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第三节　核酸
基础课时19　核酸
学习目标　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。
核酸　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知识梳理
1.核酸的发现、分类及作用
来源 核酸因其最早在细胞核中发现,并具有酸性,所以称为核酸。
分类 天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同,分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA )。
作用 核酸在生物体的生长、繁殖、遗传、变异等生命现象中起着决定性的作用。
2.核酸的组成
核酸的基本组成单位——核苷酸
(1)核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子。
(2)核酸的水解和生成
(3)碱基的种类
核酸种类 DNA RNA
碱基种类 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T) 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)
3.核酸的结构
4.核酸的生物功能
核酸是生物体遗传信息的载体。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。
(1)DNA的生物功能
①基因:有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息。
②基因作用:DNA分子上有许多基因,决定了生物体的一系列性状。
③DNA分子复制:亲代DNA分子的两条链解开后作为母链模板,在酶的作用下,利用游离的核苷酸各自合成一段与母链互补的子链。最后形成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子。核酸携带的遗传信息通过DNA复制被精确地传递给下一代,并通过控制蛋白质的合成来影响生物体特定性状的发生和发育。
(2)RNA的生物功能
参与遗传信息的传递过程。
5.核酸研究的成果和意义
(1)我国核酸研究的成绩
①1981年,我国科学家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。
(2)核酸研究的意义
(二)互动探究
观察下图,回答下列问题。
【问题讨论】
问题1　该图表示的物质名称是什么 根据碱基的不同,该物质分为几种
提示　由核糖、磷酸、碱基组成的是核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位。RNA含有A、U、G、C四种碱基。
问题2　若把图中虚线框内的氧原子去掉,则其名称应是什么 在生物体中有什么作用 组成该物质的碱基有几种
提示　由脱氧核糖、磷酸、碱基组成的是脱氧核苷酸,是构成DNA的基本单位。DNA含有A、T、G、C四种碱基。
问题3　某DNA片段的碱基组成中,若A占32.8%,则C和T之和应占多少
提示　由于DNA分子中,A与T配对、G与C配对,因此DNA分子中A+G=T+C=50%。
【探究归纳】
1.核酸分子的结构层次
借鉴生物知识,核酸分子的结构层次也可以用下图表示。
2.碱基互补配对原则的规律
(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。
(2)DNA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。
(3)DNA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。
(5)双链DNA分子中,A=(A1+A2)/2,其他碱基同理。
3.核酸与蛋白质的比较
项目 核酸 蛋白质
DNA RNA
元素 C、H、O、N、P C、H、O、N等
组成 单位 核苷酸 氨基酸
分子 结构 一般双螺 旋结构 一般单链 结构 氨基酸→多肽→蛋白质
结构 的多 样性 核苷酸的种类、数量及排列顺序 氨基酸的种类、数量、排列顺序以及肽链的盘曲折叠方式
功能 主要的遗 传物质 传达遗 传信息 生命活动的主要物质基础
1.下列有关说法不正确的是 (　　)
A.RNA和DNA均具有酸性,分子中核苷酸之间通过磷酯键连接
B.RNA和DNA分类的主要依据是所含碱基不同
C.疫苗需要冷藏保存是防止其发生变性
D.蛋白质、核酸都是生物大分子
答案　B
解析　RNA和DNA的组成单元中均有磷酸,因此具有酸性,且均含有磷酸二酯键,A正确;DNA和RNA分类的主要依据是五碳糖的不同,DNA中为脱氧核糖,RNA中为核糖,B错误;疫苗的主要成分为蛋白质,冷藏可以防止蛋白质变性,C正确;蛋白质、核酸的相对分子质量都非常大,属于生物大分子,D正确。
