.9%和17.1% B.31.3%和18.7%
C.18.7%和31.3% D.17.1%和32.9%
4.某核糖核酸(RNA)的结构片段示意图如图,它在蛋白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.蛋白酶能加快该核糖核酸的水解速率
B.该核糖核酸水解生成的戊糖能溶于水
C.该核糖核酸水解生成的碱基中含有氮元素
D.该核糖核酸完全水解生成的酸是H3PO3
第三节 核酸
新知探究(一)
1.戊糖 2.(1)核苷酸 生物大分子 4.ATP ADP
[应用化学]
提示:
[题点多维训练]
1.选D A项,脱氧核糖核酸中含有非极性共价键(C—C),错误;B项,C5H10O4与C6H12O6不属于同系物,错误;C项,胞嘧啶含有的官能团为氨基,酰胺基、碳碳双键、碳氮双键,错误。
2.选A ①为磷酸,②为戊糖,③为碱基。若③是尿嘧啶,则该核苷酸是核糖核苷酸,是组成RNA的基本单元,A正确;DNA分子结构的多样性取决于4种③的排列顺序,B错误;若②为脱氧核糖,则该核苷酸为脱氧核糖核苷酸,与②相连的③有4种,C错误;DNA和RNA在核苷酸上的不同点除了在②方面,还有③方面,DNA中无尿嘧啶,RNA中无胸腺嘧啶,D错误。
3.(1)核糖 (2)腺嘌呤 C5H5N5
新知探究(二)
1.(1)①双螺旋 (3)①单链状
2.(1)DNA 遗传信息 (2)生物体遗传信息
[题点多维训练]
1.(1)√ (2)√ (3)× (4)×
2.选D DNA分子的四种碱基均含N—H键,由题图可知,一个碱基中的N—H键的H原子能与另一个碱基中的N、O原子形成氢键,D错误。
3.选B 已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,则C=G=17.9%,A=T=50%-17.9%=32.1%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,即T1=32.9%、C1=17.1%,根据碱基互补配对原则,双链DNA分子中,T=,所以T2=31.3%,同理,C2=18.7%。
4.选D 由结构片段可知,该核糖核酸是由磷酸、戊糖和碱基发生缩聚反应生成的,则该核糖核酸完全水解生成的酸是磷酸(H3PO4),D错误。(共68张PPT)
第三节
核酸
学习目标 重点难点
1.了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。认识人工合成核酸等的意义,体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。 2.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。 重点 核酸的组成和结构。
难点 DNA的分子
结构。
目录
新知探究(一)——核酸的组成
新知探究(二)——核酸的结构和生物功能
课时跟踪检测
核酸的组成
新知探究(一)
1.分类
分类依据:根据组成中所含 的不同。
天然的 核酸 脱氧核糖核酸(DNA) 绝大多数生物体的遗传物质
核糖核酸(RNA) 少数生物体的遗传物质
戊糖
2.组成
(1)基本单元:核苷酸。
核苷酸由磷酸、戊糖和碱基结合而成。核酸是由许多 单体形成的聚合物,是一种 。
核酸在酶的作用下,可以发生水解反应,过程如图所示:
核苷酸
生物大分子
(2)戊糖
(3)碱基
碱基是具有碱性的杂环有机化合物,主要有:
3.合成与水解图示
4.腺苷三磷酸(ATP)
腺嘌呤核苷与磷酸反应可形成磷酸酯(AMP)、二磷酸酯(ADP)及三磷酸酯(ATP)。ATP逐步水解可以生成ADP和AMP。ATP与ADP的转化图如: _____。
[微点拨] ①苷是糖苷的简称,核苷是戊糖中的羟基与碱基脱水缩合的有机化合物。
ATP
ADP
应用化学
腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸是生产核酸类药物的中间体,请在以下结构简式中圈出戊糖、碱基和磷酸所对应的部分。
提示:
1.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 ( )
[题点多维训练]
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.胞嘧啶的分子式为C4H5N3O,含有的官能团是氨基和酰胺基
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
