3年高考2年模拟2021版新教材高考生物第2章组成细胞的分子第5节核酸是遗传信息的携带者讲义新人教版必修1

1、第5节核酸是遗传信息的携带者课标解读课标要求学习目标学法指导1.了解核酸的种类及在细胞中的分布。2.结合核酸的化学组成,比较dna和rna的异同及分析总结其功能。3.综合分析各类大分子物质和单体的关系,理解生物大分子以碳链为基本骨架,从而提升生命物质观1.通过学习核酸分子的结构层次,理解核苷酸长链的连接方式,进而理解核酸是细胞内携带遗传信息的物质,在生物的生命活动中起着重要作用,形成结构与功能观。(生命观念)2.通过对比观察脱氧核苷酸和核糖核苷酸,理解dna和rna组成的异同点。(科学思维)1.通过对比脱氧核苷酸和核糖核苷酸的组成,理解dna和rna在化学组成上的异同,形成结构与功能观。2.能

2、用结构和功能观分析核苷酸排列顺序的多样性导致核酸遗传信息具有多样性,并理解核酸的功能。3.通过对碳原子与其他原子形成共价键的分析,能够阐明生物大分子以碳链为基本骨架,体会碳元素在形成有机大分子乃至生命过程中的重要作用学习任务一核酸的种类及其分布1.种类:脱氧核糖核酸,简称dna;核糖核酸,简称rna。2.分布:真核细胞的dna主要分布在细胞核中,另外线粒体、叶绿体内也含有少量的dna。rna主要分布在细胞质中。名师点拨线粒体和叶绿体是半自主性细胞器,其生命活动主要受细胞核dna控制,同时也受自身dna控制。1.原核细胞中含有dna和rna两种核酸吗?dna分布于原核细胞的什么部位?答案原核细胞

3、中有dna和rna两种核酸。原核细胞的dna主要分布于拟核。2.活细胞中都有dna吗?答案不是,如哺乳动物成熟红细胞中细胞核和各种细胞器都被分解,dna已经被降解。3.生物体中都含有dna和rna吗?答案不是,病毒只含有一种核酸,dna或rna。例1关于脱氧核糖核酸的分布,下列叙述正确的是()a.人体细胞的细胞质基质中不存在dnab.细菌细胞中的dna都分布在拟核中c.成熟红细胞都不含dnad.原核细胞中,含rna就不含dna答案a人体细胞中dna分布在细胞核和线粒体中,细胞质基质中不含有dna,a正确;细菌属于原核生物,dna主要分布在拟核区,由于没有核膜阻挡,在拟核区外也可能有dna分子,

4、b错误;只有哺乳动物成熟的红细胞才不含有dna,c错误;原核细胞中既有dna又有rna,d错误。【素养解读】核酸包括dna和rna,真核细胞的dna作为遗传物质,主要分布在细胞核中,而rna主要分布在细胞质中,这体现了结构与功能相适应的生命观念。素养落实1下列关于核酸的种类和分布,叙述正确的是()a.根尖细胞的dna分布在细胞核和线粒体中b.根尖细胞的rna只分布在细胞质中c.大肠杆菌的dna和rna分布在拟核区中d.新冠病毒的dna和rna分布在蛋白质外壳中答案a根尖细胞没有叶绿体,细胞内的dna分布在细胞核和线粒体中,a正确;根尖细胞的rna主要分布在细胞质中,细胞核中也有rna,b错误;

5、大肠杆菌的dna主要分布在拟核区,rna分布在细胞质中,c错误;新冠病毒为rna病毒,不含有dna,d错误。学习任务二核酸的结构与功能1.核酸的结构(1)核酸的基本单位核苷酸.核苷酸的分子组成.核苷酸的分类:根据五碳糖的不同,核苷酸分为脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)和核糖核苷酸两类。(2)核酸的组成核酸名师点拨生物体中的核酸等的相关判断“三看”法区分dna和rna生物体内的碱基、五碳糖与核苷酸种类a.在只有dna或rna的生物中,只含有:4种碱基(a、g、t、c或a、g、u、c)1种五碳糖4种核苷酸b.在同时含有dna和rna的生物中,则含有:5种碱基(a、g、c、t、u)2种五碳糖8种核苷

