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第2章 第5节 核酸是遗传信息的携带者
学习目标
素养目标
　1.阐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。
　2.阐述DNA和RNA的区别与联系。
　3.概述生物大分子以碳链为骨架的结构特点。
　1.培养学生严谨、缜密的科学思维。
　2.建构物理模型,发展结构功能观。
　3.理性应对生活中与生物学相关的问题,培养学生的社会责任意识。
核酸检测为什么能准确识别患病者感染的是新冠病毒？
核酸能够携带遗传信息，不同生物的遗传信息一般都有区别
1868年，瑞士科学家米歇尔首次从外科绷带的脓细胞的细胞核中分离一种含磷很高而含硫很低的强有机酸，而且对蛋白酶有耐受性。后被米舍尔的导师霍佩·赛勒所验证，并把这种新物质命名为“核素”。即核酸。
米歇尔（Miescher）
第一个发现核酸的地球人
“核酸”，顾名思义，就是从细胞核中提取的具有酸性的物质。
资料 1
核酸有哪几种？它们在生物体内的分布情况是怎样的？
一、核酸发现
二、核酸的种类及分布
核酸
脱氧核糖核酸（DNA）
核糖核酸（RNA）
DNA病毒：乙肝病毒、噬菌体（侵染细菌等的病毒）、HPV（人乳头瘤病毒） 、天花病毒
RNA病毒：新冠病毒、HIV、SARS 病毒、流感病毒、轮状病毒、烟草花叶病毒、埃博拉病毒等
DNA
RNA
①对于细胞来说，无论是真核细胞还是原核细胞，都含有两种核酸（DNA和RNA）
②病毒仅含有一种核酸（DNA或RNA）
核酸包括两大类:
DNA：真核细胞的DNA主要分布在_________中。细胞质中的_________
________中也有少量DNA;而原核细胞的DNA则分布在_______
RNA：主要分布在________中（P34）
二、核酸的种类及分布
细胞核
拟核
细胞质
线粒体、叶绿体
德国的科塞尔在研究自胸腺和酵母的核素时， 发现核素是蛋白质和核酸的复合物，他小心地水解核酸，得到了组成核酸的基本成分：鸟嘌呤、 腺嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶这5种含氮碱基，还有些具有糖类性质的物质和磷酸 。斯托伊德尔又确定了这些物质的比例，他通过分析，发现糖类物质、含氮碱基、磷酸的比例为1：1：1。
资料 2
结合材料二，试分析核酸的组成元素有哪些？
三、核酸的组成元素与基本单位
通过阅读材料二，可知核酸是由哪几种小分子物质组成的？
糖类物质、含氮碱基、磷酸按1：1：1的比例组成的
核酸由C、H、O、N、P五种元素组成
1911年，科塞尔的学生列文证明核酸所含的糖类由5个碳原子组成，并将这种糖类命名为核糖。当时已经发现两种不同的核酸，列文找到了它们之间的区别：它们中的五碳糖不同，另一种糖类比核糖少一个氧原子，称为脱氧核糖，两种核酸也有原来的名字改为核糖核酸和脱氧核糖核酸。
资料 3
三、核酸的组成元素与基本单位
五碳糖:
核糖
脱氧核糖
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1934 年，列文发现核酸可被分解成含有一个碱基、 一个五碳糖（核糖或脱氧核糖）和一个磷酸的片段，这样的组合叫核苷酸。列文认为核酸是以核苷酸为基本单位构成的具有长链结构的生物大分子。
资料 4
三、核酸的组成元素与基本单位
核苷酸：
… …
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三、核酸的组成元素与基本单位
脱氧核糖核苷酸
根据五碳糖不同，可将核苷酸分为：
核糖核苷酸
核苷酸：
核酸：
核糖核酸(RNA)
脱氧核糖核酸(DNA)
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科赛尔在水解核酸时，发现脱氧核糖核酸和核糖核酸都含有鸟嘌呤、 腺嘌呤、胞嘧啶这3种碱基，胸腺嘧啶是脱氧核糖核酸特有的，而尿嘧啶则是核糖核酸特有的。
资料 5
三、核酸的组成元素与基本单位
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
鸟嘌呤(G)
腺嘌呤(A)
胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T)
鸟嘌呤(G)
腺嘌呤(A)
胞嘧啶(C)
脲嘧啶(U)
(4种)
（4种）
4种脱氧核糖核苷酸
三、核酸的组成元素与基本单位
脱氧核糖
脱氧核糖
脱氧核糖
脱氧核糖
三、核酸的组成元素与基本单位
4种核糖核苷酸
核糖
核糖
核糖
核糖
基本组成单位
核酸
脱氧核糖
核酸
(DNA)
核糖
核酸
(RNA)
脱氧核糖
胸腺嘧啶（T）
磷酸
含氮碱基
含氮碱基
磷酸
核糖
胞嘧啶（C）
鸟嘌呤（G）
腺嘌呤（A）
尿嘧啶（U）
脱氧核糖
核苷酸
核糖
核苷酸
胞嘧啶（C）
鸟嘌呤（G）
腺嘌呤（A）
五碳糖有 种，核苷酸共 种。
