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第4讲　核酸是遗传信息的携带者　细胞中的糖类和脂质
人教(2019)生物高考复习
课标考情——知考向 课标 要求 1．概述糖类有多种类型，它们既是细胞的重要结构成分，又是生命活动的主要能源物质
2．举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用
3．概述核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子
核心素养——提考能 生命观念 通过比较DNA与RNA、糖类与脂质的组成和功能，建立起结构与功能相适应的生命观念
科学思维 通过分析蛋白质与核酸的关系图和多聚体的连接模式图，培养学生的图文转换能力
社会责任 了解核酸、糖类和脂质在细胞中的重要作用，关注食品安全，倡导和践行健康的生活方式
自 主 学 习 · 巩 固 基 础
[自主学习]
知识点一　核酸的结构、功能与分布
1．结构层次
【答案】C、H、O、N、P　磷酸　五碳糖　碱基　核苷酸　核苷酸链　脱氧核糖　核糖
2．功能
(1)是细胞内携带_____________的物质。
(2)在生物体的遗传、变异和__________的生物合成中有重要作用。
3．分布
DNA主要分布在_________中，RNA主要分布在_________中。
遗传信息　
蛋白质　
细胞核　
细胞质　
[自主检测]
1．思考判断
(1)判断关于核酸的叙述。
①DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接。 (　　)
②DNA和RNA的碱基组成相同，五碳糖不同。 (　　)
③细胞中的DNA一定有氢键，RNA一定没有氢键。 (　　)
④与DNA相比，RNA特有的化学物质组成是胸腺嘧啶(T)和脱氧核糖。 (　　)
【答案】(1)①×　②×　③×　④×　
(2)判断关于生物遗传物质的叙述。
①只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。 (　　)
②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。 (　　)
③真核生物以DNA为遗传物质，部分原核生物以RNA为遗传物质。 (　　)
④大肠杆菌体内既有DNA，又有RNA，但以DNA作为遗传物质。 (　　)
【答案】(2)①×　②×　③×　④√
2．深挖教材
(1)DNA的中文全名是________________，DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息的原因是_________________________________。DNA鉴定技术还可以应用在____________________________________等方面。
(2)蛋白质、核酸的水解产物和代谢终产物相同吗？
______________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)提示：脱氧核糖核酸　DNA是遗传物质，而每个人的遗传物质有所区别　研究人类起源、不同类群生物的亲缘关系
(2)提示：不相同。核酸的初步水解产物是核苷酸，彻底水解产物是碱基、五碳糖和磷酸，代谢终产物是CO2、H2O和磷酸盐等。蛋白质的水解产物是小分子肽、氨基酸，代谢终产物是CO2、H2O、尿素等。
3．热图导析
请结合下图，分析回答问题。

(1)人体细胞中的n和d各有几种？____________。
(2)d和e都能水解吗？____________________________。
(3)说出图2中标出的“A”的含义：①________________；②__________；③________________；④__________________。
【答案】(1)提示：5种，8种
(2)提示：d为核苷酸，能水解为m、f和n；e为氨基酸，不能水解
(3)提示：腺苷　腺嘌呤　腺嘌呤脱氧核苷酸　腺嘌呤核糖核苷酸
