第二章 第二节 第3课时.docx

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第二章第二节第3课时

第3课时　核酸的结构和功能

学习目标

1.说出核酸的种类、结构（重难点）。

2.简述DNA和RNA在细胞中的分布和功能。

|预知概念|

一、核酸的化学组成

1.分类　一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；一类是核糖核酸，简称RNA。

2.元素组成

核酸由C、H、O、N、P五种元素组成。

二、核酸的结构

1.核酸的基本组成单位——核苷酸

（1）组成：

一个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。

如下图所示：

（2）种类：

根据五碳糖的不同，可分为两类——脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸）和核糖核苷酸。

①脱氧核苷酸：

构成DNA的基本单位，如图：

②核糖核苷酸：

构成RNA的基本单位，如图：

2.核酸的构成

（1）核酸的结构层次

（2）核酸的形成

①每个核酸分子是由几十个乃至上亿个核苷酸连接而成的长链。

②绝大多数DNA分子由两条脱氧核糖核苷酸链构成，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构；DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。

③RNA通常由一条核糖核苷酸链构成。

三、核酸的分布、功能

1.DNA主要集中在细胞核内，少量的DNA分布在线粒体和叶绿体中；RNA主要分布在细胞质中。

2.核酸是细胞中携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有十分重要的作用。

DNA是绝大多数生物的遗传物质，是遗传信息的载体。

有些病毒只含有RNA，它们的遗传信息储存在RNA中。

|过程评价|

（1）核酸的基本结构单位是核苷酸。

（　　）

（2）DNA的基本单位是核糖核苷酸。

（　　）

（3）核苷酸由一分子磷酸，一分子核糖，和一分子碱基构成。

（　　）

（4）DNA和RNA的区别是五碳糖的成分不同。

（　　）

（5）病毒的遗传信息储存在RNA中。

（　　）

（6）无论细菌、真菌还是动植物细胞，其遗传物质均为DNA。

（　　）

（7）只有细胞核内的核酸才是携带遗传信息的物质。

（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√　（7）×

|联想·质疑|

★DNA具有物种特异性，可通过分析不同物种的DNA来判断不同物种间的亲缘关系。

★病毒只有一种核酸DNA或RNA。

★一般来说，DNA为双链结构，RNA为单链结构。

找一找

巧记DNA组成结构“五、四、三、二、一”

想一想

做亲子鉴定时，为什么要用DNA而不是RNA?

提示：

因为DNA是人体的遗传物质，而RNA不是。

科学探究1　核酸的组成、种类

1.已知某核酸的碱基种类，能确定它是哪种核酸吗？

提示：

能。

含T而不含U的一定是DNA；含U而不含T的一定是RNA。

2.若用放射性同位素标记某物质以追踪DNA与RNA的合成过程，你认为标记哪种物质较科学？

提示：

用放射性同位素标记胸腺嘧啶（T），可追踪DNA合成；用放射性同位素标记尿嘧啶（U）可用于追踪RNA合成。

3.蛋白质具有多样性，核酸是否有多样性？

多样性的原因是什么？

提示：

具有。

核苷酸种类、数目不同和排列顺序多样。

【探究应用】

由1分子磷酸、1分子含氮碱基m和1分子化合物a构成了化合物b，如图所示。

则相关叙述正确的是（　　）

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，b则为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m为胸腺嘧啶，则a为核糖

解析　若m为腺嘌呤，a种类不确定，则b种类不确定；若a为核糖，则b一定为核糖核苷酸，参与RNA的构成；若m为尿嘧啶，则b一定是尿嘧啶核糖核苷酸，其为RNA的基本组成单位；若m为胸腺嘧啶，则b一定为参与DNA构成的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，a为脱氧核糖。

