第一单元第5讲核酸是遗传信息的携带者

第5讲核酸是遗传信息的携带者课程标准解读知识网络概览【课标要求】1.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。2.说明生物大分子以碳链为基本骨架。【能力要求】1.解决问题能力:基于生物学事实和证据,运用归纳与概括,构建核苷酸的结构模型。2.创新能力:基于对核酸特异性的认知,参与DNA指纹技术在案件侦破中的作用的讨论,提升解决问题的能力。考点一核酸的结构与功能【精梳攻教材】1.核酸的结构层次:【名师点睛】关于核酸“元件”连接的2点提醒(1)在DNA分子的一条链中,连接相邻两个碱基的结构是脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖。在RNA分子的一条链中,连接相邻两个碱基的结构是核糖—磷酸—核糖。(2)在DNA的一条链和RNA中,连接相邻两个核苷酸的化学键是磷酸二酯键。在DNA分子中,连接两条链的化学键是氢键。2.DNA和RNA的组成成分比较:(1)基本单位:(2)判断方法:3.核酸的功能:4.核酸的分布:【名师点睛】核酸和遗传物质的辨析(1)对病毒来说,核酸与遗传物质是一致的,为DNA或RNA。(2)对细胞生物来说,核酸指DNA和RNA,遗传物质仅指DNA。【自测强化】1.辨易错(1)核糖核苷酸的排列顺序决定了DNA的多样性。 (×)分析:DNA的多样性由脱氧核苷酸的排列顺序决定。(2)所有生物体内都存在核糖和核酸。 (×)分析:DNA病毒体内不存在核糖。(3)线粒体DNA位于线粒体外膜上,编码参与呼吸作用的酶。 (×)分析:线粒体DNA位于线粒体基质中。(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。 (×)分析:与DNA相比,RNA特有的化学物质组成是尿嘧啶(U)和核糖。(5)细胞质基质、线粒体、叶绿体和细胞核中均有蛋白质和核酸。 (√)(6)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。 (×)分析:遗传信息指核酸中核苷酸的排列顺序或含氮碱基的排列顺序,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可能不同。2.练表达(必修1P34“问题探讨”改编)自从全国打击拐卖儿童DNA数据库建成后,借助“打拐DNA数据库”,数以千计的被拐儿童得以重回父母身边。打拐DNA数据库能帮助大量的被拐儿童找到亲生父母的原因是不同个体的DNA如同指纹一样具有特异性,如果能从父母的DNA指纹中找到孩子的绝大多数条带,就可以确定亲子关系。【精练提能力】1.(2024·海南高考)海南黎锦是非物质文化遗产,其染料主要来源于植物。DNA条形码技术可利用DNA条形码序列(细胞内一段特定的DNA序列)准确鉴定出染料植物的种类。下列有关叙述正确的是 ()A.不同染料植物的DNA均含有元素C、H、O、N、SB.DNA条形码序列由核糖核苷酸连接而成C.染料植物的DNA条形码序列仅存在于细胞核中D.DNA条形码技术鉴定染料植物的依据是不同物种的DNA条形码序列不同【解析】选D。不同染料植物的DNA均含有元素C、H、O、N、P,不含S,A错误;DNA条形码序列由脱氧核糖核苷酸连接而成,B错误;染料植物的DNA条形码序列主要存在于细胞核中,少部分存在于细胞质中的叶绿体和线粒体中,C错误;不同DNA的区别在于碱基排列顺序不同,DNA条形码技术鉴定染料植物的依据是不同物种的DNA条形码序列不同,D正确。2.单链RNA病毒可诱导机体产生大量抗菌肽来降低肠道内菌群的数量和丰富度,导致有益菌群受到削弱从而降低机体抗病毒能力。下列叙述错误的是 ()A.病毒的单链RNA能携带遗传信息B.抗菌肽与RNA均是由单体聚合形成的C.抗菌肽与RNA均含有C、H、O、N四种元素D.服用抗菌肽制成的药物,可以增强机体抵抗病毒的能力【解析】选D。RNA病毒的遗传物质是RNA,能携带遗传信息,A正确;抗菌肽为多肽,由氨基酸聚合而成,RNA由核糖核苷酸聚合而成,氨基酸和核糖核苷酸均含有C、H、O、N四种元素,B、C正确;抗菌肽能降低肠道内菌群的数量和丰富度,导致有益菌群受到削弱从而降低机体抗病毒能力,D错误。