2.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%
答案　B
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.l%,即T1=32.9%、C1=17.l%,根据碱基互补配对原则,双链DNA分子中,T=(T1+T2)/2,所以T2=31.3%,同理,C2=18.7%。
3.(2024·河南开封五校高二期末联考)冠状病毒(如图)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.核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的小分子有机物
B.NaClO溶液用作消毒剂,是因为NaClO能使病毒蛋白变性
C.蛋白质的一级结构与氨基酸的排列顺序有关
D.所有DNA分子中,腺嘌呤与胸腺嘧啶分子数相等,鸟嘌呤与胞嘧啶的分子数相等
答案　A
解析　核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的生物大分子,A错误;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,B正确;蛋白质分子中氨基酸单体的排列顺序是蛋白质的一级结构,C正确;碱基按腺嘌呤与胸腺嘧啶、鸟嘌呤与胞嘧啶互补配对,即腺嘌呤与胸腺嘧啶分子数相等、鸟嘌呤与胞嘧啶分子数相等,D正确。
4.(2024·广东江门高二期末)下列说法错误的是 (　　)
A.核酸水解产物中含有磷酸、葡萄糖和碱基
B.DNA分子具有双螺旋结构,其中碱基通过氢键作用结合成碱基对
C.核苷酸通过缩聚反应可以得到核酸
D.蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子,可以通过测定氮元素的质量分数计算奶粉中蛋白质的含量
答案　A
解析　核酸水解产物中含有磷酸、戊糖和碱基,A错误;DNA为双螺旋结构,两条链上的碱基通过氢键作用结合成碱基对,B正确;核酸是有机高分子化合物,可由核苷酸缩合得到,C正确;蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子,使用国际通行的凯氏定氮法测定奶粉中的蛋白质含量即通过测定氮元素的质量分数计算奶粉中蛋白质的含量,D正确。
　　　　　　　　　　　　　　　　A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)核酸的组成
1.核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子。下列不属于核酸组成元素的是 (　　)
A.氮 B.氧
C.磷 D.硫
答案　D
解析　核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子,根据结合的物质分析得到核酸中含有C、H、O、N、P等元素,不含有硫,D符合题意。
2.分析下面的概念图,下列叙述正确的是 (　　)
A.A表示的碱基有5种
B.B表示的是核糖
C.D表示核糖核苷酸
D.D表示脱氧核糖核苷酸
答案　D
解析　组成DNA的基本单元是脱氧核糖核苷酸,脱氧核糖核苷酸由磷酸、脱氧核糖和碱基组成,所以A表示碱基。DNA中的碱基有4种,A错误;B表示脱氧核糖,B错误;D表示脱氧核糖核苷酸,C错误、D正确。
3.如图表示生物体内核酸的基本组成单元模式图,下列说法不正确的是 (　　)
A.DNA和RNA在核苷酸上的不同点在②③方面
B.若③是尿嘧啶,则此图是组成RNA的原料
C.若②为脱氧核糖, 则与②相连的③有4种
D.DNA分子结构的多样性取决于③的种类多样性
答案　D
解析　DNA和RNA在核苷酸上除了在②戊糖(核糖和脱氧核糖)方面不同外,在③碱基(A、T、G、C或A、U、G、C) 方面也不完全相同,A正确;尿嘧啶是RNA特有的碱基,若③是尿嘧啶,则此图是组成RNA的基本单元,B正确;若②为脱氧核糖,则题图中的核苷酸为构成DNA的脱氧核糖核苷酸,人体内与②脱氧核糖相连的③碱基有四种 (A、T、G、C),C正确;DNA分子结构的多样性取决于4种③碱基排列顺序的多样性,D错误。
4.我国在核酸的研究中取得了卓越成绩。下列有关核酸的叙述不正确的是 (　　)
A.RNA中含磷酯键
B.DNA两条链上的碱基通过化学键作用相连接
C.可通过分析核酸水解的产物推测其组成
D.根据组成中所含戊糖的不同分为RNA和DNA
答案　B
解析　核糖核酸和脱氧核糖核酸都是链状结构,都有磷酯键,A正确;DNA两条链上的碱基通过氢键相连,不是化学键,B错误;核酸经水解可得到很多核苷酸,可通过分析核酸水解的产物推测其组成,C正确;DNA和RNA中所含的戊糖不同,故可根据戊糖的不同将核酸分为DNA和RNA,D正确。
5.(2024·河北沧州市第二中学高二月考)下列有关DNA的叙述错误的是 (　　)
A.DNA中含C、H、O、N、P等元素