[自主学习]
知识点二　糖类、脂质的种类和作用
1．细胞中的糖类
【答案】五碳糖　麦芽糖　乳糖　纤维素　单糖　蔗糖　麦芽糖　乳糖　糖原　糖蛋白　脱氧核糖　纤维素
(1)单糖(葡萄糖、果糖、半乳糖)、麦芽糖、乳糖等是还原性糖。
(2)单糖可不经消化直接被吸收，而二糖、多糖必须经消化后才能被吸收。
(3)并非所有的糖类都是能源物质，例如核糖和脱氧核糖是构成核酸的组成成分，纤维素是构成植物细胞壁的成分。
2．细胞中的脂质
注：固醇只含C、H、O，磷脂含C、H、O、N、P。
【答案】脂质　动物细胞膜　性激素　维生素D
[自主检测]
1．思考判断
(1)蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖，乳糖水解的产物是半乳糖，麦芽糖水解的产物是葡萄糖。 (　　)
(2)糖原的基本组成单位是葡萄糖分子，主要功能是提供能量，糖原与斐林试剂反应呈现砖红色。 (　　)
(3)不是所有细胞的组成成分都含有纤维素。 (　　)
(4)细胞中的糖类不与其他分子结合。 (　　)
(5)脂肪酸和磷脂含有的元素相同。 (　　)
(6)所有的脂质都能参与膜结构的构成。 (　　)
(7)脂肪、淀粉和蛋白质都是生物大分子。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×
2．深挖教材
(1)呼吸熵是物质氧化分解时释放CO2与消耗O2的比值，糖类的呼吸熵等于1，而脂肪的呼吸熵却小于1，请从糖和脂肪的元素组成方面分析原因：__________________________。
(2)哺乳动物体内胆固醇并非有害无益，原因是_________________。
(3)淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖，为什么它们在化学性质上有很大差距？__________________________________________。
(4)胆固醇在许多动物性食物中含量丰富。摄入过多的胆固醇，会____________________________________，危及生命，因此，膳食中要注意限制高胆固醇类食物(如____________________)的过量摄入。
(5)葡萄糖可以通过静脉注射进入人体细胞，而蔗糖不可以的原因是___________________________________________________________。
【答案】(1)提示：脂肪和糖类均由C、H、O三种元素组成，但脂肪中C、H含量高，而O含量低，故脂肪氧化分解释放的能量多，需要O2多，产生的H2O多
(2)提示：胆固醇是高等动物细胞膜的重要组成成分，在人体内还参与血液中脂质的运输
(3)提示：虽然三种多糖的基本单位都是葡萄糖，但是葡萄糖连接的方式、数量等不同，因此它们具有了不同的化学性质
(4)提示：在血管壁上形成沉积，造成血管堵塞　动物内脏、蛋黄
(5)提示：葡萄糖属于单糖，可以直接进入细胞，因此可以口服也可以静脉注射；蔗糖属于二糖，必须经过消化作用分解成两分子单糖后才能进入细胞，因此不能直接静脉注射
3．热图导析
据图分析糖类和脂质的组成。
(1)若①表示糖类，则②、③、④可分别表示_________________ _______________ (物质)。
(2)若①表示多糖，则②、③、④可分别表示_________________ _______________(物质)。
(3)若①表示脂质，则②、③、④可分别表示_________________ _______________(物质)。
(4)若①表示固醇，则②、③、④可分别表示___________________ _____________(物质)。
【答案】(1)提示：单糖、二糖、多糖
(2)提示：淀粉、纤维素、糖原
(3)提示：脂肪、磷脂、固醇
(4)提示：胆固醇、性激素和维生素D
重 难 探 究 · 素 养 达 标
核酸的结构和功能
1．DNA和RNA的比较
[深度讲解]
分类 脱氧核糖核酸(DNA双链) 核糖核酸(RNA单链)