【加固训练】(2024·湖北部分中学联考)核酸是生物体内重要的化合物,当用蛇毒磷酸二酯酶处理小鼠核酸时,得到的产物是5'—核苷酸(五碳糖的5'位连接磷酸)的混合物,当用牛脾磷酸二酯酶处理小鼠核酸时,产物是3'—核苷酸(五碳糖的3'位连接磷酸)的混合物。下列有关核酸的叙述,正确的是()A.用上述两种酶分别处理核酸均可得到4种水解产物B.蛇毒磷酸二酯酶发挥作用的机理是提高反应所需的能量C.上述实验证明通过3',5'—磷酸二酯键连接相应分子形成核酸D.小鼠体内的核酸主要存在于细胞核中,并且可以与蛋白质相结合【解析】选C。小鼠的核酸有DNA和RNA,蛇毒磷酸二酯酶处理小鼠核酸时,得到的产物是5'—核苷酸,因而可得到8种水解产物(4种5'—核糖核苷酸和4种5'—脱氧核苷酸);当用牛脾磷酸二酯酶处理小鼠核酸时,产物是3'—核苷酸,因而可得到8种水解产物(4种3'—核糖核苷酸和4种3'—脱氧核苷酸),A错误。蛇毒磷酸二酯酶发挥作用的机理是降低化学反应的活化能,不能提供能量,B错误。用两种磷酸二酯酶处理的结果不同,产物分别为5'-核苷酸(五碳糖的5'位连接磷酸)和3'-核苷酸(五碳糖的3'位连接磷酸),因而上述实验证明核苷酸是通过3',5'—磷酸二酯键连接而成的,C正确。小鼠体内的DNA主要存在于细胞核中,而RNA主要存在于细胞质中,D错误。3.(不定项)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。与正常小鼠相比,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,不正确的是 ()A.“miR140”分子由脱氧核苷酸组成B.“miR140”分子中一定有糖类物质参与构成C.“miR140”分子对小鼠的生命活动有重要作用D.“miR140”分子是人和小鼠的遗传物质【解析】选A、D。“miR140”分子是一种RNA,因此它的小分子单位是核糖核苷酸,A错误;“miR140”分子是核糖核酸,一定含有核糖,B正确;不含“miR140”分子的实验鼠软骨的损伤程度要严重得多,说明“miR140”分子对生命活动有重要作用,C正确;人和小鼠的遗传物质是DNA,D错误。考点二生物大分子以碳链为基本骨架【精梳攻教材】1.生物大分子以碳链为骨架:2.碳链骨架的意义: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。【自测强化】1.辨易错(1)核酸的合成过程中有蛋白质的参与,容易受外部环境的影响。 (√)(2)淀粉、糖原结构不同,与构成它们的基本单位的种类和排列顺序有关。 (×)分析:淀粉、糖原结构不同,与两者的分子结构和分支频率有关,两者的基本单位均是葡萄糖,因此与葡萄糖的种类和排列顺序无关。(3)脂肪的元素组成和磷脂不同。 (√)(4)生物大分子和其单体都是以碳链为基本骨架的。 (√)2.练表达(1)(必修1P36“拓展应用”)核酸保健品不会真的保健,其原因是核酸在消化道内被彻底消化后才能被吸收,且构成人体核酸的原料一般是不缺乏的。(2)(必修1P38“复习与提高”)多糖和核酸都是由许多单体组成的多聚体,核酸能携带遗传信息,但多糖不能,原因是核酸分子中4种脱氧核苷酸(或核糖核苷酸)在数量、排列顺序上会千差万别,从而能够承担起携带遗传信息的功能。构成多糖的单体是单糖,无论多少个单糖构成的多糖,它的顺序没有变化。【精练提能力】1.(2023·湖南高考)南极雌帝企鹅产蛋后,由雄帝企鹅负责孵蛋,孵蛋期间不进食。下列叙述错误的是 ()A.帝企鹅蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数高于C元素B.帝企鹅的核酸、多糖和蛋白质合成过程中都有水的产生C.帝企鹅蛋孵化过程中有mRNA和蛋白质种类的变化D.雄帝企鹅孵蛋期间主要靠消耗体内脂肪以供能【解析】选A。本题主要考查细胞的物质基础和基因的选择性表达等知识。蛋白质中N元素的质量分数低于C元素,A错误;核酸、多糖、蛋白质的合成都经历了脱水缩合过程,都有水的产生,B正确;帝企鹅蛋孵化过程中涉及基因的选择性表达,故该过程中有mRNA和蛋白质种类的变化,C正确;由于脂肪是良好的储能物质,雄帝企鹅孵蛋期间不进食,主要靠消耗体内脂肪来供能,D正确。