B.DNA水解的最终产物为磷酸、葡萄糖和碱基
C.DNA分子的双螺旋结构两条链上的碱基通过氢键作用
D.DNA和RNA均以核苷酸为基本构成单元,且RNA分子一般呈单链状结构
答案　B
解析　DNA中含C、H、O、N、P等元素,A正确;DNA水解的最终产物为磷酸、脱氧核糖和碱基,B错误;DNA分子的双螺旋结构两条链上的碱基之间形成氢键,通过氢键作用将两条链连接,C正确;DNA为脱氧核糖核酸,RNA为核糖核酸,两者均以核苷酸为基本构成单元,其中RNA一般呈单链状结构,DNA呈双螺旋结构,D正确。
6.对某个DNA分子进行化学分析,发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的54%,又知该DNA的一条链(A链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与A链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 (　　)
A.26% B.24%
C.18% D.11%
答案　C
解析　鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的54%,可知G=C=27%、A=T=50%-27%=23%。又因DNA的一条链(A链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,假设每条链有100个碱基,那两条链共含腺嘌呤等于200×23%=46,A链中的腺嘌呤的数量等于100×28%=28,则另一条链中腺嘌呤数为18,占该链全部碱基数的18%,C正确,A、B、D错误。
7.DNA是生物体的重要组成物质,在它的碱基对中储存着遗传信息,与生物的生长、发育等正常生命活动以及癌变、突变等异常生命活动密切相关。下列有关DNA的说法中正确的是 (　　)
A.核酸就是DNA
B.DNA水解得到的碱基含尿嘧啶(U)
C.DNA水解的最终产物中的戊糖是二糖
D.基因的化学本质是DNA分子中能代表某一遗传性状的核苷酸序列
答案　D
解析　核酸包括DNA和RNA,A错误;DNA水解得到的碱基有四种,分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T),RNA水解才能得到尿嘧啶(U),B错误;戊糖属于单糖,C错误。
(二)核酸的结构及生物功能
8.下列叙述中,哪项不是核酸的生物功能 (　　)
A.作为遗传信息的载体,存在于每个细胞中
B.是生物的遗传物质
C.是生物体进行生命活动的主要承担者
D.对生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用
答案　C
解析　生命活动的主要承担者是蛋白质。
9.下列有关核酸的叙述中错误的是 (　　)
A.生物体内具有有遗传功能的大分子化合物
B.核酸包括 DNA和RNA
C.由含氮碱基、脱氧核糖和磷酸组成
D.核酸为生命之源
答案　C
解析　核酸包括 DNA和RNA,DNA由含氮碱基、脱氧核糖和磷酸组成,RNA由含氮碱基、核糖和磷酸组成,不能说核酸由含氮碱基、脱氧核糖和磷酸组成。
10.生物大分子具有比有机小分子更为丰富的性质,能完成多种复杂的生物功能。下列有关说法正确的是 (　　)
A.具有一级结构的蛋白质分子主要通过共价键使肽链形成特定的二级结构
B.利用淀粉酶可以在温和的条件下高效催化大豆蛋白的水解
C.断裂ATP分子中磷酸与磷酸之间形成的磷酸酯键需要吸收较多能量
D.某DNA分子中胸腺嘧啶(T)数量约占碱基总数的32%,则鸟嘌呤(G)数量约占碱基总数的18%
答案　D
解析　具有一级结构的蛋白质分子主要通过氢键使肽链形成特定的二级结构,A错误;酶具有专一性,淀粉酶不能催化大豆蛋白的水解,B错误;ATP分子中磷酸与磷酸之间形成的磷酸酯键是高能磷酸键,高能磷酸键易断裂,吸收能量较少,C错误;胸腺嘧啶(T)数量约占碱基总数的32%,胞嘧啶的数量约占碱基总数的18%,则鸟嘌呤(G)数量约占碱基总数的18%,D正确。
B级　素养培优练
11.腺嘌呤核苷酸是生产核酸类药物的中间体,其分子结构如图所示。下列有关说法正确的是 (　　)
A.能发生消去反应和加成反应
B.所有中心原子均采取sp3杂化
C.水解生成的碱基的分子式为C5H4N5
D.水解生成的戊糖的核磁共振氢谱有7组峰
答案　A
解析　分子中含有羟基和大π键,可以发生消去和加成反应,A正确;部分C、N原子采取sp2杂化,B错误;腺嘌呤核苷酸水解生成的碱基是腺嘌呤,分子式为C5H5N5,C错误;腺嘌呤核苷酸水解生成的戊糖是核糖,核磁共振氢谱有9组峰,D错误。
12.生物体内的ATP-ADP循环如图所示,下列说法错误的是 (　　)
A.一定条件下,ATP和ADP均能与盐酸反应
B.一定条件下,ATP和ADP均能水解生成磷酸和戊糖等物质
C.ATP和ADP中均含有酰胺基
D.ADP转化为ATP的反应属于取代反应
答案　C