8
2
腺嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
鸟嘌呤核糖核苷酸
胞嘧啶核糖核苷酸
尿嘧啶核糖核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
三、核酸的组成元素与基本单位
基本组成单位
四、核酸的结构
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。
四、核酸的结构——RNA
磷酸二酯键
O
A
O
U
RNA:一般是一条核糖核苷酸链构成，形成单链结构
四、核酸的结构——DNA
DNA:
一般是由两条脱氧核糖核苷酸链（反向平行）构成，形成双螺旋结构
四、核酸的结构——由核苷酸连接而成的长链
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}比较项目
核酸种类
DNA
RNA
基本单位(单体)
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
组成
无机酸
磷酸（基团）
五碳糖
脱氧核糖（C5H10O4）
核糖(C5H10O5)
含氮碱基
A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)
T(胸腺嘧啶)
U（尿嘧啶）
结构
一般为规则的双螺旋结构
常呈单链结构
五、核酸的多样性
生物体内的核酸种类之多是我们难以想象的；不同种生物所含的核酸种类与结构是不同的，甚至同种生物的不同个体之间的核酸也存在差异。
类比蛋白质的多样性，试分析核酸分子的多样性的原因？
构成核酸分子的核苷酸种类、数目各不相同，排列顺序千变万化。
DNA
RNA
六、核酸的功能
英国遗传学家杰弗里斯对白种人研究表明，两个随机个体具有完全相同的DNA指纹图的概率为3000亿分之一（即3×10－11），两个同胞个体具有相同图谱的概率也仅仅为200万分之一（即2×10－6）。 故DNA指纹技术完全可把DNA作为像指纹那样的独特特征来识别不同的人。
资料6
讨论：尝试解释为什么通过DNA指纹技术能锁定犯罪嫌疑人？
因为人的遗传信息储存在DNA分子中，每个人的DNA分子中的脱氧核苷酸的排列顺序不同。
六、核酸的功能
生物体DNA中，脱氧核苷酸数量大，其排列顺序极其多样化，储存的信息量非常大。
①核苷酸（碱基）的排列顺序储存着生物的遗传信息
基因是有遗传效应的核酸片段，当基因内部的碱基发生增添、替换或缺失时，就会导致个体表现出与亲本不同的性状（即：变异）。
②核酸在生物体的遗传与变异中具有重要作用
六、核酸的功能
镰状细胞贫血 正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状，而镰状细胞贫血患者的红细胞却是弯曲的镰刀状。这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。
DNA分子中的碱基对发生替换
mRNA分子中的碱基发生变化
合成多肽的氨基酸改变
蛋白质的空间结构改变
红细胞形态改变
直接原因
根本原因
③核酸能指导蛋白质的合成
核酸是细胞内携带遗传信息的物质。核酸在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
六、核酸的功能
DNA
RNA
七、生物大分子
组成生物体的有机物中，有的相对分子量以万至百万计，这类分子被称为生物大分子。构成细胞的化合物中，哪些属于生物大分子呢？
为什么它们可以称作生物大分子？这些分子在结构上有何特点？
蛋白质
七、生物大分子
蛋白质
葡萄糖
氨基酸
核苷酸
细胞中的核酸、多糖和蛋白质，它们都是由许多个各自的基本单位连接而成的，相对分子质量很大，因此被称为生物大分子，也被称为多聚体；组成生物大分子的基本单位称作单体。
多聚体:
单体:
多糖
七、生物大分子
因为每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，因此生物大分子也以碳链为基本骨架。
蛋白质
DNA
支链淀粉
七、生物大分子
几种主要生物大分子的比较
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}类别
多糖
蛋白质
核酸

常见类型
糖原、淀粉
纤维素
—
DNA
RNA
单体
单糖(葡萄糖)
氨基酸
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
元素
C、H、O
C、H、O、N等
C、H、O、N、P

共性
均以碳链为基本骨架
核酸和蛋白质的关系
细胞中主要有机物的水解，是一个由酶催化的逐步进行的过程，那么这些有机物的水解产物都有哪些呢？
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物质
基本组成单位
初步水解产物
彻底水解产物
DNA
脱氧核苷酸
脱氧核苷酸
