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第5節 核酸是遺傳信息的攜帶者
【學習目標】
1. 說出核酸由核苷酸聚合而成，是儲存與傳遞遺傳信息的生物大分子。
2. 舉例說明DNA和RNA的結構，說出兩者的區別和聯系。
3. 概述生物大分子由單體聚合而成，生物大分子以碳鏈為基本骨架。
【課前學習】
一、查閱DNA指紋技術在刑偵上的應用。
二、核酸的種類及其分布
1.種類：一類是__________，簡稱DNA；另一類是核糖核酸，簡稱_______。
2.分布：真核細胞的DNA主要分布在__________中，線粒體、__________內也含有少量的DNA。RNA主要分布在__________中。
三、核酸是由核苷酸連接而成的長鏈
1.基本單位
（1）核苷酸是_______的基本組成單位，一個核苷酸是由一分子__________、一分子五碳糖和一分子磷酸組成的。
（2）根據________的不同，可以將核苷酸分為__________和核糖核苷酸。
2.分子結構
（1）DNA和RNA各含有4種堿基，但是組成二者的________有所不同，DNA中含有堿基A、_____、C、G，RNA中含有堿基A、_____、C、G。
（2）DNA是由___________連接而成的長鏈，RNA則由___________連接而成。一般情況下，在生物體的細胞中，DNA由_____條脫氧核苷酸鏈構成，RNA由_____條核糖核苷酸鏈構成。
3.核酸的信息儲存
（1）絕大多數生物中，________是儲存、傳遞遺傳信息的生物大分子，脫氧核苷酸的___________儲存著生物的遺傳信息。
（2）部分病毒的遺傳信息儲存在________中，如HIV、SARS等。
4.核酸的功能：核酸是細胞內______________的物質。在生物體的________、變異和蛋白質的生物合成中具有極其重要的作用。
四、生物大分子以碳鏈為骨架
1．單體：________、蛋白質、核酸等生物大分子的________稱為單體。
2．多聚體：每一個單體都以若干個相連的碳原子構成的________為基本骨架，由許多單體連接成多聚體。
參考答案：二、1.脫氧核糖核酸 RNA 2.細胞核 葉綠體 細胞質
三、1.（1）核酸 含氮的堿基 （2）五碳糖 脫氧核糖核苷酸 2.（1）堿基種類 T U （2）脫氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 兩 一 3.（1）DNA分子 排列順序 （2）RNA 4.攜帶遺傳信息 遺傳
四、1.多糖 基本單位 2.碳鏈
【課上學習】
任務一：觀察組成DNA的4種核苷酸分子的結構模式圖，嘗試寫出組成DNA的核苷酸(脫氧核苷酸)的結構通式。
任務二：自制脫氧核苷酸模型，分別組裝出具有4個核苷酸分子的DNA鏈。
任務三：歸納生物大分子的結構特征
1.觀察幾種生物大分子的結構簡圖，歸納不同生物大分子的結構特點。
2. 觀察圖像，嘗試說出有限數目的單體如何聚合成多種多樣的生物大分子。
【課后練習】
一、單選題
1．豌豆葉肉細胞中的核酸，含有的堿基種類是（ ）
A．2種 B．4種 C．5種 D．8種
2．組成核酸的化學元素是（ ）
A．C、H、O B．C、H、O、N
C．C、H、O、N、P D．C、H、O、N、P、S
3．如圖為組成新型冠狀病毒遺傳物質（RNA）的單體，其中不含氮元素，且與組成DNA分子的單體中的成分不同的是（ ）
A．① B．② C．①和② D．②和③
4．DNA和RNA的主要分布場所分別是( )
A．細胞核、細胞核 B．細胞質、細胞核
C．細胞核、細胞質 D．細胞質、細胞質
5．DNA完全水解后，得到的化學物質是（　　）
A．氨基酸、葡萄糖、含氮堿基
B．氨基酸、核苷酸、葡萄糖
C．脫氧核糖、含氮堿基、磷酸基團
D．核糖、含氮堿基、磷酸基團
6．以下關于DNA與RNA的比較敘述正確的是（ ）