解析　ATP和ADP均含有氨基,一定条件下,ATP和ADP均能与盐酸反应,A正确;由ATP和ADP的结构简式可知,一定条件下,ATP和ADP均能水解生成磷酸和戊糖等物质,B正确;ATP和ADP中均不含有酰胺基,C错误;由ATP和ADP的结构简式可知,ADP与一分子磷酸发生取代反应转化为ATP,同时生成一分子水,D正确。
13.(2024·北京海淀区高二期末)下图为DNA分子的局部结构示意图。下列说法不正确的是 (　　)
A.DNA是一种生物大分子,分子中四种碱基均含N—H键
B.脱氧核糖分子、磷酸分子、碱基可通过脱水形成脱氧核糖核苷酸分子
C.—NH2氮原子能提供孤电子对与H+的空轨道形成配位键,因此能与酸反应
D.图中虚线表示碱基互补配对(A和T、C和G)时形成的配位键
答案　D
解析　生物大分子是指生物体细胞内存在的蛋白质、核酸、多糖等大分子,DNA是一种生物大分子,分子中四种碱基均含N—H键,A正确;脱氧核糖分子、磷酸分子、碱基可通过脱水形成脱氧核糖核苷酸分子,B正确;—NH2氮原子能提供孤电子对与H+的空轨道形成配位键,能与酸反应,C正确;由图可知虚线表示碱基互补配对(A和T、C和G)时形成的氢键,氢键不属于化学键,D错误。
14.植物光合作用和动物体内食物氧化分解提供的能量,可使ADP与磷酸重新反应合成ATP,生物体内ATP-ADP循环示意图如图。下列说法不正确的是 (　　)
A.ATP具有酸性,ADP具有碱性
B.ADP由戊糖、碱基、磷酸脱水缩合而成
C.ATP和ADP分子中C原子有sp2、sp3两种杂化方式
D.37 ℃、pH约为7时,ATP水解为ADP需要酶的辅助,但该过程是自发的
答案　A
解析　ATP和ADP都有氨基和磷酸基,既有碱性又有酸性,A错误;戊糖、碱基、磷酸脱水缩合能组成ADP,B正确;碳氮双键中的C原子为sp2杂化,饱和碳原子为sp3杂化,ATP和ADP分子中都含有这两种C原子,C正确;ATP水解为ADP过程中ΔH<0,ΔS>0,所以ΔG=ΔH-TΔS<0,该过程是自发的,D正确。第三节　核酸
基础课时19　核酸
学习目标　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。
核酸　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知识梳理
1.核酸的发现、分类及作用
来源 核酸因其最早在　　　　　　中发现,并具有　　　　性,所以称为核酸。
分类 天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同,分为　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　。
作用 核酸在生物体的生长、　　　　　　　　、　　　　　　、变异等生命现象中起着决定性的作用。
2.核酸的组成
核酸的基本组成单位——核苷酸
(1)核酸可以看作　　　　　　、　　　　　　和　　　　　　通过一定方式结合而成的生物大分子。
(2)核酸的水解和生成
(3)碱基的种类
核酸种类 DNA RNA
碱基种类 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、　　　　　　(T) 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、　　　　(C)、　　　　　　(U)
3.核酸的结构
4.核酸的生物功能
核酸是生物体　　　　　　的载体。绝大多数生物体的遗传物质是　　　　　　,少数生物体的遗传物质是　　　　　　。
(1)DNA的生物功能
①基因:有一定　　　　　　排列顺序的DNA片段含有特定的　　　　　　信息。
②基因作用:DNA分子上有许多基因,决定了生物体的一系列　　　　　　。
③DNA分子复制:亲代DNA分子的两条链解开后作为　　　　　　模板,在酶的作用下,利用游离的　　　　　　各自合成一段与母链互补的子链。最后形成两个与亲代DNA完全相同的　　　　　　分子。核酸携带的遗传信息通过DNA复制被精确地传递给下一代,并通过控制　　　　　　的合成来影响生物体特定性状的发生和发育。
(2)RNA的生物功能
参与遗传信息的传递过程。
5.核酸研究的成果和意义
(1)我国核酸研究的成绩
①1981年,我国科学家人工合成了具有生物活性的　　　　　　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　　　　　　　　图谱的绘制。
(2)核酸研究的意义
(二)互动探究
观察下图,回答下列问题。
【问题讨论】
问题1　该图表示的物质名称是什么 根据碱基的不同,该物质分为几种
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　若把图中虚线框内的氧原子去掉,则其名称应是什么 在生物体中有什么作用 组成该物质的碱基有几种
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题3　某DNA片段的碱基组成中,若A占32.8%,则C和T之和应占多少