解析:A项,脱氧核糖核酸中含有非极性共价键(C—C),错误;B项,C5H10O4与C6H12O6不属于同系物,错误;C项,胞嘧啶含有的官能团为氨基,酰胺基、碳碳双键、碳氮双键,错误。
√
2.如图表示生物体内核酸的基本组成单元模式图,下列说法正确的是 ( )
A.若③是尿嘧啶,则此图是组成RNA的原料
B.DNA分子结构的多样性取决于③的种类
C.若②为脱氧核糖,则与②相连的③有五种
D.DNA和RNA在核苷酸上的不同点只在②方面
√
解析:①为磷酸,②为戊糖,③为碱基。若③是尿嘧啶,则该核苷酸是核糖核苷酸,是组成RNA的基本单元,A正确;DNA分子结构的多样性取决于4种③的排列顺序,B错误;若②为脱氧核糖,则该核苷酸为脱氧核糖核苷酸,与②相连的③有4种,C错误;DNA和RNA在核苷酸上的不同点除了在②方面,还有③方面,DNA中无尿嘧啶,RNA中无胸腺嘧啶,D错误。
3.某核苷酸的结构如下:
(1)结构中的戊糖是 ,结构简式为 。
(2)结构中的碱基是 ,分子式为 。
核糖
腺嘌呤
C5H5N5
|归纳拓展|DNA和RNA的组成对比
组成 脱氧核糖核酸 (DNA) 核糖核酸
(RNA)
磷酸 都含有
核苷 戊糖 脱氧核糖 核糖
碱基 相同 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)
不同 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U)
核酸的结构和生物功能
新知探究(二)
1.核酸的结构
(1)DNA——双螺旋结构模型
①由两条多聚核苷酸链组成,两条链平行盘绕,形成 结构。核苷酸之间通过磷酯键连接。
②每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,碱基排列在内侧。
③两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则,通过氢键结合成碱基对,腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对,鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对。
双螺旋
(2)DNA中的碱基配对原则
①在双链DNA分子中,互补碱基两两相等,A=T,C=G,A+G=C+T,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
②DNA分子的一条单链中(A+T)/(G+C)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。
③DNA分子一条链中(A+G)/(T+C)的比值与互补链中的该种碱基的比值互为倒数,在整个双链中该比值为1。
④不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的比值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
(3)RNA
①一般呈 结构,比DNA分子小得多。
②与DNA对比,核糖替代脱氧核糖,尿嘧啶(U)替代胸腺嘧啶(T)。
单链状
2.核酸的生物功能
(1)基因:有一定碱基排列顺序的 片段含有特定的__________
被称为基因。
(2)核酸的生物功能
核酸是 的载体。DNA分子上的基因决定了生物体的一系列性状。RNA参与遗传信息的传递过程。核酸携带的遗传信息通过DNA的复制被精确地传递给下一代,通过控制蛋白质的合成来影响生物体的性状。
DNA
遗传信息
生物体遗传信息
(3)我国在核酸研究中取得的成绩
①1981年,我国科学家采用有机合成与酶促合成相结合的方法,人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸转移核糖核酸。
②1999年,我国参与了人类基因组计划,成为参与该项计划的唯一发展中国家。
③2002年,我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制。
3.核酸研究的意义
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)DNA是生物体遗传信息的载体、蛋白质合成的模板( )
(2)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( )