成 分 磷酸 H3PO4 五碳糖 脱氧核糖 核糖
碱基 A、G、C、T A、G、C、U
功能 主要的遗传物质，编码、复制遗传信息，并决定蛋白质的生物合成 将遗传信息从DNA传递给蛋白质
存在 主要存在于细胞核，少量在线粒体和叶绿体 主要存在于细胞质
2．DNA、RNA与蛋白质的比较
(1)区别。
项目 核酸 蛋白质
DNA RNA 元素组成 C、H、O、N、P C、H、O、N等
组成单位 核苷酸(8种) 氨基酸(21种)
形成场所 主要在细胞核中复制产生 主要在细胞核中转录生成 核糖体
项目 核酸 蛋白质
DNA RNA 分子结构 一般为规则的双螺旋结构 一般为单链结构 氨基酸→多肽→蛋白质
结构多样性的决定因素 核苷酸的种类、数量及排列顺序 氨基酸的种类、数量、排列顺序及多肽链形成的空间结构
(2)联系。
①DNA、RNA和蛋白质三者之间的关系。
②DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系。

(3)核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不同”。
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 含有DNA和 RNA两种核酸 8 5 DNA 细菌、人等
病毒 只含DNA 4 4 DNA 噬菌体
只含RNA 4 4 RNA 烟草花叶病毒
　有关核酸的几个易错点
1．混淆ATP、DNA、RNA和核苷酸中“A”的含义
(1)核苷酸分子中的A是腺嘌呤。
(2)ATP中的A是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
(3)DNA和RNA中的A分别是腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸。
2．误认为RNA为单链结构，没有氢键
DNA一般为双链结构；RNA为单链结构，但tRNA的单链结构中形成部分双链区，双链区中有氢键。
3．混淆核酸的完全水解产物和初步水解产物
物质 完全水解产物 初步水解产物
DNA 磷酸、脱氧核糖、碱基 脱氧核苷酸
RNA 磷酸、核糖、碱基 核糖核苷酸
核酸 磷酸、五碳糖、碱基 核苷酸
(一)考查核酸的组成及结构(素养目标：生命观念)
1．如图表示化合物a和m参与化合物b的构成情况，下列叙述正确的是 (　　)

[考向预测]
A．若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸
B．在禽流感病毒、幽门螺杆菌体内b均为4种
C．若ATP断裂两个特殊的化学键，脱去2个磷酸基团，可形成b，则a为核糖
D．若a为脱氧核糖，则由b构成的核酸完全水解，得到的化合物最多有8种
【答案】C　
【解析】若m为腺嘌呤，则b为腺嘌呤核糖核苷酸或腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，A错误；禽流感病毒的遗传物质是RNA，RNA是由四种核糖核苷酸构成的，幽门螺杆菌属于原核生物，细胞中有DNA和RNA两种核酸，因此核苷酸有8种，B错误；ATP脱去2个特殊的化学键，可形成腺嘌呤核糖核苷酸，a为核糖，C正确；若a为脱氧核糖，则b为脱氧核苷酸，由b构成的核酸为DNA，DNA完全水解，得到的化合物最多有6种(磷酸、脱氧核糖、4种含氮碱基)，D错误。
(二)考查核酸与蛋白质的区别与联系(素养目标：科学思维)
2．如图表示生物体内某些有机物的组成关系及其功能，其中C、D、E1、E2为小分子化合物，F、G、H、I、J均为高分子化合物。下列分析不正确的是 (　　)
A．控制生物性状的物质是F
B．C和D共有的元素有C、H、O、N
C．E1和E2的区别是空间结构不同
D．J具有改变化学反应速率的作用
【答案】C　
