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第二章 组成细胞的分子
第5节
核酸是遗传信息的携带者
问题探讨
DNA指纹技术在案件侦破工作中有重要的用途。
刑侦人员将从案发现场收集到的血液、头发等样品中提取的DNA，与犯罪嫌疑人的DNA进行比较，就有可能为案件的侦破提供证据。
讨论：
1.为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息？
DNA是遗传物质，携带遗传信息，不同个体的遗传信息一般都有区别，因此，DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息。
问题探讨
DNA指纹技术在案件侦破工作中有重要的用途。
刑侦人员将从案发现场收集到的血液、头发等样品中提取的DNA，与犯罪嫌疑人的DNA进行比较，就有可能为案件的侦破提供证据。
讨论：
2.你还能说出DNA鉴定技术在其他方面的应用吗？
可以进行亲子鉴定、鉴别在地震等灾害中遇难亲属的遗体等。
央视大型公益寻人行动《等着我》，帮助人们寻找失散的亲人，在节目中我们经常会看到一些被拐卖的孩子，通过采血入库，进行DNA比对，找到自己的亲生父母。
问题探讨
人类学的研究
遇难者的身份鉴定
研究鲸的种群
无名尸骨身份鉴定
问题探讨
新冠筛查
一.核酸的种类及其分布
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。
那么核酸究竟是什么物质？
它们只分布在细胞核中吗？
资料 1
核酸
脱氧核糖核酸（DNA）
核糖核酸（RNA）
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）；
病毒仅含有一种核酸（DNA或RNA）
DNA病毒：狂犬病病毒、天花病毒、乙肝病毒、HPV（人乳头瘤病毒）
RNA病毒：烟草花叶病毒、SARS 病毒、HIV、流感病毒、新冠病毒
一.核酸的种类及其分布
1.核酸的种类
DNA：真核细胞的DNA主要分布在细胞核中。线粒体、叶绿体中也有少量DNA。
RNA：主要分布在细胞质中。
此外，原核细胞的拟核、质粒中也有。
一.核酸的种类及其分布、元素
2.核酸的分布
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，并且证明了存在着 2 种核酸：即脱氧核糖核酸和核糖核酸，他小心地水解核酸，发现2种核酸都含有鸟嘌呤、 腺嘌呤、胞嘧啶这3种碱基，在DNA中第4种碱基是胸腺嘧啶，而在RNA中则是尿嘧啶，除了含有这些碱基以外，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、每种嘌呤或嘧啶碱基、磷酸的比例为1：1：1。
资料 2
一.核酸的种类及其分布、元素
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，并且证明了存在着 2 种核酸：即脱氧核糖核酸和核糖核酸，他小心地水解核酸，发 现 2种核酸都含有鸟嘌呤、 腺嘌呤、胞嘧啶这 3 种碱基，在DNA中第4种碱基是胸腺嘧啶，而在RNA中则是尿嘧啶，除了含有这些碱基以外，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、每种嘌呤或嘧啶碱基、磷酸的比例为1：1：1。
C、H、O、N、P
3.组成元素
一.核酸的种类及其分布、元素
资料 2
含氮
碱基（5种）
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T)
尿嘧啶(U)
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。由于核酸有2种，他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，脱氧核糖核酸和核糖核酸的名称由此而来。
资料 3
核糖
脱氧核糖
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
资料 3
列文
1.核苷酸
1′
5′
1934 年，列文发现核酸可被分解成含有一个碱基、 一个核糖或脱氧核糖和一个磷酸的片段，这样的组合叫核苷酸。
1.核苷酸
P
五碳糖
含氮碱基
2′
3′
4′
核苷酸
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
资料 4
根据________不同，可将核苷酸分为：
磷酸
磷酸
脱氧核糖
核糖
脱氧(核糖)核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖
1.核苷酸
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
基本组成单位
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）
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
1.核苷酸
核苷酸共 种，五碳糖有 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
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
2.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。
DNA
RNA
脱氧核苷酸
脱氧核苷酸连接成的长链
DNA分子
(1)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
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
