資源簡介

4.3 核酸 學案
【學習目標】
1．了解脫氧核糖核酸、核糖核酸的結構特點。
2．了解核酸的生物功能，能說明核酸對于生命遺傳的意義
過程方法：培養“宏觀辨識與微觀探析、科學探究與證據推理”的核心素養
情感、態度、價值觀：培養“科學態度與社會責任”的價值觀與意識
【學習重難點】
1．了解脫氧核糖核酸、核糖核酸的結構特點。
2．了解核酸的生物功能，能說明核酸對于生命遺傳的意義
【預習新知】
核酸的組成
1．分類：核酸分為脫氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA，絕大多數生物體的遺傳物質是DNA。
2．組成
(1)核酸是一種生物大分子，是由許多核苷酸單體形成的聚合物。
(2)核苷酸水解得到磷酸和核苷，核苷水解得到戊糖和堿基，其中戊糖有脫氧核糖和核糖，在核酸中以環狀結構的形式存在。
(3)堿基的名稱(符號)和結構簡式
①腺嘌呤(A)：。
②鳥嘌呤(G)：。
③胞嘧啶(C)：。
④胸腺嘧啶(T)：。
⑤尿嘧啶(U)：。
3．定義：核酸可以看作磷酸、戊糖和堿基通過一定方式結合而成的生物大分子。
4．兩種核酸中的堿基(具有堿性的雜環有機化合物)
(1)RNA中的堿基主要有腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)四種。
(2)DNA中的堿基主要有腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四種。
5．核酸的合成與水解
6．腺苷三磷酸(ATP)
(1)形成：腺嘌呤核苷中的核糖羥基與磷酸反應，可形成腺苷酸(AMP)、腺苷二磷酸(ADP)及腺苷三磷酸(ATP)。
(2)ATP中的特殊鍵
磷酸與核糖之間通過磷酯鍵連接，磷酸與磷酸之間形磷酸酐鍵。
(3)ATP的水解過程的能量變化
核酸的結構
1．DNA的雙螺旋結構特點
(1)DNA分子由兩條多聚核苷酸鏈組成，兩條鏈平行盤繞，形成雙螺旋結構。
(2)每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，堿基排列在內側。
(3)兩條鏈上的堿基通過氫鍵作用，腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對，鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對，結合成堿基對，遵循堿基互補配對原則。
2．RNA的結構
RNA也是以核苷酸為基本構成單位，其中的戊糖和堿基與DNA中的不同，核糖替代了脫氧核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。RNA分子一般呈單鏈狀結構，比DNA分子小得多。
核酸的生物功能
1．基因：有一定堿基排列順序的DNA片段含有特定的遺傳信息，稱為基因。
2．生物功能
(1)DNA分子的復制
親代DNA分子的兩條鏈解開后作為母鏈模板，在酶的作用下，利用游離的核苷酸各自合成一段與母鏈互補的子鏈。最后形成兩個與親代DNA完全相同的子代DNA分子，使核酸攜帶的遺傳信息通過DNA復制被精確地傳遞給下一代，并通過控制蛋白質的合成來影響生物體特定性狀的發生和發育。
(2)RNA的生物功能
RNA主要負責傳遞、翻譯和表達DNA所攜帶的遺傳信息。
3．中國在核酸的研究中的貢獻
(1)1981年，人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸轉移核糖核酸。
(2)1999年，參與了人類基因組計劃。
(3)2002年，完成了水稻基因組圖譜的繪制。
【思考探究】
DNA的結構與堿基配對
1．DNA分子是什么結構？分子中的脫氧核糖、堿基的位置在哪部分？
[提示]　雙螺旋結構。脫氧核糖在雙螺旋結構的外側，堿基在內側。
