苏教版必修一 细胞中的生物大分子核酸 学案.docx
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苏教版必修一细胞中的生物大分子核酸学案
细胞中的生物大分子
——核酸
考点一|核酸的组成、功能及与蛋白质的关系
1.种类生物体中的核酸有2种,DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)。
2.结构(如图)
(1)基本单位核苷酸(8种)
(2)核酸的构成
3.核酸功能—
1.判断关于核酸的说法的正误。
(1)DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接。
(×)
【提示】 两条脱氧核苷酸链之间通过氢键连接。
(2)DNA和RNA分子的碱基组成相同。
(×)
【提示】 RNA中不含有T,DNA中不含有U。
(3)核酸是生物体储存遗传信息的物质。
(√)
(4)只有细胞内的核酸是携带遗传信息的物质。
(×)
【提示】 病毒的核酸也是携带遗传信息的物质。
(5)分子大小相同,碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。
(×)
【提示】 遗传信息决定于碱基的排列顺序。
2.填充关于核苷酸的图示。
(1)图示中b有2种,c有5种。
(2)若c为U(尿嘧啶),则b为核糖,d的名称是尿嘧啶核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位。
(3)烟草、烟草花叶病毒的d分别有8、4种。
1.DNA和RNA的比较
比较项目
核 酸
DNA
RNA
分布
细胞核(主要)、线粒体、叶绿体
细胞质(主要)
基本单位
核苷酸
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
化学成分
碱基
A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)
T(胸腺嘧啶)
U(尿嘧啶)
五碳糖
脱氧核糖
核 糖
磷酸
磷 酸
空间结构
由两条脱氧核苷酸长链构成,呈现规则的双螺旋结构
由一条核糖核苷酸长链构成
功能
细胞生物和某些病毒的遗传物质,携带遗传信息,控制性状
①作为遗传物质(有些病毒)
②作为酶,具有催化功能
③传递遗传信息(mRNA),运输氨基酸(tRNA),组成核糖体(rRNA)
2.核酸与蛋白质的区别与联系
视角1考查核酸的组成、分类、结构及功能
1.如图表示化合物a和m参与化合物b的构成情况,下列叙述不正确的是( )
A.若m为腺嘌呤,则b可能为腺嘌呤核糖核苷酸
B.在噬菌体、烟草花叶病毒体内b均为4种
C.若a为核糖,则ADP脱去一个磷酸后,可形成b
D.若a为脱氧核糖,则由b构成的核酸可存在于HIV中
D [图示b为核苷酸,m为含氮碱基,a为五碳糖。
若m为腺嘌呤,则b为腺嘌呤核糖核苷酸或腺嘌呤脱氧核苷酸,A项正确;病毒只含有一种核酸,其核苷酸种类均为4种,B项正确;若ATP或ADP水解可形成b,则a为核糖,C项正确;HIV的遗传物质是RNA,其基本单位为核糖核苷酸,故a应为核糖,D项错误。
]
2.(2017·黄冈模拟)流行性出血热是由汉坦病毒(一种RNA病毒)引起的,以鼠类为主要传染源的自然疫源性疾病。
那么在人类患者、鼠类、汉坦病毒这几种生物体内,碱基种类及组成遗传物质的核苷酸种类数依次是( )
A.8,5,4和8,8,4B.5,5,4和8,4,4
C.5,5,4和4,4,4D.5,4,4和8,4,8
C [人类患者和鼠类均为真核生物,其碱基种类有A、T、C、G、U5种,其遗传物质为DNA,故构成其遗传物质的核苷酸种类只有4种;汉坦病毒为一种RNA病毒,其碱基种类和核苷酸种类都是4种。
]
不同生物的核酸、核苷酸、碱基及遗传物质情况
生物
类别
核酸
核苷酸
碱基
遗传
物质
举例
原核生
物和真
核生物
含有DNA
和RNA两
种核酸
8
5
DNA
细菌、人
和烟草等
病毒
只含DNA
4
4
DNA
噬菌体
只含RNA
4
4
RNA
烟草花
叶病毒
视角2结合图示综合考查核酸与蛋白质关系
3.(2017·山东滨州一模)甲图表示某些重要化合物的元素组成和功能关系,乙图是甲图中某物质的分子结构图。
下列叙述中正确的是( )
A.乙图表示的物质是甲图中的a
B.甲图中的X表示的元素是N,Y表示的元素是N和P
C.C由m个氨基酸构成,含n条肽链,其中有z个环状多肽,完全水解C共需水分子m-n+z个
D.甲图中过程①②③碱基配对方式完全相同
C [根据甲图分析可知,A、B、C依次是DNA、RNA和蛋白质。
过程①②③分别是DNA复制、转录和翻译。
单体a、b、c分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸。
