2020-2021学年高中生物新教材人教版必修1学案：第2章第5节核酸是遗传信息的携带者（教师备课专用）

2020-2021学年高中生物新教材人教版必修1学案：第2章第5节核酸是遗传信息的携带者（教师备课专用）

www.ks5u.com 第5节　核酸是遗传信息的携带者 课标要求 核心素养 ‎1.简述核酸的结构和功能。‎ ‎2.结合核酸的基本单位和化学成分比较DNA和RNA的异同点。‎ ‎1.生命观念——通过对核酸的学习，建立生命的物质性的观点。‎ ‎2.科学思维——归纳概括核酸种类、核苷酸种类与含氮碱基种类与生物种类的关系。‎ 知识导图 新知预习·双基夯实 一、核酸的种类及其分布 ‎1．种类 ‎2．分布：DNA主要分布于__细胞核__，__线粒体、叶绿体__内也有少量的DNA，RNA主要分布于__细胞质__。‎ 二、核酸的分子结构和功能 ‎1．核酸的基本组成单位——核苷酸 核苷酸的组成和种类 元素组成 ‎__C、H、O、N、P__‎ 种类__五碳糖__ (依据不同)‎ 脱氧核糖核苷酸(构成__DNA__的基本单位)‎ 核糖核苷酸(构成__RNA__的基本单位)‎ ‎2．核酸的形成 ‎(1)脱氧核糖核苷酸脱氧核苷酸链__DNA__‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　(脱氧核糖核酸)‎ ‎(2)核糖核苷酸核糖核苷酸链__RNA__‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　(核糖核酸)‎ ‎3．核酸的信息储存 ‎(1)绝大多数生物其遗传信息储存在__DNA__分子中。‎ ‎(2)部分病毒的遗传信息直接储存在__RNA__中。‎ ‎4．核酸的功能 ‎(1)核酸是细胞内携带__遗传信息__的物质。‎ ‎(2)核酸在生物体的__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：多糖、蛋白质、核酸等生物大分子的__基本单位__称为单体。‎ ‎2．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，由许多单体连接成多聚体。‎ ‎┃┃活学巧练__■‎ ‎(1)脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。(√)‎ ‎(2)DNA的基本组成单位是核糖核苷酸。(×)‎ ‎(3)核苷酸由一分子磷酸、一分子核糖和一分子碱基构成。(×)‎ ‎(4)DNA和RNA的区别只是五碳糖不同。(×)‎ ‎(5)在绝大多数生物细胞中，DNA一般为两条链，RNA一般为一条链。(√)‎ 思考：‎ ‎(1)鱼体内的遗传物质含有几种碱基，几种五碳糖？‎ 提示： 4　1‎ ‎(2)核酸初步水解和彻底水解的产物分别是什么？‎ 提示：核苷酸　磷酸　五碳糖　碱基 学霸记忆·素养积累 重点呈现 ‎1．核酸的基本组成单位是核苷酸，一分子核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。‎ ‎2．DNA和RNA共有的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)，胸腺嘧啶(T)是DNA特有的碱基，尿嘧啶(U)是RNA特有的碱基。‎ ‎3．多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子，都以碳链为骨架。‎ 课内探究·名师点睛 知识点 核酸的种类及其分布 ‎1．核酸的种类 核酸包括两大类：一类是脱氧核糖核酸(简称DNA)；另一类是核糖核酸(简称RNA)。‎ ‎2．核酸的分布 真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。RNA主要分布在细胞质中。‎ ‎┃┃典例剖析__■‎ 典例1 核酸有DNA和RNA两大类。某动物的一个神经细胞中，其细胞质内含有的核酸为(　C　)‎ A．全为DNA B．全为RNA C．既有DNA也有RNA D．既没有DNA也没有RNA 解析：动物的一个神经细胞中，细胞质内含有的核酸主要是RNA，也有少量DNA。‎ ‎┃┃变式训练__■‎ ‎1．对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为判断真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段，一般不采用的物质是(　D　)‎ A．蛋白质 B．DNA C．RNA D．核苷酸 解析：蛋白质、DNA和RNA都具有特异性，而核苷酸不具有物种和个体的特异性。‎ 知识点 核酸是由核苷酸连接而成的长链(重点)‎ ‎1．核酸的基本单位——核苷酸 ‎(1)核苷酸的组成元素：C、H、O、N、P。‎ ‎(2)核苷酸的组成：一个核苷酸是由一分子含氮碱基、一分子磷酸和一分子五碳糖组成的。含氮碱基和五碳糖构成核苷，核苷与磷酸构成核苷酸(如下图)。‎ ‎(3)核苷酸的种类：根据五碳糖的不同，可以将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。脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位，核糖核苷酸是RNA的基本组成单位。‎ 特别提醒：五碳糖的区别 参与组成脱氧核苷酸的五碳糖是脱氧核糖，参与组成核糖核苷酸的五碳糖是核糖，二者之间相差一个氧原子，核糖的一个—OH脱掉了O，成为脱氧核糖。‎ DNA和RNA各含有4种碱基，对应的脱氧核苷酸和核糖核苷酸也各有4种。