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】
1.核酸分子的结构层次
借鉴生物知识,核酸分子的结构层次也可以用下图表示。
2.碱基互补配对原则的规律
(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。
(2)DNA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。
(3)DNA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。
(5)双链DNA分子中,A=(A1+A2)/2,其他碱基同理。
3.核酸与蛋白质的比较
项目 核酸 蛋白质
DNA RNA
元素 C、H、O、N、P C、H、O、N等
组成 单位 核苷酸 氨基酸
分子 结构 一般双螺 旋结构 一般单链 结构 氨基酸→多肽→蛋白质
结构 的多 样性 核苷酸的种类、数量及排列顺序 氨基酸的种类、数量、排列顺序以及肽链的盘曲折叠方式
功能 主要的遗 传物质 传达遗 传信息 生命活动的主要物质基础
1.下列有关说法不正确的是(　　)
A.RNA和DNA均具有酸性,分子中核苷酸之间通过磷酯键连接
B.RNA和DNA分类的主要依据是所含碱基不同
C.疫苗需要冷藏保存是防止其发生变性
D.蛋白质、核酸都是生物大分子
2.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%
3.(2024·河南开封五校高二期末联考)冠状病毒(如图)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.核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的小分子有机物
B.NaClO溶液用作消毒剂,是因为NaClO能使病毒蛋白变性
C.蛋白质的一级结构与氨基酸的排列顺序有关
D.所有DNA分子中,腺嘌呤与胸腺嘧啶分子数相等,鸟嘌呤与胞嘧啶的分子数相等
4.(2024·广东江门高二期末)下列说法错误的是(　　)
A.核酸水解产物中含有磷酸、葡萄糖和碱基
B.DNA分子具有双螺旋结构,其中碱基通过氢键作用结合成碱基对
C.核苷酸通过缩聚反应可以得到核酸
D.蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子,可以通过测定氮元素的质量分数计算奶粉中蛋白质的含量
:课后完成　第四章　基础课时19(共46张PPT)
第三节　核酸
第四章　生物大分子
基础课时 　核酸
19
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。
学习目标
核酸
目
录
CONTENTS
课后巩固训练
核酸
对点训练
(一)知识梳理
1.核酸的发现、分类及作用
来源 核酸因其最早在____________中发现,并具有________性,所以称为核酸。
分类 天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同,分为________________________和________________。
作用 核酸在生物体的生长、________________、____________、变异等生命现象中起着决定性的作用。
细胞核
酸
脱氧核糖核酸(DNA)
核糖核酸(RNA )
繁殖
遗传
2.核酸的组成
核酸的基本组成单位——核苷酸
(1)核酸可以看作____________、____________和____________通过一定方式结合而成的生物大分子。
(2)核酸的水解和生成
磷酸
戊糖
碱基
(3)碱基的种类
核酸种类 DNA RNA
碱基种类 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、____________(T) 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、________(C)、____________(U)
胸腺嘧啶
胞嘧啶
尿嘧啶
3.核酸的结构
双螺旋
平行盘绕
双螺旋
外
内
氢键
碱基互补配对
单链状
核糖
脱氧核糖
尿嘧啶
胸腺嘧啶
小
4.核酸的生物功能
核酸是生物体____________的载体。绝大多数生物体的遗传物质是____________,少数生物体的遗传物质是____________。
(1)DNA的生物功能
①基因:有一定____________排列顺序的DNA片段含有特定的____________信息。
②基因作用:DNA分子上有许多基因,决定了生物体的一系列____________。
遗传信息
DNA
RNA
碱基
遗传
性状