2.核酸的结构
核糖核苷酸
核糖核苷酸连接成的长链
RNA分子
一般是一条核糖核苷酸链构成，形成单链。
(2)RNA：
tRNA
mRNA
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
2.核酸的结构
小组活动——构建核苷酸链
每个小组构建的核苷酸链是否相同？思考并解释各小组核苷酸链不同的原因（类比蛋白质多样性）？
核苷酸的数目不同
核苷酸的种类不同
核苷酸的排列顺序不同
功能（携带遗传信息的多样性）
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 5
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
3.核酸的多样性
思考与讨论：
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。
如图，嫌疑人1的“DNA指纹”与案发现场分离的样品的“DNA指纹”吻合。
尝试解释为什么通过DNA指纹技术能锁定犯罪嫌疑人？
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
3.核酸的多样性
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。
4.核酸的功能
（1）核苷酸（碱基）的排列顺序就代表着遗传信息
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
（2）核酸能指导蛋白质的合成
4.核酸的功能
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和控制蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
DNA通过控制蛋白质的合成来表达其所携带的遗传信息。
4.核酸的功能
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
（1）高分子化合物
（2）多样性
直接原因： ①氨基酸
②肽链的盘曲、折叠形成的 不同。
根本原因：DNA具有多样性
（3）易变性
③ 千变万化
种类
数目
排列顺序
空间结构
① 不同
② 成百上千
蛋白质的特点：
二.核酸是由核苷酸连接而成的长链
名称
基本单位
化学 组成 五碳糖
含氮碱基
无机酸 结构 (双螺旋/单链)
细胞中分布
功能
脱氧核糖核酸(DNA)
核糖核酸(RNA)
脱氧核苷酸(4种)
核糖核苷酸(4种)
脱氧核糖
核糖
T(胸腺嘧啶)
U(尿嘧啶)
A(腺嘌呤)G(鸟嘌呤)C(胞嘧啶)
磷酸
双螺旋结构
单链结构
主要在细胞核中
主要在细胞质中
携带遗传信息
总结1：DNA和RNA的比较
总结2：不同生物的核酸、核苷酸、碱基、和遗传物质
生物类别 核酸 核苷酸种类 碱基种类 遗传物质
举例
原核生物和真核生物 DNA和RNA 8 5 DNA 蓝藻、细菌
植物、人
病毒 只含DNA 4 4 DNA 噬菌体
只含RNA 4 4 RNA HIV
遗传物质指的是DNA或RNA;
遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序当中。
遗传物质是遗传信息的载体
三.生物大分子以碳链为骨架
蛋白质
1.细胞中常见的生物大分子如核酸、多糖和蛋白质，它们都是由各自的的基本单位连接而成的，相对分子质量很大，称为多聚体，它们各自的基本单位如组成核酸的基本单位核苷酸，称为单体。
支链淀粉
脱氧核糖核酸
蛋白质
脱氧核苷酸链
2.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骨架。
支链淀粉
三.生物大分子以碳链为骨架
3.碳是生命的核心元素，没有碳就没有生命。
脱水缩合
三.生物大分子以碳链为骨架
4.生物大分子是由许多单体连接成的多聚体。
3（P38）. 多糖和核酸都是由许多单体组成的多聚体，试从组成二者单体种类的角度分析，为什么核酸是遗传信息的携带者，而多糖不是？
【答案】构成多糖的基本单位是葡萄糖，无论多少个葡萄糖构成多糖，它的顺序没有什么变化。核酸就不同了，构成核酸的核苷酸，无论是脱氧核苷酸还是核糖核苷酸，都各含4种碱基。核酸是由核苷酸连接而成的长链，核酸分子中4种脱氧核苷酸（或核糖核苷酸）在数量、排列顺序上就会千差万别，从而能够承担起携带遗传信息的功能。因此说核酸是遗传信息的携带者，而多糖不是。
三.生物大分子以碳链为骨架
有机物 初步水解产物 彻底水解产物
核酸 核苷酸 五碳糖、含氮碱基、磷酸
蛋白质 多肽(或短肽) 氨基酸
多糖 二糖 单糖
脂肪 甘油+脂肪酸 甘油+脂肪酸
生物体中四大有机物的水解情况
三.生物大分子以碳链为骨架
1．组成RNA的五碳糖是
A．核糖 B．葡萄糖 C．脱氧核糖 D．麦芽糖
2. 人神经细胞中的核酸，含有的碱基种类是
1种 B. 4种 C. 5种 D. 8种
3. 下列叙述中，不是核酸的生理功能的是
作为遗传信息的载体存在于细胞中
是生物的遗传物质
是生物体生命活动的主要承担者
对生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成具有极其重要的作用
随堂练习
4. 由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a构成了化合物b，如图所示，
则叙述正确的是
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，则b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. 若由b构成的核酸重要存在于细胞质中，则a为脱氧核糖
随堂练习

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