答案　C

【一题多变】

（1）根据五碳糖种类或碱基种类判断脱氧核苷酸和核糖核苷酸，哪个更准确？

提示：

五碳糖种类。

（2）DNA和RNA的彻底水解产物有哪些相同？

哪些不同？

提示：

相同的有磷酸和含氮碱基A、G、C；不同的是DNA的彻底水解产物中有脱氧核糖和含氮碱基T，RNA的彻底水解产物中有核糖和含氮碱基U。

易错警示！

！

DNA的初步水解产物是它的基本组成单位即4种脱氧核糖核苷酸，而彻底水解产物是它的3种组成成分即磷酸、脱氧核糖和4种碱基。

1.核苷酸的组成

（1）脱氧核糖核苷酸中含有脱氧核糖，核糖核苷酸中含有核糖。

（2）脱氧核糖核苷酸中特有的碱基是T，核糖核苷酸中特有的碱基是U。

它们共有的碱基是A、G、C。

（3）二者均含有磷酸。

2.“两看”法判断DNA和RNA

科学探究2　核酸的结构、分布与功能

如图为DNA的形成过程，请分析回答：

1.DNA分子结构的外侧和内侧分别是什么？

提示：

磷酸和脱氧核糖交替连接位于双螺旋结构外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。

2.为什么DNA能储存大量的遗传信息？

提示：

因为组成DNA的核苷酸数目成百上千甚至上亿，在连成长链时，排列顺序又可以发生多种变化，故其储存的遗传信息容量极大。

3.为什么可以用DNA指纹技术来鉴定罪犯？

提示：

特定的DNA分子中其核苷酸的种类、数目和排列顺序是特定的，这体现了DNA分子的特异性。

4.DNA只分布在细胞核吗？

提示：

DNA主要集中在细胞核内，少量的DNA分布在线粒体和叶绿体中。

【探究应用】

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。

（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________各有特点。

（2）DNA是由脱氧核苷酸连接成的长链，是细胞内携带________的物质，它的信息量非常大，原因是____________________________________________________。

（3）核酸包括________和________，其基本组成单位分别是________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，这些DNA不同的原因是脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同。

答案　

（1）DNA　脱氧核苷酸序列　

（2）遗传信息　组成DNA的脱氧核苷酸虽然只有四种，但数量不限，排列顺序极其多样化　（3）DNA　RNA　脱氧核苷酸　核糖核苷酸

【一题多变】

（1）DNA分子的一条链中的相邻的含氮碱基是通过什么连接的？

提示：

脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖。

（2）在人体细胞中，组成核酸的含氮碱基有多少种？

核苷酸呢？

提示：

5；8。

1.核酸的结构与功能关系

2.生物的遗传物质

（1）细胞生物

（2）非细胞生物

一切生物的遗传物质都是核酸，体内内既含DNA又含RNA的生物和体内只含DNA的生物，遗传物质都是DNA；少数病毒的遗传物质是RNA。

由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。

3.不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况

生物类别

核酸

核苷酸

碱基

遗传物质

举例

细胞生物

DNA和RNA

8种

5种

DNA

细菌、人等

病毒

只含DNA

4种

4种

DNA

噬菌体

只含RNA

4种

4种

RNA

艾滋病病毒

1.有五个核酸分子经分析共有5种碱基、8种核苷酸、8条多核苷酸链，它的组成是（　　）

A.3个RNA、2个DNAB.5个DNA

C.3个DNA、2个RNAD.5个RNA

解析　有5种碱基、8种核苷酸，说明既有DNA，又有RNA。

DNA是两条链，RNA是一条链，五个核酸分子，共8条多核苷酸链，可推知是3个DNA、2个RNA，C项正确。

答案　C

2.水稻叶肉细胞中的DNA主要存在于（　　）

A.细胞质B.细胞核

C.线粒体D.叶绿体

解析　水稻叶肉细胞中的DNA主要存在于细胞核中，线粒体和叶绿体含有少量的DNA和RNA。

答案　B

3.下列有关核酸的叙述中，错误的是（　　）

A.生物体内具有遗传功能的大分子化合物

B.细胞内生命物质的主要成分之一

C.由含氮碱基、脱氧核糖和磷酸组成

D.由核苷酸聚合而成的大分子化合物

解析　核酸有两种——DNA和RNA，DNA中含脱氧核糖，RNA中含核糖。

答案　C

4.组成DNA结构的基本成分是（　　）

①核糖　②脱氧核糖　③磷酸　④腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶　⑤胸腺嘧啶　⑥尿嘧啶

