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第5节　核酸是遗传信息的携带者
高中生物学 必修1 分子与细胞 · 学案
班级：________　姓名：________　学号：________
一、学习目标
1.生命观念：分析核酸的结构和功能，形成结构和功能相适应的生命观念。
2.科学思维：通过比较DNA和RNA，形成比较与分类的科学思维方法；通过分析核酸模式图，强化模型解读能力。
二、情境导入
【材料】
核酸是遗传信息的携带者。真核细胞中的DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中；核酸是由核苷酸连接而成的长链，其排列顺序储存着生物体的遗传信息。不同的核酸种类和结构不同，功能也各异。
【思考】
1.核酸分为哪两类？它们的基本组成单位是什么？
2.为什么说核酸是遗传信息的携带者？核酸与蛋白质、多糖等生物大分子有什么共同的结构特点？
三、自主预学
（一）核酸的种类及其分布
1.核酸的种类：核酸分为两类：一类是脱氧核糖核酸，简称________；另一类是核糖核酸，简称________。
2.核酸的分布：(1)真核细胞的DNA主要分布在________中，线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA；(2)RNA主要分布在________中。
（二）核酸是由核苷酸连接而成的长链
1.核酸的基本组成单位是________，每个核苷酸由一分子________、一分子________和一分子含氮碱基构成。
图1　脱氧核糖核苷酸的组成
2.核苷酸的种类：(1)构成DNA的基本单位是________核苷酸，其含氮碱基有A、G、C、T四种；(2)构成RNA的基本单位是________核苷酸，其含氮碱基有A、G、C、U四种。
图2　核糖核苷酸的组成
3.核酸的形成：(1)DNA是由脱氧核苷酸聚合成的________条脱氧核苷酸链构成；(2)RNA是由核糖核苷酸聚合成的一条________链构成。
4.核酸的信息储存：(1)绝大多数生物的遗传信息储存在________分子中；(2)部分病毒的遗传信息直接储存在________中。
5.核酸的功能：核酸是细胞内携带________的物质，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。
（三）生物大分子以碳链为骨架
1.单体和多聚体：生物大分子是由许多基本单位连接而成的，这些基本单位称为________，生物大分子又称作单体的________。
2.生物大分子以碳链为骨架的原因：每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的________为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。
3.碳的重要作用：碳是生命的________。
图3　核酸的组成层级与结构
4.细胞是由化学元素和化合物构成的：以碳链为骨架的多糖、蛋白质、核酸等生物大分子，构成细胞生命大厦的基本框架；糖类和脂质提供了生命活动的重要能源；水和无机盐与其他物质一起，共同承担着构建细胞、参与细胞生命活动等重要功能。
四、课堂探究
探究一　核酸的种类、结构和功能
【教材情境】图4中图A所示的是某种核苷酸的分子结构式，图B是某核苷酸链的示意图，请据图回答下列问题。
图4　某种核苷酸与核苷酸链示意
1.图A中核苷酸的中文名称是________。
2.图A中核苷酸是不是构成图B物质的原料？为什么？
3.在人体细胞中，由A、C、G、T参与组成的核苷酸有________种。不同的脱氧核苷酸碱基________不同。
4.比较真核生物、原核生物及病毒的核酸类型，并完成下表。
项目 核酸 遗传物质
类型 核苷酸种类 碱基种类 类型 核苷酸种类 碱基种类
细胞生物 真核生物
原核生物
非细胞生物（病毒） DNA病毒
RNA病毒
5.DNA、RNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？请完善下表。
物质 初步水解的产物 彻底水解的产物
DNA
RNA
6.核酸作为遗传物质具有多样性，核酸具有多样性的原因是什么？
图5　核酸的种类、分布与功能
【方法点拨】
病毒只含一种核酸（DNA或RNA），因而含4种碱基、1种五碳糖、4种核苷酸；细胞生物（同时含DNA和RNA）含5种碱基、2种五碳糖、8种核苷酸。
探究二　生物大分子以碳链为骨架
【材料情境】生物大分子是由多个单体连接形成的多聚体。如图是细胞内生物大分子的合成模式图，请据图思考并回答下列问题。
图6　生物大分子的合成示意
1.若图中的单体是葡萄糖，则其在植物细胞和人体细胞中构成的生物大分子分别是什么？
2.若图中的单体是氨基酸，则决定其多聚体具有多样性的直接原因是什么？