2.(不定项)以碳链为基本骨架的小分子单体能构成许多不同的多聚体,模式图如下。下列有关说法正确的是 ()A.若图中多聚体为DNA,则参与其构成的核糖核苷酸有4种B.若图中多聚体为多糖,则构成它的单体不一定是葡萄糖C.若图中S1、S2、S3、S4……是同一种单体,则该多聚体可以表示淀粉D.若图中单体表示氨基酸,则形成长链时所有氨基和羧基都参与脱水缩合【解析】选B、C。若图中多聚体为DNA,则参与其构成的脱氧核苷酸有4种,A错误;若图中多聚体为多糖,则构成它的单体为单糖,不一定是葡萄糖,B正确;淀粉由多个葡萄糖组成,C正确;若图中单体表示氨基酸,并非形成此长链时所有氨基和羧基都参与脱水缩合,链状多肽两端的氨基和羧基不参与,另外,R基中的一般不参与,D错误。【加固训练】(2024·茂名模拟)生物大分子绝不是简单的长长的线状单链,而往往是经过反复的盘曲、折叠,保持某种特殊的立体形状,这种立体形状称为构象。别构现象是指某些蛋白质表现其功能时,其构象会发生变化,从而改变了整个分子的性质。下列说法错误的是 ()A.酶与底物结合催化底物分解,会发生别构现象B.离子与通道蛋白结合引起通道蛋白构象改变,从而使离子通道开启C.DNA甲基化能引起DNA构象的改变,从而控制基因的表达D.DNA粗提取时通过酒精溶解蛋白质,蛋白质没有发生别构现象【解析】选B。酶与底物结合,酶发生别构现象,执行催化功能,A正确;离子穿过通道蛋白时,通道蛋白并未发生构象改变,B错误;DNA甲基化,即发生了DNA构象的改变,从而对基因的表达起到调控作用,C正确;DNA粗提取时通过酒精溶解蛋白质,利用的是蛋白质在酒精中的溶解度较大的原理,蛋白质没有发生别构现象,D正确。【从教材走向高考】【体验高考链接教材】1.(2024·海南高考)→(必修1P36“概念检测”T1)海南黎锦是非物质文化遗产,其染料主要来源于植物。DNA条形码技术可利用DNA条形码序列(细胞内一段特定的DNA序列)准确鉴定出染料植物的种类。下列有关叙述正确的是 ()A.不同染料植物的DNA均含有元素C、H、O、N、SB.DNA条形码序列由核糖核苷酸连接而成C.染料植物的DNA条形码序列仅存在于细胞核中D.DNA条形码技术鉴定染料植物的依据是不同物种的DNA条形码序列不同【解析】选D。不同染料植物的DNA均含有元素C、H、O、N、P,不含S,A错误;DNA条形码序列由脱氧核糖核苷酸连接而成,B错误;染料植物的DNA条形码序列主要存在于细胞核中,少部分存在于细胞质中的叶绿体和线粒体中,C错误;不同DNA的区别在于碱基排列顺序不同,DNA条形码技术鉴定染料植物的依据是不同物种的DNA条形码序列不同,D正确。2.(2021·全国甲卷)→(必修1P38选择题T7)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(重)要能源物质【解析】选C。本题主要考查细胞内各种有机物的组成元素和功能。绝大多数酶是蛋白质,极少数酶是RNA,抗体的化学本质都是蛋白质,激素有的是蛋白质,有的是脂质,有的是氨基酸的衍生物等,因此,这三种物质并不都是由氨基酸组成的,A错误;脂肪不是生物大分子,B错误;氨基酸含有N,核苷酸也含有N,①②⑥的单体是氨基酸或核苷酸,C正确;人体内的主(重)要能源物质是糖类,D错误。【深研教材预测高考】3.(必修1P38“非选择题”T3改编)如图分别为人体细胞内某些多聚体的片段结构模式图,请据图回答问题:(1)甲图所示多聚体的单体可用_______(填字母)表示,该单体具体名称为__________________。各单体之间通过_______(填“①”“②”或“③”)连接起来,人体细胞内该多聚体主要分布在___________。

(2)乙图中2的名称为_____________。人体细胞中该多聚体主要分布在___________。

(3)图中所示生物大分子的功能是____________________________________。

【解析】(1)甲图为RNA片段(含有U),其单体是核糖核苷酸,可用图中字母b所示的结构(一个核苷酸分子由一分子