A.①③④⑤B.①②④⑥

C.②③④⑤D.②③④⑥

解析　组成DNA结构的基本单位是脱氧核糖核苷酸，其基本成分包含脱氧核糖、磷酸、腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶。

答案　C

5.下图是某核苷酸（图1）与核苷酸链（图2）示意图，据图回答下列问题：

（1）图1的化合物名称是________________，是组成________________的基本单位。

（2）图2所示2、3、4的名称分别是________、________、________________。

（3）此结构中的核酸与另一种核酸相比较，其特有的碱基的中文名称是________。

解析　

（1）图1中的碱基为胞嘧啶，五碳糖为脱氧核糖，所以为胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，是组成DNA的基本单位。

（2）图2中的1、2、3为组成DNA的三个小分子，分别是磷酸、腺嘌呤、脱氧核糖，4为三者构成的腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。

（3）与另外一种核酸RNA相比较，DNA中特有的碱基是胸腺嘧啶。

答案　

（1）胞嘧啶脱氧核糖核苷酸　脱氧核糖核酸（DNA）　

（2）腺嘌呤　脱氧核糖　腺嘌呤脱氧核糖核苷酸　（3）胸腺嘧啶

一、选择题（共12小题，每小题3分，共36分）

1.核糖与核酸都不含有的元素是（　　）

A.NB.O

C.PD.S

解析　核糖是一种单糖，含有五个碳原子，存在于RNA中，由C、H、O三种元素组成；而核酸有DNA和RNA两种，都只由C、H、O、N、P五种元素组成，故核酸和核糖中都没有S元素。

答案　D

2.水稻叶肉细胞中的DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。

若将水稻的遗传物质彻底水解后，可以得到（　　）

A.一种五碳糖B.五种含氮碱基

C.四种核糖核苷酸D.八种核苷酸

解析　水稻的遗传物质是DNA，组成它的基本单位是脱氧核糖核苷酸，而脱氧核糖核苷酸彻底水解后得到的是一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基（只有四种：