乙图表示的物质是甲图中的b,A项错误;甲图中的X表示的元素是N和P,Y表示的元素是N,B项错误;设环状多肽的氨基酸总数为x,则环状多肽完全水解共需要水分子为x;其他肽链数为(n-z),氨基酸数为(m-x),则完全水解其他肽链共需要水分子数为氨基酸数-肽链数=(m-x)-(n-z),因此水解C共需要水分子数=(m-x)-(n-z)+x=m-n+z,C项正确;DNA复制、转录和翻译过程中碱基配对方式不完全相同,D项错误。
]
4.若图示中的各部分彻底水解,得到产物种类最多的以及种类一样多的分别是( )
A.①;②和③B.②;③和④
C.②;①和③D.④;①和②
C [由图可知①为mRNA,②为核糖体,③为tRNA,④为多肽。
mRNA和tRNA彻底水解产物相同,均为磷酸、核糖和四种含氮碱基(A、C、G、U);多肽水解产物为氨基酸,核糖体由蛋白质和rRNA组成,彻底水解产物为氨基酸和磷酸、核糖和四种含氮碱基(A、C、G、U)。
]
DNA、RNA、蛋白质的水解产物的比较
项目
DNA
RNA
蛋白质
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
氨基酸
初步水解产物
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
多肽
彻底水解产物
脱氧核糖、含氮碱基和磷酸
核糖、含氮碱基和磷酸
氨基酸
考点二(实验)|观察DNA和RNA在细胞中的分布
1.实验原理
(1)甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同
显示DNA和RNA在细胞中的分布
(2)盐酸改变细胞膜的通透性―→加速染色剂进入细胞;使染色质中的DNA与蛋白质分离―→有利于DNA与染色剂结合。
2.实验流程
1.本实验为什么选择人的口腔上皮细胞或洋葱鳞片叶内表皮细胞作实验材料?
可否选择紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞或叶肉细胞作实验材料?
【提示】 口腔上皮细胞、洋葱鳞片叶内表皮细胞为无色,不影响染色后的观察,不能用紫色洋葱表皮细胞或叶肉细胞,以防止颜色的干扰。
2.该实验中生理盐水的作用是什么?
【提示】 保持口腔上皮细胞正常的形态。
3.观察DNA和RNA在细胞中分布的实验中,用缓水流冲洗载玻片的目的是什么?
【提示】 防止细胞被水流冲走。
1.几种试剂在实验中的作用
(1)0.9%的NaCl溶液(生理盐水)保持口腔上皮细胞正常形态。
(2)8%的盐酸a.改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞;b.使染色质中DNA与蛋白质分离,有利于DNA与染色剂结合。
(3)蒸馏水a.配制染色剂;b.冲洗载玻片。
(4)吡罗红甲基绿染液使DNA、RNA染色,混合使用,且现用现配。
2.DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布,只是量的不同,故结论中强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。
【易误警示】
(1)甲基绿和吡啰红染色剂不是单独使用的,而是混合使用;
(2)甲基绿—吡啰红染色剂与斐林试剂相似,使用时需现配。
视角 观察DNA和RNA在细胞中的分布实验原理
1.下图表示观察DNA和RNA在细胞中的分布实验的基本实验步骤,对该基本步骤的叙述错误的是( )
A.①表示制片,首先应在洁净的载玻片上滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液
B.②表示解离,需要用质量分数8%的盐酸处理烘干后的装片
C.③表示用缓水流冲洗,以免影响染色
D.④表示用甲基绿和吡罗红对标本先后进行染色
D [染色时用甲基绿和吡罗红混合染色剂对标本进行染色,不是对标本先后染色。
]
2.关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的叙述,不正确的是( )
A.利用紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞做实验材料时可以观察到红色区域较大,主要位于细胞质中
B.含RNA的区域被吡罗红染色剂染成红色
C.实验过程中,需要先在低倍镜下选择染色均匀且色泽浅的区域移至视野中央
D.质量分数为8%的盐酸有利于染色质中DNA与蛋白质分离
A [紫色洋葱鳞片叶外表皮不宜做该实验的实验材料,因为紫色的液泡会干扰对红色细胞质的观察;RNA主要分布于细胞质中,DNA可被甲基绿染色剂染成绿色,RNA可被吡罗红染色剂染成红色;实验过程中,需要先在低倍镜下选择染色均匀且色泽浅的区域移至视野中央;盐酸可改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,同时又有利于染色质中的DNA与蛋白质分离。