脱氧核糖、碱基、磷酸
RNA
核糖核苷酸
核糖核苷酸
核糖、碱基、磷酸
蛋白质
氨基酸
胨、多肽
氨基酸
淀粉
葡萄糖
糊精、麦芽糖等
葡萄糖
脂肪
—
甘油和脂肪酸
注：脂肪一般由4～24个碳原子组成，相对分子质量较小，通常不属于生物大分子，没有基本组成单位。
八、有机物的水解
2.下列关于核酸分布的叙述,正确的是(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.植物细胞的细胞核中一定不含RNA分子
B.原核细胞的细胞质中也含有DNA分子
C.DNA病毒中也可能含有RNA D.细菌细胞中的遗传物质是RNA
B
《固学案》
3.下图中丁是核苷酸的结构简式,甲、乙、丙是核苷酸的组成部分。下列叙述错误的是(　　)。
A.甲是磷酸,乙是五碳糖,丙是含氮碱基
B.DNA和RNA的基本单位的区别只与乙和丙有关,与甲无关
C.病毒的遗传物质是由4种丁构成的
D.丁是核苷酸,人体细胞中含有4种丁
D
4.下图为某核苷酸长链的部分示意图,下列相关叙述正确的是(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　
A.④的名称为胞嘧啶核糖核苷酸
B.两种核酸的基本组成单位的差异与①和②有关
C.该长链彻底水解后会产生4种核苷酸
D.原核细胞中,该化合物主要存在于细胞核中
B
《固学案》
5.在人类、蓝细菌、新型冠状病毒(一种RNA病毒)这几种生物体内, 核苷酸种类组成遗传物质的含氮碱基种类数依次是(　　)。　　　　　　　
A.8、5、4和8、8、4 B.8、8、4和4、4、4
C.5、5、4和4、4、4 D.5、4、4和8、4、8
《固学案》
B
9.研究人员发现,人类和小鼠的软骨细胞中富含“miR140”分子,这是一种微型单链核糖核酸。与正常小鼠比较,不含“miR140”分子的实验鼠软骨的损伤程度要严重得多。下列关于“miR140”分子的叙述,错误的是(　　)。
A.“miR140”分子中除了1个磷酸基团外,其余的磷酸基团都与2个核糖相连
B.“miR140”分子中含有尿嘧啶,不含有胸腺嘧啶
C.“miR140”分子彻底水解能得到8种小分子化合物
D.“miR140”分子对小鼠的生命活动有重要作用
C
1.下列关于生物大分子的叙述不正确的是 (　　)
A.DNA 是一切真核生物和原核生物遗传信息的载体
B.生物大分子均由其各自的基本单位缩(聚)合而成
C.核酸的多样性是由碱基的数量、排列顺序决定的
D.蛋白质功能的多样性决定了其结构的多样性
D
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2. (不定选)2015下列有关核酸的叙述中,不正确的是 (　　)
A.核酸是由C、H、O、N、P五种元素组成的
B.核酸几乎是一切生物的遗传物质
C.核酸的基本组成单位是DNA和RNA
D.核酸能控制蛋白质的合成
BC
3.如图表示有关生物大分子的简要概念图,下列叙述正确的(　 　)
A.若b为葡萄糖,则c在动物细胞中可能为乳糖
B.若c为RNA,则b为核糖核苷酸,a为C、H、O、N
C.若c具有信息传递、运输、催化等功能,则b为氨基酸
D.若b为脱氧核苷酸,则c只存在于线粒体、叶绿体、细胞核中
C　　　　　　
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4.噬菌体、烟草、烟草花叶病毒的核酸中各具有碱基和核苷酸的种类依次是(　　)
A.4、8、4和4、8、4 B.4、5、4 和4、5、4
C.4、5、4 和4、8、4 D.4、8、4和4、5、4
C
5.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、4 B.5、5、4和8、4、4
C.5、5、4和4、4、4 D.5、4、4和8、4、8
C 　　　　　　
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6.(不定选)2015年我国两栖类物种有了属于自己的DNA条形码数据库,两栖类动物细胞内DNA的物质组成如图,有关说法不正确的是 (　 　)
A.f代表DNA,是一种多聚体
B.e是DNA的基本组成单位,共有5种类型
C.元素a为C、H、O、N、P
D.在两栖类生物细胞中,f主要存在于细胞质基质内
BD
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7.根据组成单糖的碳原子数目，可将单糖分为五碳糖和六碳糖等，组成DNA的五碳糖是（ ）
A.核糖 B.葡萄糖 C.脱氧核糖 D.麦芽糖
8.下列物质中，不是核苷酸组成成分的是（ ）
A.碱基 B.核糖 C.甘油 D.磷酸
9.豌豆叶肉细胞中的核酸，含有的碱基种类是（ ）
A.1种 B.4种 C.5种 D.8种
C
C
C
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