6、酸2.核酸的多样性和特异性(1)多样性的原因:组成核酸的核苷酸的数目不同和排列顺序的多样化。(2)特异性的原因:每个核酸分子(dna或rna)中核苷酸(脱氧核苷酸或核糖核苷酸)的数目和排列顺序都是特定的,决定了每个核酸(dna或rna)分子具有特异性。3.遗传信息的储存及核酸的功能(1)遗传信息的储存a.绝大多数生物的遗传信息储存在dna分子中。b.部分病毒的遗传信息储存在rna中,如hiv、sars病毒、新冠病毒等。(2)核酸的功能核酸是细胞内携带遗传信息的物质,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。1.分析核苷酸分子组成,推断核苷酸(核酸)的元素组成是什么?答案c、h

7、、o、n、p。2.从五碳糖角度分析核苷酸有种类型,若将含氮碱基也考虑在内,核苷酸有种类型。答案283.从核酸的组成成分分析,sars病毒的rna和大肠杆菌的dna有什么不同?答案dna中含有脱氧核糖、胸腺嘧啶(t),rna中含有核糖、尿嘧啶(u)。4.dna彻底水解的产物与rna彻底水解产物相同的有哪些?答案磷酸、碱基a、碱基g、碱基c。5.某同学提出“蛋白质功能的多样性由核酸决定”,该同学的说法是否正确?说出你的理由。答案正确。核酸携带遗传信息,可控制蛋白质的合成。归纳总结1.dna和rna组成成分的比较(1)相同成分:含氮碱基a、g、c和磷酸(2)不同成分dna:脱氧核糖、胸腺嘧啶(t)r

8、na:核糖、尿嘧啶(u)2.核酸的初步水解和彻底水解产物不同核酸初步水解的产物是核苷酸,彻底水解时核苷酸进一步水解产生五碳糖、磷酸和含氮碱基。例2下图是位于双链dna或双链rna中的两个核苷酸,下列描述不正确的是()a.若五碳糖a是脱氧核糖,则碱基a有4种,碱基b也有4种b.若碱基a是胸腺嘧啶,则该结构可以出现在人的线粒体中c.若碱基a与碱基b分别是g和c,则五碳糖a可能是核糖d.若五碳糖a是核糖,则该结构可能出现在人的遗传物质中答案d如果五碳糖a是脱氧核糖,碱基a可能是a、g、c、t中的一种,碱基b则为t、c、g、a中的一种,a正确;碱基a如果是胸腺嘧啶,则该图是位于双链dna的两个核苷酸,

9、五碳糖是脱氧核糖,可以存在于人的细胞核和线粒体中,b正确;碱基g和c在dna和rna上都有,如果碱基a与碱基b分别是g和c,则五碳糖a可能是核糖,c正确;如果五碳糖a是核糖,则该图为位于双链rna的两个核苷酸,人的遗传物质为dna,d错误。【素养解读】核酸的基本单位是核苷酸,根据五碳糖的种类,核苷酸分为脱氧核苷酸和核糖核苷酸,组成核苷酸的碱基中t(胸腺嘧啶)是脱氧核苷酸特有的,u(尿嘧啶)是核糖核苷酸特有的。应用对比分析法理解dna与rna在结构上的不同,应用结构和功能观分析核苷酸排列顺序的多样性导致核酸遗传信息具有多样性,并理解核酸复杂的功能。素养落实2如果在豌豆的叶肉细胞中,含有的碱基为x

10、种,在高粱的根尖细胞中,由a、c、g、u4种碱基参与构成的核苷酸为y种,则x和y分别是()a.4,8b.4,7c.5,8d.5,7答案d豌豆叶肉细胞中的核酸有dna和rna,则在豌豆的叶肉细胞中,含有的碱基有a、t、c、g、u,共5种。高粱根尖细胞也同时含有dna和rna,所以含有碱基a的核苷酸有2种,即腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸,含有碱基u的核苷酸有1种,即尿嘧啶核糖核苷酸,含有碱基c的核苷酸有2种,即胞嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶核糖核苷酸,含有碱基g的核苷酸有2种,即鸟嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸,故高粱根尖细胞中含有碱基a、c、g、u的核苷酸共有7种。素养落实3下列关于核酸的说法