]
真题验收|感悟高考 淬炼考能
1.(2015·全国卷Ⅰ)下列叙述错误的是( )
A.DNA与ATP中所含元素的种类相同
B.一个tRNA分子中只有一个反密码子
C.T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成
D.控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上
D [ATP脱去两个磷酸基团后是构成RNA的基本单位之一,而RNA与DNA的组成元素相同,由此可看出,ATP与包括DNA在内的核酸的组成元素相同,A项正确。
tRNA是由一条RNA链自身折叠形成的三叶草状结构,其下端有能与mRNA上的密码子进行碱基配对的三个连续碱基,这三个连续碱基构成了反密码子,B项正确。
T2噬菌体的遗传物质是DNA,组成DNA的基本单位是四种脱氧核糖核苷酸,C项正确。
细菌是原核生物,其细胞内只有核糖体一种细胞器,D项错误。
]
2.(2014·全国卷Ⅱ)关于核酸的叙述,错误的是( )
A.细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与
B.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制
C.双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的
D.用甲基绿和吡罗红染色可观察DNA和RNA在细胞中的分布
C [转录主要发生在细胞核中,该过程需要RNA聚合酶的催化;植物细胞的线粒体和叶绿体中均含有DNA,均可发生DNA的复制;DNA分子中所含五碳糖是脱氧核糖,一条脱氧核苷酸链中磷酸和脱氧核糖之间通过磷酸二酯键连接;甲基绿吡罗红混合使用对细胞染色,甲基绿能使DNA呈现绿色、吡罗红能使RNA呈现红色。
]
3.(2013·全国卷Ⅱ)关于DNA和RNA的叙述,正确的是( )
A.DNA有氢键,RNA没有氢键
B.一种病毒同时含有DNA和RNA
C.原核细胞中既有DNA,也有RNA
D.叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA
C [本题考查DNA和RNA的有关知识。
依据DNA和RNA的有关内容,逐项进行分析解答。
DNA分子结构中,配对的碱基之间以氢键相连,A与T之间形成两个氢键,C与G之间形成三个氢键;与DNA不同,RNA一般为单链分子,不形成双螺旋结构,但是很多RNA也需要通过碱基互补配对形成一定的结构来行使特殊的生物学功能,RNA的碱基配对规律和DNA基本相同,即A与U配对、G与C配对,故A项错误。
病毒只含有DNA或RNA一种遗传物质,没有同时含有DNA和RNA的病毒,故B项错误。
具有细胞结构的生物,其遗传物质都是DNA,但同时存在RNA,如细菌这类原核生物细胞中的质粒是环状DNA,核糖体上存在RNA,故C项正确。
在叶绿体和线粒体中有DNA和RNA,在核糖体中只有RNA,故D项错误。
]
4.(2014·广东高考)油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示。
将不同成熟阶段的种子匀浆后检测,结果正确的是( )
选项
取样时间
检测试剂
检测结果
A
第10天
斐林试剂
不显色
B
第20天
双缩脲试剂
不显色
C
第30天
苏丹Ⅲ试剂
橘黄色
D
第40天
碘液
蓝色
C [分析曲线可知,油菜种子在成熟过程中,可溶性糖和淀粉不断转化为脂肪储存起来。
第10天时仍然存在较多的可溶性糖,可溶性糖中的还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下会出现砖红色沉淀,A错误;蛋白质是生物体生命活动的体现者,在整个种子成熟过程中都能检测到蛋白质的存在,B错误;在第30天时,脂肪含量较高,脂肪与苏丹Ⅲ试剂发生反应呈现橘黄色,C正确;在第40天时,淀粉已经消耗殆尽,用碘液检测不会发生显色反应,D错误。
]
5.(2013·全国卷Ⅰ节选)某油料植物的种子中脂肪含量为种子干重的70%。
为探究该植物种子萌发过程中干重及脂肪含量的变化,某研究小组将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件适宜的黑暗环境中培养,定期检测萌发种子(含幼苗)的脂肪含量和干重。
结果表明脂肪含量逐渐减少,到第11d时减少了90%,干重变化如下图所示。
为了观察胚乳中的脂肪,常用________染液对种子胚乳切片染色,然后在显微镜下观察,可见________________________________色的脂肪颗粒。