(3)DNA分子每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在内侧,碱基排列在外侧( )
[题点多维训练]
√
√
×
(4)RNA也是以核苷酸为基本构成单位,其中的戊糖和碱基与DNA中的不同,脱氧核糖替代了核糖,尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)( )
×
2.如图为DNA分子的局部结构示意图,下列说法不正确的是 ( )
A.DNA由多个脱氧核糖核苷酸分子间形成磷酯键后聚合而成的脱氧核糖核苷酸链构成
B.图中框内的结构可以看成是由脱氧核糖分子与H3PO4分子、碱基分子通过缩合连接而成的
C.胸腺嘧啶( )中含有酰胺基
D.DNA分子的四种碱基均含N—H键,一个碱基中的N—H键的H原子只能与另一个碱基中的N原子形成氢键
√
解析:DNA分子的四种碱基均含N—H键,由题图可知,一个碱基中的N—H键的H原子能与另一个碱基中的N、O原子形成氢键,D错误。
√
3.已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的 ( )
A.32.9%和17.1% B.31.3%和18.7%
C.18.7%和31.3% D.17.1%和32.9%
解析:已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,则C=G=17.9%,A=T=50%-17.9%=32.1%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,即T1=32.9%、C1=17.1%,根据碱基互补配对原则,双链DNA分子中,T=,所以T2=31.3%,同理,C2=18.7%。
√
4.某核糖核酸(RNA)的结构片段示意图如图,它在蛋白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.蛋白酶能加快该核糖核酸的水解速率
B.该核糖核酸水解生成的戊糖能溶于水
C.该核糖核酸水解生成的碱基中含有氮元素
D.该核糖核酸完全水解生成的酸是H3PO3
解析:由结构片段可知,该核糖核酸是由磷酸、戊糖和碱基发生缩聚反应生成的,则该核糖核酸完全水解生成的酸是磷酸(H3PO4),D错误。
课时跟踪检测
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√
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1.(2024·四川德阳高二月考)下列关于核酸的结构和性质说法正确的是 ( )
A.天然核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸
B.组成核酸的元素是C、H、O、N
C.核酸水解的最终产物是氨基酸
D.人们跑步后肌肉酸痛是因为产生了核酸
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解析:天然核酸可分为核糖核酸和脱氧核糖核酸,A项正确;组成核酸的元素是C、H、O、N、P,B项错误;核酸水解的最终产物有磷酸、戊糖、碱基,蛋白质水解的最终产物是氨基酸,C项错误;人们跑步后肌肉酸痛是因为产生了乳酸,D项错误。
√
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3
2.下列各项中,不属于核酸功能的是 ( )
A.它是生物的遗传物质
B.携带遗传信息,对生物的遗传有重要作用
C.核酸分子的变化可能引起生物的变异
D.提供能量供应生命活动
解析:核酸携带遗传信息,能提供能量的是糖类、油脂和蛋白质。
√
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3.病毒由蛋白质和核酸组成,核酸由核苷酸组成。核苷酸的单体由五碳糖、磷酸基和含氮碱基构成。下列说法错误的是 ( )
A. 蛋白质和核酸均是生物大分子
B.NaClO溶液用作消毒剂,是因为NaClO能使病毒蛋白变性
C.蛋白质中含C、H、O、N等元素
D.五碳糖(C5H10O5)与葡萄糖互为同系物