3.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？
4.组成细胞的化合物中，具有物种特异性的物质有哪些？
图7　生物大分子的基本单位与水解产物
【方法点拨】
单体和多聚体：多糖、蛋白质、核酸等生物大分子都是由许多单体连接而成的多聚体，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。
五、分层训练
A组　基础巩固
考点一　核酸的种类、结构和功能
1.如图8为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是(　　)
图8　核苷酸的模式图
A.DNA与RNA的不同点只体现在②处
B.若②为核糖，则③可以是胸腺嘧啶
C.在人类免疫缺陷病毒中核苷酸共有8种
D.人体内的③有5种，②有2种
2.如图为DNA和RNA化学成分的比较概念图，图中阴影部分表示(　　)
图9　DNA和RNA化学组成的比较
A.脱氧核糖、鸟嘌呤、腺嘌呤、磷酸
B.胸腺嘧啶、腺嘌呤、磷酸
C.核糖、脱氧核糖、磷酸
D.胞嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤、磷酸
3.“白日不到处，青春恰自来。苔花如米小，也学牡丹开。”结合核酸知识分析，下列关于苔藓植物的说法，错误的是(　　)
A.苔藓与牡丹都以DNA作为遗传物质
B.苔藓叶肉细胞的DNA只分布在细胞核中
C.苔藓与牡丹细胞中的核苷酸种类相同
D.苔藓与牡丹的DNA中脱氧核苷酸排列顺序不同
4.DNA条形码技术已成为鉴别病媒生物简便有效的手段。下列叙述错误的是(　　)
A.DNA是黑线姬鼠的主要遗传物质，其含核糖
B.疆红尾沙鼠细胞的DNA主要分布在细胞核中
C.长足潭鼠和中华姬鼠的遗传信息存在差异
D.残缺鼠体仍可鉴定出其特定的碱基排列顺序
考点二　生物大分子以碳链为基本骨架
5.生命科学常用图示表示微观物质的结构，图1～3分别表示植物细胞中常见的三种有机物，则图1～3可分别表示(　　)
图10　三种生物大分子的单体示意
A.多肽、RNA、淀粉
B.DNA、RNA、纤维素
C.DNA、蛋白质、糖原
D.蛋白质、核酸、糖原
6.下列关于生物大分子的叙述，不正确的是(　　)
A.生物大分子的主要功能是为细胞提供能量
B.核酸是储存遗传信息、控制蛋白质合成的生物大分子
C.淀粉、糖原、纤维素都是生物大分子
D.多糖、蛋白质等生物大分子体现了“碳是生命的核心元素”
7.“碳是生命的核心元素”，以碳链为骨架的生物大分子构成细胞生命大厦的基本框架。下列关于生物大分子的叙述，错误的是(　　)
A.蛋白质是以氨基酸为基本组成单位的生物大分子
B.核酸是携带遗传信息的生物大分子
C.多糖、蛋白质、核酸都是以碳链为基本骨架的生物大分子
D.淀粉、糖原、纤维素和乳糖都是生物大分子
B组综合提升
8.如图，DNA、RNA的概念图，其中A～F表示相关物质，下列有关叙述错误的是(　　)
图11　DNA和RNA的概念图
A.物质A表示的碱基有5种
B.物质D表示的物质有8种
C.真核细胞中的DNA主要分布在细胞核中
D.生物体中的RNA都是由两条核糖核苷酸链构成的
9.如图，细胞中的A与B生成化合物D的过程示意图，C表示化学键。下列叙述正确的是(　　)
图12　两种组分生成化合物示意
A.若A为1分子甘油，B为3分子脂肪酸，则D是脂肪
B.若A为葡萄糖，B为某种单糖，则D不可能是糖
C.若A、B为两条肽链，D为胰岛素，则C是肽键
D.若A、B为两条脱氧核苷酸链，则D是RNA
10.某化合物由三个单体构成，下列叙述正确的是(　　)
A.若为三肽，则其彻底水解时断裂的肽键数目为2
B.若为糖类，则其彻底水解后可能产生乳糖
C.若为单链DNA的部分结构，则其彻底水解产物中一定有3种含氮碱基
D.若为单链RNA的部分结构，则其彻底水解产物中至少有3种化合物
11.生物大分子通常都有一定的分子结构规律，即由一定的基本结构单位，按一定的排列顺序和连接方式形成的多聚体。下列表述正确的是(　　)
图13　核苷酸链与肽链结构示意
A.若该图为一段肽链的结构模式图，则1表示肽键，2表示中心碳原子，3的种类有21种
B.若该图为一段单链RNA的结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基团，3的种类有4种
C.若该图为一段单链DNA的结构模式图，则1表示磷酸基团，2表示脱氧核糖，3的种类有4种
D.若该图为多糖的结构模式图，则淀粉、纤维素和糖原结构完全相同
12.如图，细胞内某些有机物的元素组成和功能关系，其中A、B代表元素，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是生物大分子，X、Y、Z、P分别为构成生物大分子的基本单位。请回答下列问题：