③DNA分子复制:亲代DNA分子的两条链解开后作为____________模板,在酶的作用下,利用游离的____________各自合成一段与母链互补的子链。最后形成两个与亲代DNA完全相同的____________分子。核酸携带的遗传信息通过DNA复制被精确地传递给下一代,并通过控制____________的合成来影响生物体特定性状的发生和发育。
(2)RNA的生物功能
参与遗传信息的传递过程。
母链
核苷酸
子代DNA
蛋白质
5.核酸研究的成果和意义
(1)我国核酸研究的成绩
①1981年,我国科学家人工合成了具有生物活性的____________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________________图谱的绘制。
核酸
水稻基因组
(2)核酸研究的意义
生物
医学
农业
(二)互动探究
观察下图,回答下列问题。
【问题讨论】
问题1　该图表示的物质名称是什么 根据碱基的不同,该物质分为几种
提示　由核糖、磷酸、碱基组成的是核糖核苷酸,是构成RNA的基本单位。RNA含有A、U、G、C四种碱基。
问题2　若把图中虚线框内的氧原子去掉,则其名称应是什么 在生物体中有什么作用 组成该物质的碱基有几种
提示　由脱氧核糖、磷酸、碱基组成的是脱氧核苷酸,是构成DNA的基本单位。DNA含有A、T、G、C四种碱基。
问题3　某DNA片段的碱基组成中,若A占32.8%,则C和T之和应占多少
提示　由于DNA分子中,A与T配对、G与C配对,因此DNA分子中A+G=T+C=50%。
【探究归纳】
1.核酸分子的结构层次
借鉴生物知识,核酸分子的结构层次也可以用下图表示。
2.碱基互补配对原则的规律
(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。
(2)DNA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。
(3)DNA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。
(5)双链DNA分子中,A=(A1+A2)/2,其他碱基同理。
3.核酸与蛋白质的比较
项目 核酸 蛋白质
DNA RNA
元素 C、H、O、N、P C、H、O、N等
组成单位 核苷酸 氨基酸
分子结构 一般双螺旋结构 一般单链结构 氨基酸→多肽→蛋白质
结构的多样性 核苷酸的种类、数量及排列顺序 氨基酸的种类、数量、排列顺序以及肽链的盘曲折叠方式
功能 主要的遗传物质 传达遗传信息 生命活动的主要物质基础
1.下列有关说法不正确的是(　　)
A.RNA和DNA均具有酸性,分子中核苷酸之间通过磷酯键连接
B.RNA和DNA分类的主要依据是所含碱基不同
C.疫苗需要冷藏保存是防止其发生变性
D.蛋白质、核酸都是生物大分子
解析　RNA和DNA的组成单元中均有磷酸,因此具有酸性,且均含有磷酸二酯键,A正确;DNA和RNA分类的主要依据是五碳糖的不同,DNA中为脱氧核糖,RNA中为核糖,B错误;疫苗的主要成分为蛋白质,冷藏可以防止蛋白质变性,C正确;蛋白质、核酸的相对分子质量都非常大,属于生物大分子,D正确。
B
2.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.l%,即T1=32.9%、C1=17.1%,根据碱基互补配对原则,双链DNA分子中,T=(T1+T2)/2,所以T2=31.3%,同理,C2=18.7%。
B
3.(2024·河南开封五校高二期末联考)冠状病毒(如图)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.核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的小分子有
机物
B.NaClO溶液用作消毒剂,是因为NaClO能使病毒蛋白变性
C.蛋白质的一级结构与氨基酸的排列顺序有关
D.所有DNA分子中,腺嘌呤与胸腺嘧啶分子数相等,鸟嘌呤与胞嘧啶的分子数相等
A
解析　核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的生物大分子,A错误;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,B正确;蛋白质分子中氨基酸单体的排列顺序是蛋白质的一级结构,C正确;碱基按腺嘌呤与胸腺嘧啶、鸟嘌呤与胞嘧啶互补配对,即腺嘌呤与胸腺嘧啶分子数相等、鸟嘌呤与胞嘧啶分子数相等,D正确。
4.(2024·广东江门高二期末)下列说法错误的是(　　)
A.核酸水解产物中含有磷酸、葡萄糖和碱基
B.DNA分子具有双螺旋结构,其中碱基通过氢键作用结合成碱基对
C.核苷酸通过缩聚反应可以得到核酸
D.蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子,可以通过测定氮元素的质量分数计算奶粉中蛋白质的含量
A