【解析】 根据检测生物组织中的脂肪实验可知,用苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液可以将细胞中的脂肪颗粒染成橘黄色(或红色)。
【答案】 苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ) 橘黄(或红)
1.糖类是主要的能源物质,大致可以分为单糖、二糖和多糖等几类。
2.脂质包括脂肪、类脂和固醇等。
其中脂肪是细胞内良好的储能物质;类脂中的磷脂是构成细胞膜的重要成分;固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等。
3.脂肪和糖类只含有C、H、O三种元素。
4.同质量的脂肪比淀粉在氧化分解时耗氧多,放能也多。
5.核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两类,其基本组成单位是核苷酸;含C、H、O、N、P五种元素。
6.DNA主要集中分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中,DNA是一切细胞生物的遗传物质。
专项突破鉴定类实验总结
1.某些特定化学物质的检测方法
物质
试剂
预期实验结果
蛋白质
双缩脲试剂(先加A液,摇匀,再加B液,摇匀)
紫色反应
脂肪
苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液
橘黄色或红色
还原糖
斐林试剂(现用现配,水浴加热)
砖红色沉淀
淀粉
碘液
蓝色
酒精
酸性重铬酸钾溶液
绿色
CO2
澄清石灰水
石灰水变混浊
溴麝香草酚蓝水溶液
由蓝变绿再变黄
染色体(质)
龙胆紫溶液或醋酸洋红液
深紫色或紫红色
DNA
吡罗红、甲基绿染色剂
DNA被甲基绿染成绿色
RNA
RNA被吡罗红染成红色
线粒体
健那绿染液
蓝绿色
2.实验拓展延伸
(1)物质鉴定
(2)定量检测指标
下表中根据实验目的,所选用的试剂与预期的实验结果正确的是( )
项目
选项
实验目的
试剂
预期的实验结果
A
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
醋酸洋红
染色体被染成紫红色
B
检测植物组织中的脂肪
双缩脲试剂
脂肪颗粒被染成红色
C
检测植物组织中的葡萄糖
甲基绿
葡萄糖与甲基绿作用,生成绿色沉淀
D
观察DNA和RNA在细胞中的分布
斐林试剂吡罗红
斐林试剂将DNA染成绿色,吡罗红将RNA染成红色
【思路点拨】
明题意本题考查物质检测或鉴定中试剂的选择及对应的实验结果。
析选项 染色体容易被碱性染料染色,所以被称为染色体,一般所用的染料为醋酸洋红或者龙胆紫,所以A正确。
脂肪用苏丹Ⅲ鉴定显橘黄色,与苏丹Ⅳ反应显红色,蛋白质与双缩脲试剂发生显色反应显紫色,所以B错误。
葡萄糖属于还原性糖,与斐林试剂反应呈砖红色沉淀,C错误。
DNA与甲基绿发生显色反应显绿色,RNA与吡罗红发生显色反应显红色,D错误。
【答案】 A
[跟踪练习]
1.某同学以新鲜洋葱鳞片叶内表皮为材料,经不同处理和染色剂染色,用高倍显微镜观察。
下列描述正确的是( )
A.经吡罗红甲基绿染色,可观察到红色的细胞核
B.经吡罗红甲基绿染色,可观察到绿色的细胞质
C.经健那绿染色,可观察到蓝绿色颗粒状的线粒体
D.经苏丹Ⅲ染色,可观察到橘黄色颗粒状的蛋白质
C [解答本题需熟练掌握各实验所用的材料及实验原理,并联系细胞中物质的分布与检测方法。
吡罗红和甲基绿对RNA和DNA的亲和力不同,甲基绿使DNA呈现绿色,吡罗红使RNA呈现红色。
而DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中,用吡罗红甲基绿染色后,细胞核呈现绿色,细胞质呈现红色,故A、B两项都不正确。
健那绿是将活细胞中线粒体染色的专一性染料,可使活细胞中颗粒状的线粒体呈现蓝绿色,故C正确。
苏丹Ⅲ可使脂肪呈现橘黄色,在显微镜下可观察到细胞中橘黄色的脂肪颗粒,故D错误。
]
2.下列有关实验试剂、现象及用途的叙述,正确的是( )
A.重铬酸钾溶液与酒精反应变为橙色,可用于酵母菌无氧呼吸产物的鉴定
B.甲基绿能使DNA染成绿色,与吡罗红一起用于观察细胞内核酸的分布
C.无水乙醇能溶解叶绿体的色素,可作层析液用于叶绿体中色素的分离
D.斐林试剂与还原糖反应生成砖红色沉淀,适用于西瓜汁成分的鉴定
B [A.酸性重铬酸钾溶液与酒精反应变为灰绿色,可用于酵母菌无氧呼吸产物的鉴定,A错误;B.甲基绿能使DNA染成绿色,吡罗红使RNA显红色,甲基绿与吡罗红一起用于观察细胞内核酸的分布,B正确;C.无水乙醇能溶解叶绿体的色素,可用于叶绿体中色素的提取,C错误;D.西瓜汁的颜色是红色,会干扰斐林试剂的显色反应,所以斐林试剂不适于西瓜汁成分的鉴定,D错误。
]
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