11、正确的是()a.某一生物体内的遗传物质只能是dna或rnab.核酸的多样性取决于核苷酸的连接方式c.细胞中的dna和rna只是五碳糖不同d.核酸在生物体的遗传、变异中起重要作用,在蛋白质的合成中不起作用答案a细胞生物的遗传物质是dna,病毒的遗传物质是dna或rna,故某一生物体内的遗传物质只能是dna或rna,a正确;核酸的多样性取决于核苷酸的数目和排列顺序,b错误;细胞中的dna和rna除五碳糖不同外,含氮碱基也有部分不同,dna特有碱基t,rna特有碱基u,c错误;核酸在生物体的遗传、变异中起重要作用,在蛋白质的合成中同样具有极其重要的作用,d错误。学习任务三生物大分子以碳链为骨架1.生

12、物大分子(1)生物大分子举例:多糖、蛋白质、核酸。(2)生物大分子的基本单位:多糖的基本单位是单糖,蛋白质的基本单位是氨基酸,核酸的基本单位是核苷酸,这些基本单位称为单体。(3)生物大分子:由许多单体连接成的多聚体。2.生物大分子以碳链为基本骨架名师点拨碳元素之所以是生命的核心元素,不是因为含量,而是因为碳原子本身的化学性质使它能够通过化学键连接成链或环,从而形成各种生物大分子,即生物大分子以碳链为基本骨架,而各种生物大分子在生物体的生命活动中具有重要作用。没有碳就没有生命。1.蛋白质和核酸的单体分别是什么?连接单体的化学键分别是什么?答案蛋白质的单体是氨基酸,核酸的单体是核苷酸,连接氨基酸的

13、化学键是肽键,连接核苷酸的化学键是磷酸二酯键。2.蛋白质、核酸和多糖这些生物大分子形成过程中的共同产物是什么?答案水,不同单体形成这些生物大分子时的共同产物是水。3.脂肪、磷脂、胆固醇属于生物大分子吗?答案脂肪是由甘油和脂肪酸结合而成的,而且脂肪的分子量与蛋白质、核酸、多糖相比小很多,一般不称其为生物大分子。磷脂和胆固醇同样不属于生物大分子。4.为什么“碳”可以形成碳链作为有机物的基本骨架?答案碳原子最外层有4个电子,不易失去或得到电子,故可与许多原子结合,也可以与其他碳原子以共价键的形式形成不同长度的链状或环状结构,从而构成有机物的基本骨架。名师点拨初步水解和彻底水解物质初步水解产物彻底水解

14、产物dna脱氧核苷酸脱氧核糖、碱基(a、g、c、t4种)、磷酸rna核糖核苷酸核糖、碱基(a、g、c、u4种)、磷酸蛋白质多肽氨基酸淀粉麦芽糖葡萄糖例3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()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.若该图表示多糖的结构模式图,则淀粉、纤维素和糖原是相同的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种答案d若该图

15、为一段肽链的结构模式图,1是中心碳原子,2表示肽键,3是r基,3的种类有21种,a错误;淀粉、纤维素和糖原都是多糖,基本组成单位都是葡萄糖,但这三种物质的结构不同,b错误;若该图为一段单链dna的结构模式图,1应表示脱氧核糖,2表示磷酸基团,3表示含氮碱基,3的种类有4种,c错误;若该图为一段单链rna的结构模式图,1表示核糖,2表示磷酸基团,3表示含氮碱基,3的种类有4种,d正确。【素养解读】综合分析各类物质多聚体和单体的关系,理解生物大分子以碳链为基本骨架,体会碳元素在形成有机大分子乃至生命过程中的重要作用,从而提升生命物质观。素养落实4生物大分子在生物体的生命活动中具有重要作用。碳原子本