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解析:蛋白质是由氨基酸脱水缩聚而成的,蛋白质属于生物大分子,核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子,故A正确;NaClO溶液用作消毒剂,是因为NaClO具有强氧化性,能使病毒蛋白变性,故B正确;蛋白质的组成元素有C、H、O、N,有的还有P、S等,故C正确;五碳糖(C5H10O5)与葡萄糖(C6H12O6)组成上相差1个CH2O,不符合同系物的定义,故D错误。
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4.下列表述正确的是 ( )
A.核酸属于小分子
B.所有生物的DNA都具有相同的脱氧核苷酸排列顺序
C.组成DNA的脱氧核苷酸只有4种,所以连成长链时,其排列顺序是有限的
D.DNA和RNA都能携带遗传信息
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解析:核酸属于大分子,A错;不同生物的DNA的脱氧核苷酸排列顺序是不同的,B错;组成DNA的脱氧核苷酸只有4种,但排列顺序是多样化的,C错;绝大多数生物体的遗传物质是DNA,少数生物体的遗传物质是RNA,D对。
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5.核酸是生命的基础物质,是病毒的“身份证”。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、核苷酸都是生物大分子
D.核酸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生物大分子,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;核酸是生物大分子,但核苷酸不是生物大分子,故C错误;天然的核酸有核糖核酸和脱氧核糖核酸两类,分别是RNA和DNA,它们共同对蛋白质的合成和生物遗传起重要作用,故D正确。
√
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6.大多数生命的遗传物质是DNA,DNA分子的螺旋状双链结构使遗传信息得以精准复制。下列说法正确的是 ( )
A.构成DNA的碱基与RNA的碱基完全相同
B.DNA分子中不存在氢键
C.DNA参与遗传信息的传递和表达
D.DNA分子中的遗传信息实际上就是碱基对的排列顺序
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解析:构成DNA的碱基有A、T、C、G,构成RNA的碱基有A、U、C、G,碱基的种类不完全相同,A错误;DNA分子中存在氢键,B错误;DNA是遗传信息的储存物质,RNA参与遗传信息的传递和表达,C错误;DNA分子中遗传信息实际上就是碱基对的排列顺序,D正确。
√
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7.某DNA分子的片段如图所示。下列关于该片段的说法错误的是 ( )
A.氢键的强度:①>②
B.该片段中所有参与形成氢键的原子都共平面
C.该片段在一定条件下可发生水解反应
D.胞嘧啶与鸟嘌呤分子中酰胺基的化学活性并不完全相同
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解析:氧元素的电负性大于氮元素,原子半径小于氮原子,形成的氢键更强,则氢键的强度:①>②,故A正确;如图中“ ”所标注的氮原子
( )成三个价键,N原子的价层电子对数为
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3+=4,采用sp3杂化,因此该片段中所有参与形成氢键的原子不都共平面,故B错误;该片段中含有肽键,在一定条件下可发生水解反应,故C正确;胞嘧啶与鸟嘌呤分子中酰胺基的氮原子化学环境不同,故酰胺基的化学活性并不完全相同,故D正确。
√
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8.腺嘌呤核苷是生产核酸类药物的中间体,结构如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.腺嘌呤核苷单体发生缩聚反应可以生成核酸
B.该化合物能发生水解反应
C.核磁共振氢谱有9组峰
D.该化合物中含有4个手性碳原子