A．組成的五碳糖不同 B．在細胞內存在的主要部位相同
C．都由兩條核苷酸鏈構成 D．組成的堿基種類完全不同
7．關于細胞中常見的化合物，說法錯誤的是（ ）
A．糖類是主要的能源物質，胰島素在生物體內起信息傳遞作用
B．一切生命活動都離不開蛋白質，蛋白質是生命活動的主要承擔者，然而組成蛋白質的氨基酸都必須從環境中獲取,因此我們每一天都要合理的從環境中攝入適量的氨基酸
C．脂肪是良好的儲能物質，在植物、動物細胞中都可以存在，檢測時常用蘇丹Ⅲ或Ⅳ染液
D．核酸是細胞內攜帶遺傳信息的物質，刑偵人員可以將案發現場得到的血液、頭發等樣品中提取的DNA，與犯罪嫌疑人的DNA進行比較，以提供證據
8．下列元素中，構成生物大分子基本骨架的元素是（　　）
A．碳 B．氫 C．氧 D．氮
9．下圖為某核苷酸結構的模式圖，下列對該核苷酸的命名正確的是（ ）
A．尿嘧啶核糖核苷酸 B．胸腺嘧啶核苷酸
C．胞嘧啶核苷酸 D．腺嘌呤核糖核苷酸
10．如圖為有關生物大分子的簡要概念圖，下列相關敘述正確的是（ ）
A．若B為葡萄糖，則C在植物細胞中可能為蔗糖
B．若C為RNA，則B為核糖核苷酸，A為C、H、O、N
C．若C具有信息傳遞、免疫、催化等功能，則B可能為氨基酸
D．若B為脫氧核苷酸，則C僅存在于細胞核中
11．下列關于有機分子中的單體和多聚體的敘述，正確的是（　　）
A．葡萄糖形成的多糖構成了細胞骨架
B．生物大分子是以碳鏈為骨架的有機物
C．RNA的單體是核糖，DNA的單體是脫氧核糖
D．多糖、蛋白質、核苷酸等多聚體是構成細胞生命大廈的基本框架
12．細胞中的化合物對維持細胞生命活動具有重要作用，下列相關敘述正確的是（ ）
A．組成多糖的單體是葡萄糖，多糖都能作為細胞中的儲能物質
B．土壤中的各種無機鹽溶于水后，隨水分同步被細胞吸收利用
C．核酸分子中嘌呤數等于嘧啶數，堿基之間通過氫鍵形成堿基對
D．無機鹽既參與維持細胞的酸堿平衡，也能參與細胞內化合物的形成
二、非選擇題
13．下圖表示人體內幾種化學元素和化合物的相互關系，其中①、②代表化學元素，a、b 代表有機小分子物質，A、B、D 代表有機大分子物質，染色體主要由A和B 組成。
（1）①代表____________。D 是與 A類似的分子，部分病毒（如 HIV、新冠病毒等）的遺傳信息儲存在 D中。從基本組成單位的化學組成上來看，D區別于 A的組成是D特有________和________，而不具有A特有的________和__________。
（2）由 b合成 B的場所是________。B 可以包括 B1、B2、B3 等多種，它們的功能各不相同，原因可能是 b合成 B時 b的_______、_______和________不同以及由b組成的鏈狀物質的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構千差萬別。
（3）為探究胰蛋白酶能否將B水解，某同學進行如下操作：向含有B的待測液中加入適量胰蛋白酶，一段時間后，再加入雙縮脲試劑，發現待測液呈紫色。由此該同學得出“胰蛋白酶不能將 B水解”的結論。你認為該同學的結論（填“正確”或“不正確”），判斷的理由是_______________。
參考答案
1．C 豌豆葉肉細胞中含有兩種核酸，即DNA和RNA，故含有的堿基種類有5種，分別是A、C、G、T、U，C正確，ABD錯誤。
2．C 核酸的化學元素是C、H、O、N、P。
3．B 組成DNA與RNA的單體在個別含氮堿基和五碳糖上有差別，根據題意，不含氮元素，在DNA和RNA不同的是五碳糖，DNA含脫氧核糖，RNA含核糖，②正確。
4．C 真核細胞的DNA主要分布在細胞核中，在線粒體、葉綠體中也有少量DNA；RNA主要分布在細胞質中，C正確，ABD錯誤。
5．C DNA初級水解的產物是四種脫氧核苷酸，完全水解的產物是脫氧核糖、含氮堿基和磷酸基團，C正確。