【解析】依题意并分析图示可知，C为核苷酸，D为氨基酸，E1为脱氧核苷酸，E2为核糖核苷酸，F是DNA，G是RNA，H是蛋白质，I是结构蛋白，J是酶。控制生物性状的物质是DNA(F)，A正确；C核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P，D氨基酸的基本组成元素是C、H、O、N，B正确；脱氧核苷酸和核糖核苷酸的区别是含有的五碳糖不同以及含有的碱基不完全相同，C错误；酶(J)能降低化学反应的活化能，因此能改变化学反应速率，D正确。
1．“三看法”快速确认DNA、RNA
2．蛋白质与核酸关系的解题技法
(1)明确DNA、RNA和蛋白质的关系：
(2)明确蛋白质和核酸的元素组成，和染色体、核糖体等结构的化学组成。
染色体→蛋白质＋DNA→C、H、O、N、P；
核糖体→蛋白质＋RNA→C、H、O、N、P；
T2噬菌体→蛋白质＋DNA→C、H、O、N、P等。
糖类和脂质
1．糖类与脂质的比较
[深度讲解]
项目 糖类 脂质
区　　别 元素组成 C、H、O C、H、O(N、P)
C、H含量 低 高
种类 单糖、二糖、多糖 脂肪、磷脂、固醇
合成部位 叶绿体、内质网等 主要是内质网
项目 糖类 脂质
区　　别 生理作用 ①主要的能源物质； ②构成细胞结构，如糖被、细胞壁； ③核酸的组成成分，如核糖 ①生物体内的储能物质，如脂肪；
②构成生物膜的重要成分，如磷脂；
③调节新陈代谢和生殖，如性激素
酶解产物 单糖 甘油、脂肪酸
同质量 氧化分 解结果 消耗氧气 少 多
生成水 少 多
释放能量 少 多
联系 相互转化
2．细胞内的能源物质种类及其分解放能情况
(1)主要能源物质：糖类。
(2)主要储能物质：脂肪。除此之外，动物细胞中的糖原和植物细胞中的淀粉也是重要的储能物质。
(3)直接能源物质：ATP。糖类、脂肪、蛋白质中的能量只有转移到ATP中，才能被生命活动利用。
(4)糖类、脂肪、蛋白质可以为生命活动供能，其C、H含量不同，在氧化分解时的耗氧量也不同。糖类C、H的含量最小，O含量最高，故氧化分解时耗氧量最少；脂肪C、H的含量最大，O含量最低，故氧化分解时耗氧量最多，产生的能量也最多。
(5)能源物质为生命活动供能的过程
　糖类和脂质的6个易错点
(1)并非所有的糖类都是能源物质。
(2)并非所有的糖类都可以用斐林试剂鉴定。
(3)脂肪是生物体内主要的储能物质，但不构成膜结构。
(4)糖类是细胞通讯、识别作用的基础，也是细胞膜的成分，只是含量较少。
(5)性激素属于固醇类激素。
(6)脂肪中氧元素含量低，碳和氢元素含量较高，而糖类则相反，脂肪是细胞内良好的储能物质。
(一)考查糖类的种类及功能(素养目标：生命观念)
1．(2021年山东济南模拟)糖类和脂质是细胞中两种重要的有机物，下列相关叙述错误的是 (　　)
A．动物细胞膜上的脂质包括磷脂、胆固醇等
B．糖类中的淀粉、纤维素和糖原都完全由葡萄糖缩合而成
C．淀粉和脂肪水解的终产物是二氧化碳和水
D．质量相同的糖类和脂肪被彻底氧化分解，糖类耗氧少
【答案】C　
[考向预测]
【解析】磷脂组成生物膜的基本骨架，细胞膜上还有糖脂、胆固醇等脂质，A正确；组成淀粉、纤维素、糖原的单体都是葡萄糖，B正确；淀粉水解终产物是葡萄糖，脂肪水解的终产物是甘油和脂肪酸，二氧化碳和水是它们氧化的终产物，C错误；由于脂肪中C、H的含量较高，O的含量较糖类中的少，相同质量的糖类和脂肪被彻底氧化分解，脂肪耗氧量多，糖类耗氧量少，D正确。
　多糖的“水解”与“氧化分解”
多糖和二糖水解的终产物是其单体，如淀粉水解的产物是葡萄糖，蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖；糖氧化分解的终产物是CO2和H2O，即糖参与有氧呼吸后的最终产物。
(二)细胞中大分子物质的综合考查(素养目标：科学思维)
2．如图表示细胞中几种大分子物质的元素组成及形成过程，①～⑤表示过程，其中单体1的某种物质是细胞生命活动所需要的主要能源物质。
下列叙述正确的是 (　　)
A．在植物细胞内大分子1可能是淀粉和糖原
B．植物根尖细胞内的大分子物质3存在的场所有细胞核、线粒体和叶绿体
C．在草履虫体内含有的组成大分子物质3、4的单体有8种，在HIV中有4种
D．大分子物质4的元素组成是C、H、O、N、S