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解析:腺嘌呤核苷没有磷酸基,不能发生缩聚反应生成核酸,故A错误;该有机化合物中不含能水解的官能团,不能发生水解反应,故B错误;根据等效氢判断方法,该有机化合物含有11组氢原子,有11组峰,故C错误;根据连接4个不同的原子或原子团的碳原子是手性碳原子进行判断,含氧环中的4个碳原子是手性碳原子,故D正确。
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9.DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要用途。刑侦人员将从案发现场得到的血液、头发样品中提取的DNA,与犯罪嫌疑人的DNA进行比较就可能为案件的侦破提供证据。回答下列问题:
(1)DNA侦破的准确率非常高,原因是绝大多数的生物,其遗传信息储存在 中,而且每个个体DNA的脱氧核苷酸序列各有特点。
解析:所有具有细胞结构的生物,其遗传物质都是DNA,每个个体各不相同的根本原因是所含有的遗传信息不同,即DNA不同,DNA不同的原因是脱氧核苷酸序列各有特点。
DNA
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(2)DNA是细胞内携带 的物质,它的信息量非常大。
解析:所有具有细胞结构的生物,其遗传物质都是DNA,每个个体各不相同的根本原因是所含有的遗传信息不同,即DNA不同,DNA不同的原因是脱氧核苷酸序列各有特点。
遗传信息
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11
12
13
3
(3)核酸包括 和 ,其基本组成单元分别是___________ _______和 。
解析:所有具有细胞结构的生物,其遗传物质都是DNA,每个个体各不相同的根本原因是所含有的遗传信息不同,即DNA不同,DNA不同的原因是脱氧核苷酸序列各有特点。
DNA
RNA
脱氧核糖
核糖核苷酸
核苷酸
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
10.如图中的①代表磷酸,②代表五碳糖,③代表含氮碱基。请据图回答:
(1)若③是胞嘧啶,当②是 时,该图代表胞嘧啶核糖核苷酸;当②是 时,该图代表胞嘧啶脱氧核糖核苷酸。
解析:1分子核苷酸由1分子磷酸和1分子五碳糖和1分子含氮碱基组成。五碳糖有脱氧核糖和核糖两种;含氮碱基有A、G、C、T、U 5种。因五碳糖不同,核酸分为DNA和RNA,共有8种核苷酸(4种脱氧核糖核苷酸和4种核糖核苷酸)。DNA是绝大多数生物的遗传物质,有些病毒只含有RNA,如SARS病毒,它们的遗传信息储存在RNA中。
核糖
脱氧核糖
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
(2)若③是尿嘧啶,则②是 ;若③是胸腺嘧啶,则②是 ,此图叫做 。
解析:1分子核苷酸由1分子磷酸和1分子五碳糖和1分子含氮碱基组成。五碳糖有脱氧核糖和核糖两种;含氮碱基有A、G、C、T、U 5种。因五碳糖不同,核酸分为DNA和RNA,共有8种核苷酸(4种脱氧核糖核苷酸和4种核糖核苷酸)。DNA是绝大多数生物的遗传物质,有些病毒只含有RNA,如SARS病毒,它们的遗传信息储存在RNA中。
核糖
脱氧核糖
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
10
1
2
4
5
6
7
8
9
11
12
13
3
(3)若②是核糖,则③有 种,若②是脱氧核糖,则③有 种。
解析:1分子核苷酸由1分子磷酸和1分子五碳糖和1分子含氮碱基组成。五碳糖有脱氧核糖和核糖两种;含氮碱基有A、G、C、T、U 5种。因五碳糖不同,核酸分为DNA和RNA,共有8种核苷酸(4种脱氧核糖核苷酸和4种核糖核苷酸)。DNA是绝大多数生物的遗传物质,有些病毒只含有RNA,如SARS病毒,它们的遗传信息储存在RNA中。
4
4
10
1
2
4
5
6
7
8
9
11
12
13
3
(4)若该图所示的物质只存在于SARS病毒中,则②一定是 ,而③可以是 。
解析:1分子核苷酸由1分子磷酸和1分子五碳糖和1分子含氮碱基组成。五碳糖有脱氧核糖和核糖两种;含氮碱基有A、G、C、T、U 5种。因五碳糖不同,核酸分为DNA和RNA,共有8种核苷酸(4种脱氧核糖核苷酸和4种核糖核苷酸)。DNA是绝大多数生物的遗传物质,有些病毒只含有RNA,如SARS病毒,它们的遗传信息储存在RNA中。
核糖
腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