6．A 構成DNA的五碳糖是脫氧核糖，構成RNA的五碳糖是核糖，A正確；DNA主要分布在細胞核中，而RNA主要分布在細胞質中，B錯誤；DNA一般是由2條核苷酸鏈構成，RNA一般是1條核苷酸鏈構成，C錯誤；構成DNA和RNA的堿基不完全相同，前者是A、C、G、T，后者是A、C、G、U，D錯誤。
7．B 糖類是主要的能源物質，胰島素調節血糖時胰島素隨血液到達全身各處，與靶細胞的細胞膜表面的受體結合，將信息傳遞給靶細胞，此時胰島素在生物體內起信息傳遞作用，A正確；蛋白質是生命活動的主要承擔者，一切生命活動都離不開蛋白質，在人體中組成蛋白質的氨基酸有21種，根據人體是否能自身合成可分為：必需氨基酸和非必需氨基酸，必需氨基酸必須從食物中補充，而非必需氨基酸不一定非從食物直接攝取不可，B錯誤；脂肪是良好的儲能物質，在植物、動物細胞中都可以存在，檢測脂肪時常用蘇丹Ⅲ或Ⅳ染液，脂肪被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色，被蘇丹Ⅳ染液染成紅色，C正確；核酸是細胞內攜帶遺傳信息的物質，案發現場得到的血液、頭發等樣品中提取到DNA，由于每個個體的DNA的脫氧核苷酸序列(或堿基對序列)各有特點，所以可以和犯罪嫌疑人的DNA進行比較，以提供證據，D正確。
8．A 生物大分子的基本骨架是碳鏈，因此構成生物大分子的基本骨架的元素是碳。
9．D 據圖可知，圖示結構為核苷酸，其中五碳糖為核糖，堿基為腺嘌呤，故該核苷酸為腺嘌呤核糖核苷酸，D正確，ABC錯誤。
10．C 若B為葡萄糖，則C為多糖，在植物細胞中可能為淀粉或纖維素，A錯誤；若C為RNA，則B為核糖核苷酸，A為C、H、O、N 、P，B錯誤；若C具有信息傳遞、免疫、催化等功能，則C為蛋白質，B可能為氨基酸，C正確；若B為脫氧核苷酸，則C為DNA，主要存在于細胞核中，在線粒體和葉綠體中也有，D錯誤。
11．B 細胞骨架是蛋白纖維網架結構，A錯誤；生物大分子是以碳鏈為基本骨架的有機物，B正確；RNA的單體是核糖核苷酸，DNA的單體是脫氧核糖核苷酸，C錯誤；核苷酸是組成核酸的單體，不是多聚體，D錯誤。
12．D 多糖中的纖維素是組成細胞壁的成分，不是儲能物質，A錯誤；無機鹽的吸收方式是主動運輸，水分的吸收方式滲透作用，二者不是不同被細胞吸收的，B錯誤；核酸中RNA一般是單鏈，嘌呤數目不等于嘧啶數目，C錯誤；無機鹽既參與維持細胞的酸堿平衡，例如鹽酸氫根和碳酸根，也能參與細胞內化合物的形成，例如鐵是組成血紅蛋白的成分，D正確。
13．【答案】（1） N、P 核糖 U（尿嘧啶） 脫氧核糖 T（胸腺嘧啶）
（2） 核糖體 種類 數量 排列順序不同 （3）不正確；無論胰蛋白酶能否將B水解，待測液中的胰蛋白酶是蛋白質，遇雙縮脲試劑均呈紫色（或“胰蛋白酶將B水解的不徹底，殘留的B和胰蛋白酶遇雙縮脲試劑均呈紫色”）
【解析】分析題圖：染色體主要由DNA和蛋白質組成，二者都屬于生物大分子，其中DNA的組成元素為C、H、O、N、P，與DNA有相同元素組成的生物大分子還有RNA；蛋白質的主要組成元素為C、H、O、N。故圖中A為DNA；B為蛋白質；D為RNA；a是核苷酸；①是N、P元素；b是氨基酸，②是N元素。（1）根據分析可知，①代表N、P元素，D是與A（DNA）類似的分子，部分病毒（如HIV、新冠病毒等）的遺傳信息儲存在D中，那么D為RNA，D區別于A的組成是：RNA的五碳糖是核糖，含氮堿基中特有的是U（尿嘧啶），DNA特有的是脫氧核糖和T（胸腺嘧啶）。（2）b表示氨基酸，B表示蛋白質，氨基酸可通過脫水縮合作用形成蛋白質，場所是核糖體。結構決定功能，蛋白質結構具有多樣性，其功能也具有多樣性，結構具有多樣性的原因是氨基酸種類、數目、排列順序以及肽鏈盤曲、折疊方式及其形成的空間結構千差萬別。（3）該同學的結論不正確。雙縮脲試劑是鑒定蛋白質的，而胰蛋白酶的本質也是蛋白質，故不管B是否被胰蛋白酶水解，由于胰蛋白酶是蛋白質，其也能與雙縮脲試劑發生紫色反應。

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