第四章第三節核酸基礎落實·必備知識全過關重難探究·能力素養全提升目錄索引

素養目標1.通過了解脫氧核糖核酸、核糖核酸的結構特點和生物功能,辨識磷酯鍵,從結構角度認識核酸分子的形成過程及水解過程,形成宏觀辨識與微觀探析的學科核心素養。2.通過認識人工合成核酸的意義,體會化學科學在生命科學發展中所起的重要作用,能說出核酸對生命遺傳的意義,形成科學態度與社會責任的學科核心素養。基礎落實·必備知識全過關一、核酸的組成1.核酸的特點與分類核苷酸大分子脫氧核糖核酸核糖核酸2.核酸的組成(1)核酸可以看作

、

和

通過一定方式結合而成的生物大分子。

(2)核酸的水解和生成。磷酸戊糖堿基核苷核苷酸核酸(3)脫氧核糖核酸和核糖核酸的異同。

組成脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)磷酸都含有核苷戊糖

堿基相同

不同

脫氧核糖核糖腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)

尿嘧啶(U)二、核酸的結構

雙螺旋平行盤繞雙螺旋外內氫鍵堿基互補配對單鏈狀核糖脫氧核糖尿嘧啶胸腺小三、核酸的生物功能核酸是生物體

的載體。

1.DNA的生物功能(1)基因:有一定

排列順序的DNA片段含有特定的

信息。(2)基團作用:DNA分子上有許多基團,決定了生物體的一系列

。

2.RNA的生物功能參與遺傳信息的傳遞過程。遺傳信息堿基遺傳性狀四、核酸研究的成果和意義1.我國核酸研究的成績(1)1981年,我國科學家人工合成了具有生物活性的

分子——酵母丙氨酸轉移核糖核酸。

(2)1999年,我國參與了人類基因組計劃,成為參與該項計劃的唯一發展中國家。(3)2002年,我國科學家完成了

組圖譜的繪制。

核酸水稻基因2.核酸研究的意義

生物醫學農業概念圖解核酸組成示意圖深度思考1如圖1是脫氧核糖核酸(DNA)的結構片段,它的堿基中胞嘧啶的結構如圖2,回答下列問題:(1)2-脫氧核糖(C5H10O4)與葡萄糖是互為同系物嗎?能否發生銀鏡反應?(2)寫出胞嘧啶的分子式。它含有什么官能團?提示

不是;否。脫氧核糖(C5H10O4)與葡萄糖(C6H12O6)不相差一個或多個CH2原子團,不是互為同系物;2-脫氧核糖(C5H10O4)無醛基,不能發生銀鏡反應。提示

胞嘧啶分子式為C4H5N3O,含有的官能團是肽鍵、碳氮雙鍵、碳碳雙鍵、氨基。易錯辨析1(1)蛋白質的N元素主要存在于肽鍵中,核酸的N元素存在于堿基中。(

)(2)蛋白質和核酸都是由單體構成的多聚體,其結構的多樣性都取決于單體的排序多樣性。(

)√提示

蛋白質的N元素主要存在于肽鍵中,核酸的N元素存在于含氮堿基中。×提示

蛋白質由單體氨基酸形成,核酸由單體核苷酸形成,蛋白質結構的多樣性取決于氨基酸的種類、數目、排列順序以及肽鏈所形成的空間結構,核酸結構的多樣性主要取決于組成核酸的核苷酸的排列順序。(3)人的遺傳物質徹底水解后可得到6種小分子。(

)(4)判斷核酸種類可依據戊糖或堿基的種類。(

)√提示

人的遺傳物質是DNA,其徹底水解后可得到6種小分子,即脫氧核糖、磷酸和4種含氮堿基(A、C、G、T)。√提示

構成DNA與RNA的核苷酸除了戊糖不同外,含氮堿基也不完全相同,所以判斷核酸種類可依據戊糖或堿基的種類。深度思考2某種海洋生物的DNA分子中,腺嘌呤的數量約占堿基總數的32%,請由此推測其他三種堿基的數量占堿基總數的百分比。提示