11.某生物的DNA分子中,腺嘌呤约占碱基总数的30%,则胸腺嘧啶和鸟嘌呤占碱基总数的百分比分别为 、 。
解析:DNA分子中,A=T,G=C,故T占30%,G占=20%。
30%
20%
12
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
13
3
高阶思维训练
12.某DNA分子的片段如图所示。下列关于该片段的说法不正确的是( )
A.1 mol 该片段最多与7 mol H2发生加成
B.胸腺嘧啶与酸或碱溶液均可反应生成盐
C.该片段中的①②表示氢键,A与T配对
D.该片段能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:由结构可知,该片段中碳碳双键和碳氮双键在一定条件下能与氢气发生加成反应,则1 mol 该片段最多与5 mol 氢气发生加成反应,A错误;胸腺嘧啶分子中含有的肽键能在酸性条件或碱性条件下发生水解反应生成盐,B正确;DNA分子中两条链上的碱基通过氢键作用结合成碱基对,该片段中①②表示氢键,C正确;该片段中碳碳双键能与溴水发生加成反应使溶液褪色,与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应使溶液褪色,D正确。
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
13.如图为DNA分子平面结构示意图,请据图分析回答下列问题:
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
(1)从空间上看,DNA分子的两条单链按反向平行方式盘旋成_____
结构。
解析:分析题图:①为磷酸,②为脱氧核糖,③为胞嘧啶,④包括一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子胞嘧啶,⑤为腺嘌呤,⑥为鸟嘌呤,⑦为胞嘧啶,⑧为胸腺嘧啶,⑨为氢键。
(1)从空间上看,DNA分子的两条单链按反向平行方式盘旋成规则的双螺旋结构。
规则
的双螺旋
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
(2)图中④的中文名称是_________________________________
;
⑦的中文名称是 。
解析:图中④是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子胞嘧啶组成的,但不是胞嘧啶脱氧核糖核苷酸;⑦为胞嘧啶。
一分子磷酸、一分子脱氧核糖、
一分子胞嘧啶
胞嘧啶
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
(3)构成DNA分子的碱基虽然只有4种,但由于__________________
的千变万化,因此构成了DNA分子的多样性。
解析:构成DNA分子的碱基虽然只有4种,但由于碱基排列顺序(或碱基对的排列顺序)的千变万化,因此构成了DNA分子的多样性。
碱基排列顺序
(或碱基对的排列顺序)
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
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13
3
(4)如果将细胞培养在含15N的同位素培养基上,则能在此图的______成分(填写编号)上可以测到15N。
解析:DNA分子中,N元素位于含氮碱基中,因此如果将细胞培养在含15N的同位素培养基上,则能在此图的③~⑧成分上可以测到15N。
③~⑧课时跟踪检测(二十五) 核酸
1.(2024·四川德阳高二月考)下列关于核酸的结构和性质说法正确的是 ( )
A.天然核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸
B.组成核酸的元素是C、H、O、N
C.核酸水解的最终产物是氨基酸
D.人们跑步后肌肉酸痛是因为产生了核酸
2.下列各项中,不属于核酸功能的是 ( )
A.它是生物的遗传物质
B.携带遗传信息,对生物的遗传有重要作用
C.核酸分子的变化可能引起生物的变异
D.提供能量供应生命活动
3.病毒由蛋白质和核酸组成,核酸由核苷酸组成。核苷酸的单体由五碳糖、磷酸基和含氮碱基构成。下列说法错误的是 ( )
A. 蛋白质和核酸均是生物大分子
B.NaClO溶液用作消毒剂,是因为NaClO能使病毒蛋白变性