解析　核酸水解产物中含有磷酸、戊糖和碱基,A错误;DNA为双螺旋结构,两条链上的碱基通过氢键作用结合成碱基对,B正确;核酸是有机高分子化合物,可由核苷酸缩合得到,C正确;蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子,使用国际通行的凯氏定氮法测定奶粉中的蛋白质含量即通过测定氮元素的质量分数计算奶粉中蛋白质的含量,D正确。
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)核酸的组成
1.核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子。下列不属于核酸组成元素的是(　　)
A.氮 B.氧 C.磷 D.硫
解析　核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子,根据结合的物质分析得到核酸中含有C、H、O、N、P等元素,不含有硫,D符合题意。
D
2.分析下面的概念图,下列叙述正确的是(　　)
A.A表示的碱基有5种 B.B表示的是核糖
C.D表示核糖核苷酸 D.D表示脱氧核糖核苷酸
解析　组成DNA的基本单元是脱氧核糖核苷酸,脱氧核糖核苷酸由磷酸、脱氧核糖和碱基组成,所以A表示碱基。DNA中的碱基有4种,A错误;B表示脱氧核糖,B错误;D表示脱氧核糖核苷酸,C错误、D正确。
D
3.如图表示生物体内核酸的基本组成单元模式图,下列说法不正确的是(　　)
A.DNA和RNA在核苷酸上的不同点在②③方面
B.若③是尿嘧啶,则此图是组成RNA的原料
C.若②为脱氧核糖, 则与②相连的③有4种
D.DNA分子结构的多样性取决于③的种类多样性
D
解析　DNA和RNA在核苷酸上除了在②戊糖(核糖和脱氧核糖)方面不同外,在③碱基(A、T、G、C或A、U、G、C) 方面也不完全相同,A正确;尿嘧啶是RNA特有的碱基,若③是尿嘧啶,则此图是组成RNA的基本单元,B正确;若②为脱氧核糖,则题图中的核苷酸为构成DNA的脱氧核糖核苷酸,人体内与②脱氧核糖相连的③碱基有四种 (A、T、G、C),C正确;DNA分子结构的多样性取决于4种③碱基排列顺序的多样性,D错误。
4.我国在核酸的研究中取得了卓越成绩。下列有关核酸的叙述不正确的是(　　)
A.RNA中含磷酯键
B.DNA两条链上的碱基通过化学键作用相连接
C.可通过分析核酸水解的产物推测其组成
D.根据组成中所含戊糖的不同分为RNA和DNA
解析　核糖核酸和脱氧核糖核酸都是链状结构,都有磷酯键,A正确;DNA两条链上的碱基通过氢键相连,不是化学键,B错误;核酸经水解可得到很多核苷酸,可通过分析核酸水解的产物推测其组成,C正确;DNA和RNA中所含的戊糖不同,故可根据戊糖的不同将核酸分为DNA和RNA,D正确。
B
5.(2024·河北沧州市第二中学高二月考)下列有关DNA的叙述错误的是(　　)
A.DNA中含C、H、O、N、P等元素
B.DNA水解的最终产物为磷酸、葡萄糖和碱基
C.DNA分子的双螺旋结构两条链上的碱基通过氢键作用
D.DNA和RNA均以核苷酸为基本构成单元,且RNA分子一般呈单链状结构
解析　DNA中含C、H、O、N、P等元素,A正确;DNA水解的最终产物为磷酸、脱氧核糖和碱基,B错误;DNA分子的双螺旋结构两条链上的碱基之间形成氢键,通过氢键作用将两条链连接,C正确;DNA为脱氧核糖核酸,RNA为核糖核酸,两者均以核苷酸为基本构成单元,其中RNA一般呈单链状结构,DNA呈双螺旋结构,D正确。
B
6.对某个DNA分子进行化学分析,发现鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的54%,又知该DNA的一条链(A链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与A链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的(　　)
A.26% B.24% C.18% D.11%
解析　鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的54%,可知G=C=27%、A=T=50%-27%=23%。又因DNA的一条链(A链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,假设每条链有100个碱基,那两条链共含腺嘌呤等于200×23%=46,A链中的腺嘌呤的数量等于100×28%=28,则另一条链中腺嘌呤数为18,占该链全部碱基数的18%,C正确,A、B、D错误。
C
7.DNA是生物体的重要组成物质,在它的碱基对中储存着遗传信息,与生物的生长、发育等正常生命活动以及癌变、突变等异常生命活动密切相关。下列有关DNA的说法中正确的是(　　)
A.核酸就是DNA
B.DNA水解得到的碱基含尿嘧啶(U)
C.DNA水解的最终产物中的戊糖是二糖
D.基因的化学本质是DNA分子中能代表某一遗传性状的核苷酸序列
D