2．DNA分子中的堿基通過什么作用形成雙鏈？堿基如何配對？
[提示]　通過氫鍵作用形成雙鏈。A與T，G與C。
3．DNA分子中的堿基的定量關系？
[提示]　腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)數目相等；
鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)數目相等。
1．DNA的結構
DNA分子為雙螺旋結構，脫氧核糖、磷酸排列在外側，堿基通過氫鍵形成堿基對排列在內側。
2．堿基互補配對原則
(1)在DNA分子中，A與T配對，G與C配對；在某些雙鏈RNA分子中，A與U配對，G與C配對。
(2)定量關系
①DNA分子中：A＝T，G＝C即A＋G＝T＋C。也就是DNA分子中嘌呤總數＝嘧啶總數。
②DNA分子中：兩個互補配對的堿基之和的比值與該DNA分子中每一單鍵中之一比值相等。
＝＝
③不同生物的DNA分子中，不同。
【鞏固訓練】
1.下列關于如圖所示過程的敘述錯誤的是( )
A.甲是磷酸，在不同的核苷酸中種類相同
B.乙是戊糖，在DNA中是脫氧核糖，在RNA中是核糖
C.丙是堿基，在人體細胞遺傳物質中有5種
D.丁是核苷酸，在一個細胞中有8種
2.下列有關核酸的敘述正確的是( )
A.除病毒外，一切生物都有核酸存在 B.核酸分子均呈雙螺旋結構
C.核酸是生物的遺傳物質 D.組成核酸的基本單元是脫氧核苷酸
3.下列有關核糖（結構簡式如圖所示）的說法正確的是( )
A.與葡萄糖互為同系物 B.碳原子均是雜化
C.能發生氧化反應 D.屬于生物大分子
4.大多數生命的遺傳物質是DNA，DNA分子的螺旋狀雙鏈結構使遺傳信息得以精準復制。下列說法正確的是( )
A.構成DNA的堿基與RNA的堿基完全相同
B.DNA分子中不存在氫鍵
C.DNA參與遺傳信息的傳遞和表達
D.DNA分子中的遺傳信息實際上就是堿基對的排列順序
5.下列關于核酸的結構和性質說法正確的是( )
A.核酸是一種無機酸
B.核酸的性質與蛋白質相似，不會變性
C.組成核酸的元素有C、H、O、N、P等
D.核酸是生物小分子化合物
6.DNA與RNA完全水解后產物的特點是( )
A.部分堿基相同，戊糖相同 B.部分堿基不同，戊糖不同
C.堿基相同，戊糖不同 D.堿基不同，戊糖相同
7.如圖表示生物體內核酸的基本組成單元模式圖，下列說法不正確的是( )
A.DNA和RNA在核苷酸上的不同點在②③方面
B.若③是尿嘧啶，則此圖是組成RNA的原料
C.若②為脫氧核糖，則與②相連的③有4種
D.DNA分子結構的多樣性取決于③的種類多樣性
8.核酸檢測為確認病毒感染提供了關鍵的支持性證據。如圖所示是脫氧核糖核酸的結構片段。下列說法錯誤的是( )
A.脫氧核糖核酸屬于高分子化合物
B.環式2脫氧核糖（）與葡萄糖互為同系物
C.脫氧核糖核酸的結構片段中存在極性共價鍵和非極性共價鍵
D.脫氧核糖核酸在一定條件下可以發生水解反應
9.病毒是一種具有包膜的RNA病毒，包膜的主要成分是蛋白質和脂質。核酸檢測就是檢測病毒的RNA。下列說法不正確的是( )
A.核酸中含有磷酯鍵
B.核酸和蛋白質都是生物大分子
C.蛋白質能發生水解反應，而核酸不能發生水解反應
D.一定濃度的含氯消毒液可使病毒中的蛋白質變性
10.核酸檢測為確認病毒感染提供了關鍵的支持性證據。某核糖核酸（RNA）的結構片段示意圖如圖所示，它在酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、堿基和某酸。下列說法不正確的是( )
A.核酸也可通過人工合成的方法得到
B.酶是有機化合物，催化活性與溫度有關
C.該核酸水解生成的堿基中含有氮元素
D.該核酸完全水解生成的酸是
參考答案
1.答案：C