A、T、G、C）。

答案　A

3.下列与生物体内核酸分子功能多样性无关的是（　　）

A.核苷酸的组成种类B.核苷酸的连接方式

C.核苷酸的排列顺序D.核苷酸的数量多少

解析　核苷酸之间是通过相同化学键连接起来的，没有特异性，与生物体内核酸分子功能多样性无关。

答案　B

4.德伦（Dren）是科幻惊悚片《人兽杂交》的主角，它是一个有着啮齿目动物特征，但是又长着巨大双眼、长尾巴和细胳膊的怪物，而且它还会发出鸟类的叫声。

它是由两位反叛科学家将人类和动物的DNA进行杂交创造出的一个生物。

下列有关该生物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、C4种碱基

D.不是该生物的遗传物质

解析　DNA是核酸的一类，由4种脱氧核苷酸构成，含有A、T、G、C4种碱基。

由题干信息可知，该生物为真核生物，其遗传物质是DNA，主要存在于细胞核内。

答案　D

5.关于下列四幅图的叙述中，正确的是（　　）

A.图甲中共有5种核苷酸

B.图乙是构成DNA的单位之一

C.组成丙物质的单糖是脱氧核糖而不是核糖

D.在小鼠体细胞内检测到的化合物丁很可能是蔗糖

解析　图甲中共8种核苷酸；图乙是构成RNA的基本单位之一；小鼠体细胞内不存在蔗糖；丙是构成DNA的基本单位之一，脱氧核苷酸中所含的糖为脱氧核糖而不是核糖。

蔗糖是植物细胞特有的二糖，小鼠体细胞内不能检测到。

答案　C

6.大豆的根尖细胞所含的核酸中，含有碱基A、G、C、T的核苷酸种类共（　　）

A.8种B.7种

C.5种D.4种

解析　碱基A、G、C可以组成脱氧核苷酸和核糖核苷酸，而T是组成DNA的特有碱基，只能组成脱氧核苷酸，答案为B。

答案　B

7.有关下列概念图的叙述，正确的是（　　）

＋

＋

―→

―→

A.①表示的碱基有5种

B.②表示的是核糖

C.④表示脱氧核苷酸

D.④表示核糖核苷酸

解析　由题干信息可知，形成的是⑤DNA，则④表示脱氧核苷酸，由A、G、C、T四种碱基组成，①表示的碱基有4种，②表示的是脱氧核糖，答案为C。

答案　C

8.有关DNA和RNA的叙述，正确的是（　　）

A.无论是细胞还是病毒，其遗传信息都存在于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都具有相同的脱氧核苷酸排列顺序

解析　细胞中的遗传信息只存在于DNA中，但病毒的遗传信息可能存在于DNA或RNA中，A错误。

组成DNA的碱基有A、G、C、T四种碱基，组成RNA的碱基有A、G、C、U四种碱基，B正确。

在细胞中，DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中，C错误。

DNA分子具有多样性和特异性，不同生物的DNA分子具有不同的脱氧核苷酸排列顺序。

答案　B

9.（2019·福建晋江期中）下列关于核酸的叙述中，正确的一项是（　　）

A.由A、C、T组成人体口腔上皮细胞的核苷酸种类有3种

B.在大肠杆菌的核酸中，由A、C、T组成的脱氧核苷酸种类是5种

C.组成DNA和RNA的磷酸和五碳糖都相同

D.线粒体、叶绿体和染色体中都含有DNA

解析　因为碱基A、C在DNA和RNA中都含有，既可以构成脱氧核苷酸，又可以构成核糖核苷酸，均可构成2种核苷酸，而T只存在于DNA中，只能构成一种脱氧核苷酸，故由碱基A、C、T可以构成5种核苷酸；在大肠杆菌的核酸中，由A、C、T组成的脱氧核苷酸种类是3种；组成DNA和RNA的磷酸相同，五碳糖种类不同，组成DNA的是脱氧核糖，组成RNA的是核糖；线粒体、叶绿体和染色体中都含有DNA。

答案　D

10.（2019·安徽宣城联考）如图表示核苷酸的模式图，下列说法错误的是（　　）

A.DNA和RNA组成基本单位的不同之处表现在②和③上

B.组成DNA的②是脱氧核糖

C.病毒内的②只有一种，③有4种

D.人体内含A、T、C、G的核苷酸有8种

解析　DNA与RNA在核苷酸上的不同点表现在②和③两方面上，A正确；组成DNA的五碳糖为脱氧核糖；病毒中只有一种核酸，其组成单位有一种五碳糖和四种碱基；人体细胞中含有DNA和RNA，含有A、T、C、G的核苷酸有7种。

答案　D

11.（2019·福建泉州质检）如图为某核苷酸长链的示意图，下列叙述错误的是（　　）

A.图示为脱氧核苷酸链的片段

B.③在DNA和RNA中相同

C.④只存在于DNA中

D.⑤只能在细胞核中找到

解析　图中核苷酸链中含有碱基T，可见该图所示为脱氧核糖核苷酸长链；③磷酸在DNA和RNA中相同；④（胞嘧啶）脱氧核苷酸只存在于DNA中；题图中的⑤为构成DNA的脱氧核苷酸链，在细胞核中能找到，在线粒体和叶绿体中也能找到，D错误。