解析　核酸包括DNA和RNA,A错误;DNA水解得到的碱基有四种,分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T),RNA水解才能得到尿嘧啶(U),B错误;戊糖属于单糖,C错误。
(二)核酸的结构及生物功能
8.下列叙述中,哪项不是核酸的生物功能(　　)
A.作为遗传信息的载体,存在于每个细胞中
B.是生物的遗传物质
C.是生物体进行生命活动的主要承担者
D.对生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用
解析　生命活动的主要承担者是蛋白质。
C
9.下列有关核酸的叙述中错误的是(　　)
A.生物体内具有有遗传功能的大分子化合物
B.核酸包括 DNA和RNA
C.由含氮碱基、脱氧核糖和磷酸组成
D.核酸为生命之源
解析　核酸包括 DNA和RNA,DNA由含氮碱基、脱氧核糖和磷酸组成,RNA由含氮碱基、核糖和磷酸组成,不能说核酸由含氮碱基、脱氧核糖和磷酸组成。
C
10.生物大分子具有比有机小分子更为丰富的性质,能完成多种复杂的生物功能。下列有关说法正确的是(　　)
A.具有一级结构的蛋白质分子主要通过共价键使肽链形成特定的二级结构
B.利用淀粉酶可以在温和的条件下高效催化大豆蛋白的水解
C.断裂ATP分子中磷酸与磷酸之间形成的磷酸酯键需要吸收较多能量
D.某DNA分子中胸腺嘧啶(T)数量约占碱基总数的32%,则鸟嘌呤(G)数量约占碱基总数的18%
D
解析　具有一级结构的蛋白质分子主要通过氢键使肽链形成特定的二级结构,A错误;酶具有专一性,淀粉酶不能催化大豆蛋白的水解,B错误;ATP分子中磷酸与磷酸之间形成的磷酸酯键是高能磷酸键,高能磷酸键易断裂,吸收能量较少,C错误;胸腺嘧啶(T)数量约占碱基总数的32%,胞嘧啶的数量约占碱基总数的18%,则鸟嘌呤(G)数量约占碱基总数的18%,D正确。
B级　素养培优练
11.腺嘌呤核苷酸是生产核酸类药物的中间体,其分子结构如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.能发生消去反应和加成反应
B.所有中心原子均采取sp3杂化
C.水解生成的碱基的分子式为C5H4N5
D.水解生成的戊糖的核磁共振氢谱有7组峰
A
解析　分子中含有羟基和大π键,可以发生消去和加成反应,A正确;部分C、N原子采取sp2杂化,B错误;腺嘌呤核苷酸水解生成的碱基是腺嘌呤,分子式为C5H5N5,C错误;腺嘌呤核苷酸水解生成的戊糖是核糖,核磁共振氢谱有9组峰,D错误。
12.生物体内的ATP-ADP循环如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.一定条件下,ATP和ADP均能与盐酸反应
B.一定条件下,ATP和ADP均能水解生成磷
酸和戊糖等物质
C.ATP和ADP中均含有酰胺基
D.ADP转化为ATP的反应属于取代反应
C
解析　ATP和ADP均含有氨基,一定条件下,ATP和ADP均能与盐酸反应,A正确;由ATP和ADP的结构简式可知,一定条件下,ATP和ADP均能水解生成磷酸和戊糖等物质,B正确;ATP和ADP中均不含有酰胺基,C错误;由ATP和ADP的结构简式可知,ADP与一分子磷酸发生取代反应转化为ATP,同时生成一分子水,D正确。
13.(2024·北京海淀区高二期末)下图为DNA分子的局部结构示意图。下列说法不正确的是(　　)
A.DNA是一种生物大分子,分子中四种碱
基均含N—H键
B.脱氧核糖分子、磷酸分子、碱基可通过
脱水形成脱氧核糖核苷酸分子
C.—NH2氮原子能提供孤电子对与H+的空
轨道形成配位键,因此能与酸反应
D.图中虚线表示碱基互补配对(A和T、C和G)时形成的配位键
D
解析　生物大分子是指生物体细胞内存在的蛋白质、核酸、多糖等大分子,DNA是一种生物大分子,分子中四种碱基均含N—H键,A正确;脱氧核糖分子、磷酸分子、碱基可通过脱水形成脱氧核糖核苷酸分子,B正确;—NH2氮原子能提供孤电子对与H+的空轨道形成配位键,能与酸反应,C正确;由图可知虚线表示碱基互补配对(A和T、C和G)时形成的氢键,氢键不属于化学键,D错误。
14.植物光合作用和动物体内食物氧化分解提供的能量,可使ADP与磷酸重新反应合成ATP,生物体内ATP-ADP循环示意图如图。下列说法不正确的是(　　)
A.ATP具有酸性,
ADP具有碱性
B.ADP由戊糖、
碱基、磷酸脱水缩合而成
C.ATP和ADP分子中C原子有sp2、sp3两种杂化方式
D.37 ℃、pH约为7时,ATP水解为ADP需要酶的辅助,但该过程是自发的
A
解析　ATP和ADP都有氨基和磷酸基,既有碱性又有酸性,A错误;戊糖、碱基、磷酸脱水缩合能组成ADP,B正确;碳氮双键中的C原子为sp2杂化,饱和碳原子为sp3杂化,ATP和ADP分子中都含有这两种C原子,C正确;ATP水解为ADP过程中ΔH<0,ΔS>0,所以ΔG=ΔH-TΔS<0,该过程是自发的,D正确。

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