图14　细胞内有机物的元素组成和功能关系
(1)图中A、B分别代表的元素是________、________，Ⅱ的中文名称是________，Z的名称是________。
(2)构成生物大分子的单体X、Y、Z、P中不具多样性的有________；P的结构通式为________，Ⅳ具有多样性的直接原因除与P的________有关外，还与________有关。
(3)Ⅴ是由________和脂肪酸发生反应形成的，适合作为储能物质的原因是________原子含量较少，________原子含量较多；相同质量的Ⅴ比Ⅰ所含的能量________。
六、参考答案
【情境导入】
1.核酸分为DNA和RNA两类，基本组成单位是核苷酸。
2.核酸的碱基排列顺序中储存着遗传信息，DNA、RNA等生物大分子都由许多单体连接而成，每一个单体都以碳链为基本骨架。
【自主预学】
（一）1.DNA　RNA　2.（1）细胞核　（2）细胞质
（二）1.核苷酸；磷酸；五碳糖　2.脱氧；核糖　3.两；核糖核苷酸　4.DNA；RNA　5.遗传信息
（三）1.单体；多聚体　2.碳链　3.核心元素
【课堂探究】
探究一　核酸的种类、结构和功能
1.腺嘌呤核糖核苷酸。
2.不是。图B中含有碱基T，是脱氧核苷酸链，而图A中核苷酸为核糖核苷酸，故不是构成图B物质的原料。
3.7种；碱基。
4.表格填写：真核生物——核酸类型DNA和RNA，核苷酸种类8种，碱基种类5种，遗传物质DNA，核苷酸4种，碱基4种；原核生物同真核生物；DNA病毒——核酸DNA，核苷酸4种，碱基4种，遗传物质DNA，DNA，4种，4种；RNA病毒——核酸RNA，核苷酸4种，碱基4种，遗传物质RNA，RNA，4种，4种。
5.表格填写：DNA初步水解产物为4种脱氧核苷酸，彻底水解产物为脱氧核糖、磷酸和4种含氮碱基（A、T、C、G）；RNA初步水解产物为4种核糖核苷酸，彻底水解产物为核糖、磷酸和4种含氮碱基（A、U、C、G）。
6.核酸具有多样性的原因是构成核酸的核苷酸的数目、种类和排列顺序不同。
探究二　生物大分子以碳链为骨架
1.植物细胞中构成纤维素和淀粉，人体细胞中构成糖原。
2.氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。
3.构成多糖的单体没有种类的差异，形成的多聚体没有顺序性；构成核酸的单体有种类的差异，形成的多聚体有顺序性，故核酸是遗传信息的携带者而多糖不是。
4.具有物种特异性的物质是蛋白质和核酸。
【分层训练】
1.D　2.D　3.B　4.A　5.A　6.A　7.D　8.D　9.A　10.D　11.B
1.解析：DNA与RNA的不同点体现在②五碳糖和③含氮碱基两处，A错误；若②为核糖，则③可为A、U、C、G，不可能是胸腺嘧啶，B错误；人类免疫缺陷病毒是RNA病毒，只含一种核酸，4种核苷酸，C错误；人体内有2种核酸，故有2种②（脱氧核糖和核糖）和5种③（A、T、C、G、U），D正确。
2.解析：阴影部分是DNA和RNA共同含有的成分，即胞嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤和磷酸，D正确。
3.解析：苔藓叶肉细胞的DNA主要分布在细胞核中，叶绿体和线粒体中也有少量DNA，B错误。
4.解析：DNA是黑线姬鼠的遗传物质，含有脱氧核糖，A错误。
5.解析：图1单体种类多（氨基酸有21种）可表示多肽；图2有4种单体可表示RNA；图3单体单一，植物细胞中可表示淀粉或纤维素，A正确。
6.解析：生物大分子的主要功能不是为细胞提供能量，糖类是重要的能源物质，A错误。
7.解析：乳糖属于二糖，不是生物大分子，D错误。
8.解析：组成DNA和RNA的碱基共有5种（A、G、C、T、U），A正确；物质D是组成核酸的基本单位（核苷酸），有8种，B正确；RNA通常是由一条核糖核苷酸链构成的，D错误。
9.解析：若A为1分子甘油，B为3分子脂肪酸，则D是脂肪，A正确；若A为葡萄糖，B为果糖，则D为蔗糖（是糖），B错误；若A、B为两条肽链，D为胰岛素，则C是二硫键，C错误；若A、B为两条脱氧核苷酸链，则D是DNA，D错误。
10.解析：若为单链RNA的部分结构，其彻底水解产物有磷酸、核糖和含氮碱基，至少有3种化合物，D正确。
11.解析：若该图为一段单链RNA结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基团，3表示碱基（4种），B正确。
12.(1)P；N；脱氧核糖核酸；核糖核苷酸　(2)X；略（见结构通式）；氨基酸的种类、数目和排列顺序；肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构　(3)甘油；O（氧）；H（氢）；多

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