胸腺嘧啶占32%,鳥嘌呤占18%,胞嘧啶占18%。

易錯辨析2(1)DNA和RNA都能攜帶遺傳信息。(

)(2)DNA和RNA的基本單位都是核苷酸。(

)(3)DNA的元素組成是C、H、O、P。(

)(4)核酸包括DNA和RNA。(

)(5)DNA初步水解的產物是四種脫氧核苷酸。(

)(6)DNA徹底水解的產物是脫氧核糖、磷酸和四種含氮堿基。(

)√√×提示

DNA的組成元素為C、H、O、N、P。

√√√重難探究·能力素養全提升情境探究探究一核酸的組成核酸是一種生物大分子,有下列結構的分子是生產核酸類藥物的中間體。

圖一

圖二

圖三請思考并回答以下問題:1.核酸、核苷酸、核苷三者之間有什么聯系?2.核酸三個組成部分的元素組成是怎樣的?并進一步歸納出組成核酸的元素種類。3.戊糖有幾種?二者在原子構成上有什么不同?提示

核酸是由核苷酸組成的,核苷酸由核苷以及磷酸組成,包括核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸兩類,核苷由堿基和戊糖連接而成。提示

①磷酸含有H、O、P三種元素;②脫氧核糖、核糖含有C、H、O三種元素;③含氮堿基如腺嘌呤含有C、H、N三種元素。綜上所述,核酸是由C、H、O、N、P五種元素組成的。提示

戊糖分為脫氧核糖和核糖兩種;第一種比第二種少一個氧原子。

4.在材料圖一和圖二對應的結構簡式中找出戊糖、堿基和磷酸對應的部分。提示

5.判斷材料中所給的三種分子是DNA還是RNA?如何判斷一個核酸分子是DNA還是RNA?提示

(1)圖三表示的是脫氧核糖核酸(DNA),圖二表示的是核糖核酸(RNA);(2)依據其中含有戊糖的種類判斷:若該核酸分子含有脫氧核糖,則一定是DNA;若含有核糖,則是RNA。依據堿基種類判斷:該核酸分子若含有堿基T,則一定是DNA;若含有堿基U,則一定是RNA。方法突破1.核酸的組成

2.核酸的性質(1)酸性:核酸具有酸性,故而得名。應用體驗視角1核酸的組成1.如圖是核酸的基本組成單位核苷酸的結構示意圖,下列說法正確的是(

)A.比較組成DNA與RNA的④,只有②存在不同B.若③是T,則④叫胸腺嘧啶脫氧核糖核酸C.若③是尿嘧啶,則②是脫氧核糖D.若②是脫氧核糖,則④構成的核酸是遺傳物質的主要載體D解析

比較DNA與RNA的核苷酸,②戊糖和③含氮堿基均存在不同,A錯誤;若③是T,則④是DNA的組成單位,叫胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸,B錯誤;若③是尿嘧啶,則②是核糖,C錯誤;若②是脫氧核糖,則④是DNA的組成單位,DNA是遺傳物質的主要載體,D正確。2.下列說法錯誤的是(

)A.組成核酸的基本單元是堿基和戊糖B.核酸是由核苷酸縮聚而成的生物大分子C.脫氧核糖核酸是絕大多數生物體的遺傳物質D.生物體內的戊糖主要以環狀結構的形式存在于核酸中A解析

核酸

核苷酸,A項錯誤,B項正確;DNA是絕大多數生物體的遺傳物質,RNA是少數生物體的遺傳物質,C項正確;生物體內的戊糖主要以環狀結構的形式存在于核酸中,D項正確。視角2

核酸的水解3.DNA是生物體的重要組成物質,在它的堿基對中儲存著遺傳信息,與生物的生長、發育等正常生命活動以及癌變、突變等異常生命活動密切相關。下列有關DNA的說法正確的是(

)A.核酸就是DNAB.DNA水解得到的堿基含尿嘧啶(U)C.DNA水解的最終產物之一戊糖是二糖D.基因的化學本質是DNA分子中能代表某一遺傳性狀的核苷酸序列D解析

核酸分為脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),A錯誤;DNA水解得到的堿基有四種,分別是腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T),RNA水解才能得到尿嘧啶(U),B錯誤;戊糖是單糖,C錯誤。【變式設問】(1)DNA和RNA水解得到的戊糖是否相同?(2)DNA初步水解和徹底水解的產物分別是什么?提示

不同。DNA和RNA水解得到的戊糖分別為脫氧核糖和核糖。

提示

DNA初步水解的產物是四種脫氧核苷酸(腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸和胞嘧啶脫氧核苷酸)。徹底水解的產物是脫氧核糖、磷酸和四種含氮堿基(腺嘌呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶)。4.如圖表示不同化學元素所組成的生命大分子及其水解產物,以下說法錯誤的是(