C.蛋白质中含C、H、O、N等元素
D.五碳糖(C5H10O5)与葡萄糖互为同系物
4.下列表述正确的是 ( )
A.核酸属于小分子
B.所有生物的DNA都具有相同的脱氧核苷酸排列顺序
C.组成DNA的脱氧核苷酸只有4种,所以连成长链时,其排列顺序是有限的
D.DNA和RNA都能携带遗传信息
5.核酸是生命的基础物质,是病毒的“身份证”。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、核苷酸都是生物大分子
D.核酸对蛋白质的合成和生物遗传起重要作用
6.大多数生命的遗传物质是DNA,DNA分子的螺旋状双链结构使遗传信息得以精准复制。下列说法正确的是 ( )
A.构成DNA的碱基与RNA的碱基完全相同
B.DNA分子中不存在氢键
C.DNA参与遗传信息的传递和表达
D.DNA分子中的遗传信息实际上就是碱基对的排列顺序
7.某DNA分子的片段如图所示。下列关于该片段的说法错误的是 ( )
A.氢键的强度:①>②
B.该片段中所有参与形成氢键的原子都共平面
C.该片段在一定条件下可发生水解反应
D.胞嘧啶与鸟嘌呤分子中酰胺基的化学活性并不完全相同
8.腺嘌呤核苷是生产核酸类药物的中间体,结构如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.腺嘌呤核苷单体发生缩聚反应可以生成核酸
B.该化合物能发生水解反应
C.核磁共振氢谱有9组峰
D.该化合物中含有4个手性碳原子
9.DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要用途。刑侦人员将从案发现场得到的血液、头发样品中提取的DNA,与犯罪嫌疑人的DNA进行比较就可能为案件的侦破提供证据。回答下列问题:
(1)DNA侦破的准确率非常高,原因是绝大多数的生物,其遗传信息储存在 中,而且每个个体DNA的脱氧核苷酸序列各有特点。
(2)DNA是细胞内携带 的物质,它的信息量非常大。
(3)核酸包括 和 ,其基本组成单元分别是 和 。
10.如图中的①代表磷酸,②代表五碳糖,③代表含氮碱基。请据图回答:
(1)若③是胞嘧啶,当②是 时,该图代表胞嘧啶核糖核苷酸;当②是 时,该图代表胞嘧啶脱氧核糖核苷酸。
(2)若③是尿嘧啶,则②是 ;若③是胸腺嘧啶,则②是 ,此图叫做 。
(3)若②是核糖,则③有 种,若②是脱氧核糖,则③有 种。
(4)若该图所示的物质只存在于SARS病毒中,则②一定是 ,而③可以是 。
11.某生物的DNA分子中,腺嘌呤约占碱基总数的30%,则胸腺嘧啶和鸟嘌呤占碱基总数的百分比分别为 、 。
高阶思维训练
12.某DNA分子的片段如图所示。下列关于该片段的说法不正确的是 ( )
A.1 mol 该片段最多与7 mol H2发生加成
B.胸腺嘧啶与酸或碱溶液均可反应生成盐
C.该片段中的①②表示氢键,A与T配对
D.该片段能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色
13.如图为DNA分子平面结构示意图,请据图分析回答下列问题:
(1)从空间上看,DNA分子的两条单链按反向平行方式盘旋成 结构。
(2)图中④的中文名称是 ;
⑦的中文名称是 。
(3)构成DNA分子的碱基虽然只有4种,但由于 的千变万化,因此构成了DNA分子的多样性。
(4)如果将细胞培养在含15N的同位素培养基上,则能在此图的 成分(填写编号)上可以测到15N。
课时跟踪检测(二十五)
1.选A 天然核酸可分为核糖核酸和脱氧核糖核酸,A项正确;组成核酸的元素是C、H、O、N、P,B项错误;核酸水解的最终产物有磷酸、戊糖、碱基,蛋白质水解的最终产物是氨基酸,C项错误;人们跑步后肌肉酸痛是因为产生了乳酸,D项错误。
2.选D 核酸携带遗传信息,能提供能量的是糖类、油脂和蛋白质。
3.选D 蛋白质是由氨基酸脱水缩聚而成的,蛋白质属于生物大分子,核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子,故A正确;NaClO溶液用作消毒剂,是因为NaClO具有强氧化性,能使病毒蛋白变性,故B正确;蛋白质的组成元素有C、H、O、N,有的还有P、S等,故C正确;五碳糖(C5H10O5)与葡萄糖(C6H12O6)组成上相差1个CH2O,不符合同系物的定义,故D错误。
4.选D 核酸属于大分子,A错;不同生物的DNA的脱氧核苷酸排列顺序是不同的,B错;组成DNA的脱氧核苷酸只有4种,但排列顺序是多样化的,C错;绝大多数生物体的遗传物质是DNA,少数生物体的遗传物质是RNA,D对。