解析：根據圖分析可知，甲是磷酸，乙是戊糖，丙是堿基，丁是核苷酸。磷酸在不同的核苷酸中種類相同，A正確；戊糖有脫氧核糖和核糖兩種，在DNA中是脫氧核糖，在RNA中是核糖，B正確；丙是堿基，人體細胞遺傳物質為DNA，其堿基有4種，分別為A、T、C、G，C錯誤；在一個細胞中既有DNA又有RNA，所以核苷酸有8種，即4種脫氧核糖核苷酸和4種核糖核苷酸，D正確。
2.答案：C
解析：大多數病毒由核酸和蛋白質組成，A錯誤；DNA分子呈雙螺旋結構，RNA分子一般呈單鏈狀結構，B錯誤；天然的核酸按其組成中所含戊糖的不同分為核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）兩大類，其中組成DNA的基本單元是脫氧核糖核苷酸，組成RNA的基本單元是核糖核苷酸，D錯誤。
3.答案：C
解析：葡萄糖的結構簡式為，葡萄糖和核糖的結構相似，但比核糖多1個CHOH，所以二者不互為同系物，A錯誤；分子中飽和碳原子為雜化，醛基中的碳原子為雜化，B錯誤；分子中的醛基、和—CH（OH）—都能發生氧化反應，C正確；生物大分子是指生物體細胞內存在的蛋白質、核酸、多糖等大分子，核糖的相對分子質量較小，屬于有機小分子化合物，D錯誤。
4.答案：D
解析：構成DNA的堿基有A、T、C、G，構成RNA的堿基有A、U、C、G，堿基的種類不完全相同，A錯誤；DNA分子中存在氫鍵，B錯誤；DNA是遺傳信息的儲存物質，RNA參與遺傳信息的傳遞和表達，C錯誤。
5.答案：C
解析：核酸是脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）的總稱，核酸是由多個核苷酸相互聚合而成的有機酸，A錯誤；核酸的性質與蛋白質類似，在重金屬鹽、加熱等化學或物理因素的影響下會發生變性，B錯誤；核酸是由核苷酸相互聚合形成的大分子化合物，D錯誤。
6.答案：B
解析：DNA完全水解的產物是脫氧核糖（戊糖）、磷酸和堿基（A、C、G、T），RNA完全水解的產物是核糖（戊糖）、磷酸和堿基（A、C、G、U），二者完全水解后的產物中部分堿基不同，戊糖不同。故選B。
7.答案：D
解析：DNA和RNA在核苷酸上的不同點除了在②戊糖（脫氧核糖和核糖）方面不同外，在③含氨堿基（A、T、G、C或A、U、G、C）方面也不完全相同，A正確；尿嘧啶是RNA特有的堿基，若③是尿嘧啶，則此圖是組成RNA的原料，B正確；若②為脫氧核糖，則題圖中的核苷酸為構成DNA的脫氧核苷酸，人體內與②（脫氧核糖）相連的③（含氮堿基）有4種（A、T、G、C），C正確；DNA分子結構的多樣性取決于4種③（含氮堿基）排列順序的多樣性，D錯誤。
8.答案：B
解析：脫氧核糖核酸屬于高分子化合物，A正確；環式2-脫氧核糖（）含有的羥基個數與葡萄糖不同，二者不互為同系物，B錯誤；脫氧核糖核酸的結構片段中存在極性共價鍵（如C—H鍵）和非極性共價鍵（如C—C鍵），C正確；脫氧核糖核酸屬于高分子聚合物，在一定條件下發生水解反應生成脫氧核糖、磷酸和堿基，D正確。
9.答案：C
解析：由核苷酸形成核酸的過程屬于酯化反應，會形成磷酯鍵，所以核酸中含有磷酯鍵，A正確；核酸是由核苷酸聚合形成的大分子，蛋白質是由氨基酸通過縮聚反應形成的大分子，所以核酸和蛋白質都是生物大分子，B正確；蛋白質在酶的催化作用下能水解成多肽，最終水解成為氨基酸，核酸在酶的催化作用下，最終水解為核苷酸，二者均能發生水解反應，C錯誤；病毒中含有蛋白質，強氧化性的含氯消毒液會使蛋白質變性而失去活性，D正確。
10.答案：D
解析：采用有機合成或酶促合成反應可進行核酸大分子的合成，A正確：酶的本質是有機物，絕大多數酶是蛋白質，極少數酶是RNA,RNA也是有機物，酶的催化活性與溫度有關，B正確；堿基是形成核苷的含氮化合物，故該核酸水獬生成的堿基中含有氮元素，C正確；該核酸完全水解生成的酸是，D錯誤。

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