【答案】C　
【解析】在植物细胞内的糖类可能是淀粉和纤维素，糖原只存在于动物细胞内，A错误；植物根尖细胞内无叶绿体，B错误；在草履虫体内含有的组成大分子物质3、4的单体，即脱氧核苷酸和核糖核苷酸共有8种，在HIV中有4种，C正确；大分子物质4为RNA，其元素组成是C、H、O、N、P，D错误。
典 题 演 练 · 破 解 高 考
1．(2021年全国甲卷)已知①酶、②抗体、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸都是人体内有重要作用的物质。下列说法正确的是 (　　)
A．①②③都是由氨基酸通过肽键连接而成的
B．③④⑤都是生物大分子，都以碳链为骨架
C．①②⑥都是由含氮的单体连接成的多聚体
D．④⑤⑥都是人体细胞内的主要能源物质
【答案】C　
【解析】酶大部分是蛋白质，但少数是RNA，RNA中无肽键，激素中有部分是蛋白质，非蛋白质类激素中也没有肽键，A错误。脂肪不是生物大分子，B错误。无论是蛋白质类酶还是RNA类酶，其基本单位是氨基酸或核糖核苷酸，都含有氮元素，抗体是蛋白质，其基本单位是氨基酸，也含有氮元素，核酸的基本单位是核苷酸，其中也含有氮元素，C正确。核酸不是能源物质，D错误。
易错探因
对题干中的几种物质的组成元素混淆，且对生物大分子的概念和种类理解不到位，误以为脂肪也是大分子物质。
2．(不定项)(2020年山东卷)棉花纤维由纤维细胞形成。蔗糖经膜蛋白SUT转运进入纤维细胞后逐渐积累，在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成。研究人员用普通棉花品系培育了SUT表达水平高的品系F，检测两品系植株开花后纤维细胞中的蔗糖含量，结果如图所示。
下列说法正确的是 (　　)
A．纤维素的基本组成单位是葡萄糖和果糖
B．曲线甲表示品系F纤维细胞中的蔗糖含量
C．15～18 天曲线乙下降的主要原因是蔗糖被水解后参与纤维素的合成
D．提高SUT的表达水平会使纤维细胞加厚期延后
【答案】BC　
【解析】纤维素的基本组成单位是葡萄糖，A错误；品系F中的SUT表达水平提高，对蔗糖的运输增加，分析曲线可知，曲线甲蔗糖含量的最高值大于乙且上升的时间早于乙，所以曲线甲应为品系F纤维细胞中的蔗糖含量，B正确；由题干信息“蔗糖在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成”可知，15～18天曲线乙下降的主要原因是蔗糖被水解后参与纤维素的合成，C正确；曲线甲蔗糖含量下降的时间早于曲线乙，故提高SUT的表达水平会使纤维细胞加厚期提前，D错误。
3．(2019年海南卷)下列关于淀粉和纤维素的叙述，正确的是(　　)
A．淀粉是植物细胞壁的主要成分
B．淀粉与纤维素中所含的元素不同
C．分解淀粉与纤维素所需的酶不同
D．纤维素是由果糖聚合而成的多糖
【答案】C　
【解析】植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，A错误；淀粉与纤维素中所含的元素均为C、H、O，B错误；分解淀粉的酶是淀粉酶，分解纤维素的酶是纤维素酶，C正确；纤维素是由葡萄糖聚合而成的多糖，D错误。
4．(2019年江苏卷)下列关于细胞内蛋白质和核酸的叙述，正确的是 (　　)
A．核酸和蛋白质的组成元素相同
B．核酸的合成需要相应蛋白质的参与
C．蛋白质的分解都需要核酸的直接参与
D．高温会破坏蛋白质和核酸分子中的肽键
【答案】B　
【解析】核酸的组成元素是C、H、O、N、P，而蛋白质的主要组成元素是C、H、O、N，故核酸和蛋白质的组成元素不完全相同，A错误；核酸包括DNA和RNA，两者的合成都需要相关酶的催化，而这些酶的化学本质是蛋白质，B正确；蛋白质的分解需要蛋白酶的参与，而蛋白酶的本质是蛋白质，因此蛋白质的分解不需要核酸的直接参与，C错误；高温会破坏蛋白质分子的空间结构，但是不会破坏肽键，且核酸分子中不含肽键，D错误。

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