)A.若①為某種大分子的組成單位,則①最可能是氨基酸B.若②是人體中重要的儲能物質,則②可能是脂肪C.若③為能儲存遺傳信息的大分子物質,則③一定是DNAD.若④能夠作為醫療注射物,則④是葡萄糖C解析

由題圖示可知,①的組成元素為C、H、O、N,若①為某種大分子的組成單位,則①最可能是蛋白質的基本組成單位——氨基酸;②的組成元素只有C、H、O三種,可能是糖類或脂肪,若②是細胞中重要的儲能物質,則②可能是脂肪;③的組成元素為C、H、O、N、P,若③是能儲存遺傳信息的大分子物質,則其可能是DNA或RNA;④只含C、H、O三種元素,作為醫療注射液提供能量的為葡萄糖。視角3DNA和RNA的比較5.組成DNA的基本成分是(

)①核糖②脫氧核糖③磷酸④腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶⑤胸腺嘧啶⑥尿嘧啶A.①③⑤ B.①②④⑥C.②③④⑤ D.②③⑥C解析

DNA由脫氧核糖核苷酸組成,脫氧核糖核苷酸由磷酸、脫氧核糖和含氮堿基組成,含氮堿基包括腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶4種,故選C。6.下列關于核酸的敘述正確的是(

)A.DNA和RNA中的戊糖相同B.組成DNA與蛋白質的元素種類相同C.DNA和RNA呈酸性,蛋白質呈堿性D.DNA分子中含有胸腺嘧啶D解析

DNA中的戊糖是脫氧核糖,RNA中的戊糖是核糖,A項錯誤;DNA由C、H、O、N、P元素組成,而蛋白質主要由C、H、O、N、S等元素組成,有些蛋白質還含有P、Fe等元素,B項錯誤;蛋白質分子中既含有氨基,又含有羧基,故呈兩性,C項錯誤。情境探究探究二核酸的結構人的細胞中含有DNA,而每個人的DNA都不完全相同,因此,通過分子生物學方法顯示出來的人的DNA模樣就會因人而異,人們就可以像指紋那樣分辨人與人的不同,這也就是DNA指紋一詞的由來。其實DNA屬于我們說到的核酸的一種。請思考并回答以下問題:1.生物大分子DNA具有什么結構?DNA和RNA水解得到的戊糖是否相同?提示

DNA具有雙螺旋結構。不同,DNA和RNA水解得到的戊糖分別為脫氧核糖和核糖。2.一條脫氧核糖核苷酸長鏈中的脫氧核糖與磷酸的連接方式是怎樣的?兩條脫氧核糖核苷酸長鏈間的堿基對通過什么化學鍵連接?3.在DNA的雙螺旋結構中,堿基配對為什么非得A配T,G配C呢?提示

一條脫氧核糖核苷酸長鏈中脫氧核糖和磷酸的連接方式是:—磷酸—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—;兩條脫氧核糖核苷酸長鏈間的堿基通過氫鍵連接。提示

因為A和T或G和C在形成氫鍵的時候,兩兩配合得比較默契,它們之間能夠最有效地形成氫鍵,穩定DNA結構。4.DNA分子的多聚核苷酸鏈中,核苷酸之間通過磷酯鍵連接。類比蛋白質的結構,指出DNA分子、核苷酸和磷酯鍵分別對應于蛋白質中的哪些部分?提示

DNA分子相當于蛋白質結構中的肽鏈,核苷酸相當于蛋白質結構中的氨基酸,磷酯鍵相當于蛋白質結構中的肽鍵。方法突破應用體驗視角1核酸的結構1.下列說法正確的是(

)A.DNA分子和RNA分子均是雙鏈結構B.DNA分子中的雙鏈通過堿基間的氫鍵作用相連接C.DNA分子中的4種堿基有6種配對方式D.核酸分子中存在大量的苯環結構B解析

核酸分子中存在大量的雜環結構,沒有苯環結構,D項錯誤。

2.下列說法不正確的是(

)A.①代表磷酯鍵B.雙鏈DNA分子中A與T之間有2個氫鍵C.雙鏈DNA分子中G與C之間有3個氫鍵D.RNA指導DNA合成蛋白質D解析

磷酸和脫氧核糖的羥基之間形成酯基,①代表磷酯鍵,A正確;根據堿基互補配對原則,