16、身的化学性质使它能够通过化学键连接成链状或环状,从而形成生物大分子。以上事实可以说明()碳元素参与生物体内所有化合物的组成地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的碳元素是各种大分子化合物中数量最多的元素碳元素是构成生物体内有机化合物的最基本元素a.b.c.d.答案c生物大分子以若干个碳原子构成的碳链为基本骨架,碳和其他元素以共价键结合,所以碳是生命的核心元素。不是所有化合物都含有碳元素,如水;碳元素也不一定是各种大分子化合物中数量最多的元素。1.下列叙述,正确的打“”,错误的打“”。(1)酵母菌的dna主要分布在细胞核中,少量分布于线粒体中。()(2)dna和rna的基本组成单位都是核苷酸。(

17、)(3)dna多样性的原因是碱基对的种类、数量、排列顺序和dna的空间结构不同。()(4)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质。()(5)单体以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架。()2.下列有关核酸的叙述错误的是()a.核酸含有c、h、o、n和p元素b.dna和rna都能携带遗传信息c.核酸的基本组成单位是核苷酸d.dna和rna都只分布在细胞核内2.答案d核酸含有c、h、o、n和p元素,a正确;dna和rna都能携带遗传信息,b正确;核酸的基本组成单位是核苷酸,其中dna的基本组成单位是脱氧核苷酸,rna的基本组成单位是核糖核苷酸,c正确;真核细胞的dna主要分布在细胞核中,少量分布

18、在线粒体和叶绿体中,rna主要分布在细胞质中,d错误。3.下列表示某同学制作的脱氧核苷酸结构模型(表示五碳糖、表示碱基、表示磷酸基团),其中正确的是()3.答案a磷酸和含氮碱基应分别连接在脱氧核糖两侧,b、c错误;脱氧核苷酸分子中不含u,d错误。4.组成淀粉、抗体、dna的单体依次是()a.葡萄糖、氨基酸、核苷酸b.核糖、氨基酸、核苷酸c.葡萄糖、核苷酸、氨基酸d.葡萄糖、氨基酸、碱基4.答案a组成生物大分子的基本单位称为单体,组成淀粉、抗体、dna的单体依次是葡萄糖、氨基酸、核苷酸(脱氧核苷酸),a正确,b、c、d均错误。5.(2020辽宁二校期中)下图是组成某种生物大分子单体的结构式,请回

19、答下列问题:(1)这种单体组成的生物大分子是,图中代表的结构依次是、和。在这种生物大分子中,一般有种。(2)在真核细胞中,这种生物大分子主要分布在中,并且一般由条(填某类单体名称)链构成。(3)这种生物大分子中储存着(填生物类型)的遗传信息。5.答案(1)rna(核糖核酸)碱基(或含氮碱基)磷酸(或磷酸基团)核糖4(2)细胞质一核糖核苷酸(3)核糖核苷酸(或碱基)的排列顺序部分病毒课时达标训练一、单项选择题1.小麦的遗传信息储存在它的()a.dna分子中,在细胞核中b.dna分子中,在细胞核和细胞质中c.dna或rna分子中,在细胞核和细胞质中d.dna和rna分子中,在细胞核和细胞质中1.答

20、案b小麦细胞中含有dna和rna两种核酸,但其遗传物质是dna,因此,小麦的遗传信息储存在dna分子中,而dna主要分布在细胞核中,在线粒体和叶绿体中也含有少量的dna,故b正确。2.概念之间的相互关系可用下图表示。下列物质中不属于阴影部分的是()a.磷酸、鸟嘌呤b.胞嘧啶、腺嘌呤c.腺嘌呤、鸟嘌呤d.核糖、胸腺嘧啶2.答案d图中阴影部分表示dna和rna共有的物质。磷酸、鸟嘌呤、胞嘧啶和腺嘌呤是dna和rna共有的,胸腺嘧啶只存在于dna中,脱氧核糖只存在于dna中,核糖只存在于rna中。3.如图表示核酸的一个基本组成单位的结构式,下列有关叙述正确的是()a.该结构的名称为腺嘌呤脱氧核苷酸b