答案　D

12.植物从土壤中吸收并运输到叶肉细胞的氮和磷，主要用于合成（　　）

①淀粉　②葡萄糖　③脂肪　④磷脂　⑤蛋白质　⑥核酸

A.①④⑤B.③④⑤

C.④⑤⑥D.②④⑤

解析　糖类和脂肪中只含有C、H、O三种元素；磷脂中含有氮和磷；蛋白质中含有氮；核酸中含有氮和磷。

答案　C

二、非选择题（共14分）

13.下图为DNA分子结构模式图，DNA一般为规则的双螺旋结构，两条链上的碱基按碱基互补配对原则，即A与T、C与G配对。

碱基靠氢键连接，相互配对的碱基与氢键叫碱基对，如图中的结构8。

则图中其他结构的中文名称为：

（1）①________，②________，③________，④________，

⑤________，⑥________，⑦________，⑨________。

（2）该分子中的碱基的数量________与________相等，________与________相等。

（3）DNA和RNA在结构和组成上的区别主要有_____________________________

____________________________________________________________________。

答案　

（1）①胞嘧啶　②腺嘌呤　③鸟嘌呤　④胸腺嘧啶　⑤脱氧核糖　⑥磷酸　⑦脱氧核苷酸（胸腺嘧啶脱氧核苷酸）　⑨一条脱氧核苷酸链的片断　

（2）A　T　C　G　（3）DNA一般是双链结构，而RNA一般是单链；DNA含有的是脱氧核糖，而RNA含有的是核糖；DNA含有胸腺嘧啶，而RNA含有尿嘧啶

14.下列图A所示的分子结构式为某种核糖核苷酸，已知分子结构式的左上角基团为碱基——腺嘌呤；图B是某核苷酸链示意图，据图回答问题：

图A

（1）图A中核苷酸的生物学名称是________________。

（2）图A中核苷酸是构成哪一种核酸的原料________。

图B

（3）图B中，DNA初步水解的产物是________，彻底水解的产物是________________。

豌豆的叶肉细胞中，含有的碱基是________，那么由A、G、C、U4种碱基参与构成的核苷酸共有________种，其中核糖核苷酸有________种。

（4）图B中1、2、3的名称分别是________、________、________。

（5）图B中4、5分别代表________、________。

（6）图B结构中特有的碱基名称是________。

（7）通常由________条图B所示的核苷酸链构成一个DNA分子，真核细胞中DNA分布在________、________和________。

答案　

（1）腺嘌呤核糖核苷酸　

（2）RNA　（3）脱氧核苷酸　脱氧核糖、磷酸、碱基　A、G、C、T、U　7　4　（4）磷酸　脱氧核糖　胞嘧啶　（5）胞嘧啶脱氧核苷酸　一条脱氧核苷酸链片段　（6）胸腺嘧啶（T）　（7）2　细胞核　线粒体　叶绿体

15.世界卫生组织公布的数据显示，目前全世界每年大约有4万至7万人死于狂犬病。

狂犬病由狂犬病病毒（遗传物质为RNA）引起，人类会因被狂犬咬伤而感染，其他感染此病的恒温动物如猫、狼、狐等也可传播狂犬病。

就目前而言，注射狂犬疫苗是预防狂犬病的有效途径。

要研制狂犬疫苗，必须知道狂犬病病毒的大分子组成，请设计实验验证其物质组成。

（1）实验原理：

①RNA在盐酸溶液中与苔黑酚试剂共热显绿色；

②DNA与二苯胺试剂共热呈蓝色；

③___________________________________________________________________。

（2）实验步骤：

①用三支洁净的试管分别取等量的含有狂犬病病毒的溶液，编号为A、B、C；

②向A试管中滴加适量的酸性苔黑酚试剂并加热；

③向B试管中滴加适量的二苯胺试剂并加热；

④向C试管中_________________________________________________________。

（3）设计一个表格并记录实验结果。

答案　

（1）③蛋白质与双缩脲试剂作用显紫色

（2）④滴加适量的双缩脲试剂，振荡

（3）

试剂

双缩脲试剂

二苯胺试剂

酸性苔黑酚试剂

现象

紫色

不变色

绿色

成分

存在蛋白质

不存在DNA

存在RNA