5.选D 核酸是由磷酸、戊糖和碱基通过一定的方式结合而成的生物大分子,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;核酸是生物大分子,但核苷酸不是生物大分子,故C错误;天然的核酸有核糖核酸和脱氧核糖核酸两类,分别是RNA和DNA,它们共同对蛋白质的合成和生物遗传起重要作用,故D正确。
6.选D 构成DNA的碱基有A、T、C、G,构成RNA的碱基有A、U、C、G,碱基的种类不完全相同,A错误;DNA分子中存在氢键,B错误;DNA是遗传信息的储存物质,RNA参与遗传信息的传递和表达,C错误;DNA分子中遗传信息实际上就是碱基对的排列顺序,D正确。
7.选B 氧元素的电负性大于氮元素,原子半径小于氮原子,形成的氢键更强,则氢键的强度:①>②,故A正确;如图中“”所标注的氮原子()成三个价键,N原子的价层电子对数为3+=4,采用sp3杂化,因此该片段中所有参与形成氢键的原子不都共平面,故B错误;该片段中含有肽键,在一定条件下可发生水解反应,故C正确;胞嘧啶与鸟嘌呤分子中酰胺基的氮原子化学环境不同,故酰胺基的化学活性并不完全相同,故D正确。
8.选D 腺嘌呤核苷没有磷酸基,不能发生缩聚反应生成核酸,故A错误;该有机化合物中不含能水解的官能团,不能发生水解反应,故B错误;根据等效氢判断方法,该有机化合物含有11组氢原子,有11组峰,故C错误;根据连接4个不同的原子或原子团的碳原子是手性碳原子进行判断,含氧环中的4个碳原子是手性碳原子,故D正确。
9.解析:所有具有细胞结构的生物,其遗传物质都是DNA,每个个体各不相同的根本原因是所含有的遗传信息不同,即DNA不同,DNA不同的原因是脱氧核苷酸序列各有特点。
答案:(1)DNA (2)遗传信息 (3)DNA RNA 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
10.解析:1分子核苷酸由1分子磷酸和1分子五碳糖和1分子含氮碱基组成。五碳糖有脱氧核糖和核糖两种;含氮碱基有A、G、C、T、U 5种。因五碳糖不同,核酸分为DNA和RNA,共有8种核苷酸(4种脱氧核糖核苷酸和4种核糖核苷酸)。DNA是绝大多数生物的遗传物质,有些病毒只含有RNA,如SARS病毒,它们的遗传信息储存在RNA中。
答案:(1)核糖 脱氧核糖 (2)核糖 脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 (3)4 4 (4)核糖 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)
11.解析:DNA分子中,A=T,G=C,故T占30%,G占=20%。
答案:30% 20%
12.选A 由结构可知,该片段中碳碳双键和碳氮双键在一定条件下能与氢气发生加成反应,则1 mol 该片段最多与5 mol 氢气发生加成反应,A错误;胸腺嘧啶分子中含有的肽键能在酸性条件或碱性条件下发生水解反应生成盐,B正确;DNA分子中两条链上的碱基通过氢键作用结合成碱基对,该片段中①②表示氢键,C正确;该片段中碳碳双键能与溴水发生加成反应使溶液褪色,与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应使溶液褪色,D正确。
13.解析:分析题图:①为磷酸,②为脱氧核糖,③为胞嘧啶,④包括一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子胞嘧啶,⑤为腺嘌呤,⑥为鸟嘌呤,⑦为胞嘧啶,⑧为胸腺嘧啶,⑨为氢键。
(1)从空间上看,DNA分子的两条单链按反向平行方式盘旋成规则的双螺旋结构。(2)图中④是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子胞嘧啶组成的,但不是胞嘧啶脱氧核糖核苷酸;⑦为胞嘧啶。(3)构成DNA分子的碱基虽然只有4种,但由于碱基排列顺序(或碱基对的排列顺序)的千变万化,因此构成了DNA分子的多样性。(4)DNA分子中,N元素位于含氮碱基中,因此如果将细胞培养在含15N的同位素培养基上,则能在此图的③~⑧成分上可以测到15N。
答案:(1)规则的双螺旋 (2)一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子胞嘧啶 胞嘧啶 (3)碱基排列顺序(或碱基对的排列顺序) (4)③~⑧