21、.由该结构组成的核酸分子一般为单链c.任何病毒的遗传物质水解后都能得到此结构d.豌豆的叶肉细胞中只有该结构含有腺嘌呤3.答案b分析题图可知,该图中五碳糖是核糖,该核苷酸是腺嘌呤核糖核苷酸,是组成rna的基本单位,a错误;rna分子一般是单链,b正确;rna病毒的遗传物质初步水解后才能得到这种结构,c错误;豌豆是真核生物,同时含有dna和rna,二者都含有腺嘌呤,d错误。4.rna是与蛋白质合成有关的重要分子,下列能正确表示其基本组成的是()a.鸟嘌呤磷酸核糖b.磷酸核糖胸腺嘧啶c.磷酸核糖尿嘧啶d.腺嘌呤脱氧核糖磷酸4.答案c组成rna的基本单位是核糖核苷酸,一个核糖核苷酸由一分子核糖、一分子

22、磷酸和一分子碱基组成,在核糖上分别连接有磷酸和碱基,碱基种类有a、u、g、c。故选c。5.dna指纹技术在案件侦破工作中有着重要作用,从案发现场提取dna样品,可为案件侦破提供证据,其中的生物学原理是()a.不同人体内的dna所含的碱基种类不同b.不同人体内的dna所含的五碳糖和磷酸不同c.不同人体内的dna的空间结构不同d.不同人体内的dna所含的脱氧核苷酸排列顺序不同5.答案d不同人体内的dna所含的碱基种类相同,都是a、t、c、g,a错误;不同人体内的dna所含的五碳糖和磷酸相同,b错误;dna的结构都是双螺旋结构,c错误;人与人之间的遗传信息不同,遗传信息储存在碱基对的排列顺序中,也就

23、是所含脱氧核苷酸的排列顺序不同,d正确。6.(2020北京101中学期中)决定自然界中生物多样性和特异性的根本原因是生物体内()a.蛋白质分子的多样性和特异性b.dna分子的多样性和特异性c.氨基酸种类的多样性和特异性d.化学元素和化合物的多样性和特异性6.答案bdna分子的多样性和特异性是生物多样性的根本原因,b正确。7.下列叙述中,哪项不是核酸的生理功能()a.作为遗传信息的携带者,一般存在于每个细胞中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7.答案c核酸是生物体遗传信息的携带者,对生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合

24、成有极其重要的作用。生物体生命活动的主要承担者是蛋白质,故选c。8.下图表示细胞中一种常见的水解反应。下列化合物能发生此种反应的是()a.蔗糖b.淀粉c.胆固醇d.核苷酸8.答案b蔗糖不属于生物大分子,水解产物为葡萄糖和果糖,a错误;淀粉的单体是葡萄糖,可以发生此种反应,b正确;胆固醇是小分子物质,不会发生此种反应,c错误;核苷酸是小分子物质,不会发生此种反应,d错误。9.下列关于生物大分子的叙述中,不正确的是()a.淀粉、糖原、纤维素都是生物大分子b.生物大分子的功能是为细胞提供能量c.核酸是储存遗传信息、控制蛋白质合成的生物大分子d.多糖、蛋白质等生物大分子都以碳链为基本骨架体现了“碳是生

25、命的核心元素”9.答案b淀粉、糖原、纤维素都是多糖,多糖是生物大分子,a正确;生物大分子中的核酸是遗传信息的携带者,不能为细胞提供能量,b错误;核酸是储存遗传信息、控制蛋白质合成的生物大分子,c正确;由于碳原子在组成生物大分子中的重要作用,所以说“碳是生命的核心元素”,d正确。二、非选择题10.下图表示生物体内的某种物质,请分析回答:(1)a包括等元素。(2)b的名称是,一分子的b是由、组成的。(3)c的作用是。10.答案(1)c、h、o、n、p(2)核苷酸一分子五碳糖一分子磷酸一分子含氮碱基(3)遗传信息的携带者;在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要作用一、单项选择题1.下列关于

26、核酸的叙述,正确的是()a.核酸的基本组成单位是脱氧核苷酸b.sars病毒的遗传信息储存在dna中c.除病毒以外,所有生物都含有核酸d.大肠杆菌细胞中有2种核酸,8种核苷酸1.答案d核酸的基本组成单位是核苷酸,a错误;sars病毒只含有rna一种核酸,sars病毒的遗传信息储存在rna分子中,b错误;病毒也含有核酸,c错误;大肠杆菌细胞中有2种核酸(dna和rna),含有8种核苷酸(4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸),d正确。2.不同生物含有的核酸种类不同,下列各种生物中关于碱基、核苷酸种类的描述正确的是()abcd口腔上皮细胞蓝细菌脊髓灰质炎病毒乳酸菌碱基5种5种4种8种核苷酸5种8种8种8种

27、2.答案b口腔上皮细胞含有2种核酸,故其含有5种碱基、8种核苷酸,a错误;蓝细菌和乳酸菌为原核生物,也含有2种核酸,故其都含有5种碱基、8种核苷酸,b正确,d错误;脊髓灰质炎病毒只含有1种核酸,故其含有4种碱基、4种核苷酸,c错误。3.生物大分子又称为单体的多聚体,如图为多聚体的结构示意图。下列有关叙述错误的是()a.每一个单体都以碳链为基本骨架b.单体连接成多聚体一般要消耗能量c.不同多聚体的单体之间的化学键相同d.多聚体最终水解的产物不一定是单体3.答案c蛋白质、核酸和多糖均为多聚体,其单体分别为氨基酸、核苷酸和葡萄糖,每一个单体都以碳链为基本骨架,a正确;单体聚合形成多聚体是耗能过程,b

28、正确;不同多聚体的单体之间的化学键一般不同,如氨基酸间的化学键为肽键、核苷酸间和葡萄糖间不是肽键,c错误;多聚体最终水解的产物不一定是单体,如核酸彻底水解的产物不是核苷酸,而是磷酸、碱基和五碳糖,d正确。二、不定项选择题4.由1分子磷酸,1分子含氮碱基m和1分子五碳糖a构成下图化合物b,下列叙述正确的是()a.若a为核糖,则b为rna的基本组成单位b.若m为腺嘌呤,则b可能为腺嘌呤脱氧核苷酸c.若a为核糖,则由b组成的核酸主要分布在细胞核中d.在人体和甲型h1n1流感病毒内,都有8种b4.答案ab若a为核糖,则b为核糖核苷酸,是rna的基本组成单位,a正确;若m为腺嘌呤,则b可能为腺嘌呤脱氧核

29、苷酸,也可能是腺嘌呤核糖核苷酸,b正确;若a为核糖,则由b组成的核酸是rna,rna主要分布在细胞质中,c错误;人体内含有2种核酸,b有8种,甲型h1n1流感病毒内只有1种核酸,b只有4种,d错误。5.(2020山东临沂十九中质量调研)关于下图所示过程的叙述中,正确的是()a.甲是磷酸,在不同的核苷酸中种类相同b.乙是五碳糖,在dna中是脱氧核糖,在rna中是核糖c.丙是含氮碱基,在人体细胞遗传物质中有5种d.丁是核苷酸,在一个细胞中有8种5.答案abd据图可知,甲是磷酸,磷酸在不同的核苷酸中种类是相同的,a正确;乙是五碳糖,有脱氧核糖和核糖两种,在dna中是脱氧核糖,在rna中是核糖,b正确;人体细胞中遗传物质为dna,含氮碱基共有4种,c错误;丁是核苷酸,在一个细胞中有dna和rna2种核酸,含有8种核苷酸,d正确。6.如图表示新冠病毒中两种重要化合物的化学组成关系,相关叙述正确的是()a.图中大分子b的空间结构呈双螺旋结构b.a与a之间通过肽键连接,b与b之间通过氢键连接c.b的种类为4种,a最多有21种d.大分子b彻底水解产生6种小分子6.答案cd新冠病毒中的核酸是rna,rna一般为单链结构,a错误;b与b之间通过磷酸二酯键相连,b错误;小分子b是