DNA和RNA中相同的碱基为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)；不同的是，DNA中还含有胸腺嘧啶(T)，RNA中还含有尿嘧啶(U)。‎ 知识贴士 ‎(1)A：A在字母表中排首位，“腺”与“先”谐音，A首位，腺优先，A——腺嘌呤。‎ ‎(2)G：G与小鸟的叫声“叽叽喳喳”相联系，G——鸟嘌呤。‎ ‎(3)C：C的形状像人拥抱时张开的双臂，与“抱”谐音，C——胞嘧啶。‎ ‎(4)T：做广播体操时，扩“胸”运动的动作像“T”字，T——胸腺嘧啶。‎ ‎2．核苷酸按照一定的方式连接成链状的核酸，如脱氧核苷酸连接成链状的核酸(即DNA)：‎ ‎3．核酸分子的多样性 构成DNA的是4种脱氧核苷酸，但成千上万个脱氧核苷酸的排列顺序是多种多样的，即不同DNA分子之间4种脱氧核苷酸的比率和排列顺序是不同的，DNA分子具有多样性。生物的不同遗传信息，以不同脱氧核苷酸的排列顺序的方式贮存在DNA分子中。‎ 拓展 不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况比较 生物类别 核酸 核苷酸 碱基 遗传物质 举例 原核生物和 真核生物 含有DNA和 RNA两种核酸 ‎8‎ ‎5‎ DNA 细菌、人等 病毒 只含DNA ‎4‎ ‎4‎ DNA T2噬菌体 只含RNA ‎4‎ ‎4‎ RNA 烟草花叶病毒 ‎┃┃典例剖析__■‎ 典例2 (2020·济南一中期中)在下列表示腺嘌呤脱氧核苷酸结构的简图中，正确的是(　D　)‎ 解析：腺嘌呤脱氧核苷酸是一分子磷酸和一分子腺嘌呤连在同一个脱氧核糖上，故B、C项错误。磷酸和腺嘌呤连在五碳糖环状结构的位置是间隔的，故A项错误，D项正确。‎ ‎┃┃变式训练__■‎ ‎2．(2019·湖北黄梅一中检测)下列关于核酸的表示正确的是(　D　)‎ 解析：核酸的组成元素是C、H、O、N、P。DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基组成。RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，由核糖、磷酸和含氮碱基组成。‎ 知识点 生物大分子以碳链为骨架 ‎1．单体和多聚体 ‎(1)单体：蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的基本组成单位。‎ ‎(2)多聚体：由许多单体相互连接构成的生物大分子。‎ ‎2．多聚体以碳链为骨架 ‎(1)蛋白质是由许多氨基酸连接而成的，核酸是由许多核苷酸连接而成的，多糖是由许多单糖连接而成的。‎ ‎(2)氨基酸、核苷酸、单糖都是有机物，单体以碳链为基本骨架，许多单体连接成多聚体，多聚体参与细胞和生物体的构成。由于碳原子在组成生物大分子中具有重要作用，故碳是生命的核心元素。‎ ‎┃┃典例剖析__■‎ 典例3 如果图2表示核酸的结构组成方式，那么符合图1所示结构组成方式的是(　C　)‎ 图1　○—○—○—○—○—○—○—○—○—○—‎ 图2　△—□—△—◇—◇—○—△—□—◇—△—‎ ‎①核酸　②多肽　③淀粉　④糖原 A．①② B．②③‎ C．③④ D．①④‎ 解析：淀粉、糖原和纤维素一样，都是由葡萄糖(单体)构成的大分子物质。而图2所示为不同的单体(4种或4种以上)构成的化合物。‎ ‎┃┃变式训练__■‎ ‎3．生物大分子通常都有一定的分子结构规律，即是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(　B　)‎ 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的种类约有20种 B．若该图为一段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．若该图表示多糖的结构模式图，淀粉、纤维素和糖原是相同的 解析：氨基酸脱水缩合时，氨基和羧基脱水形成肽键，而氨基、羧基和侧链基团均连接在中心碳原子上，故1为中心碳原子，2为肽键，3为侧链基团，A项错误；若该图为一段RNA的结构模式图，RNA的基本单位为核糖核苷酸，由核糖、磷酸基团和含氮碱基组成，磷酸基团和核糖之间通过磷酸二酯键连接，含氮碱基与磷酸基团都连接在核糖上，故图中1为核糖，2为磷酸基团，3为含氮碱基，其中RNA有4种含氮碱基，B项正确；若该图为一段单链DNA的结构模式图，因为含氮碱基和磷酸基团都连接在五碳糖上，故1为脱氧核糖，2为磷酸基团，3为含氮碱基，C项错误；淀粉、纤维素和糖原虽同样属于多糖，但是其结构是不同的，D项错误。‎ 指点迷津·拨云见日 ‎1．蛋白质和核酸的区别与联系 蛋白质 核酸 元素组成 主要由C、H、O、N组成，有的可能含S、P 只含C、H、O、N、P 5种元素 组成单位 氨基酸 核苷酸 单体结构通式 ‎1分子磷酸＋1分子五碳糖＋1分子含氮碱基 分子多样性的原因 由于氨基酸的种类、数量、排列顺序，肽链的数目、盘曲、折叠方式不同，蛋白质分子多种多样 由于DNA分子中4种脱氧核苷酸的数量、排列顺序不同，DNA呈现出多样性 主要功能 结构物质：胶原蛋白、肌球蛋白等 ‎①是生物的遗传物质；‎ ‎②与生物的遗传变异和蛋白质的生物合成有关 功能物质：①运输，如血红蛋白、载体；②催化，如大多数酶；③免疫，如抗体；④调节，如胰岛素、生长激素 能源物质：可以被氧化分解放能，产物有尿素、CO2和H2O等 联系 ‎①核酸在蛋白质的合成中起控制作用；‎ ‎②核酸的合成需要酶(蛋白质)的参与 ‎③DNA的多样性蛋白质的多样性生物的多样性 典例4 淀粉、淀粉酶、控制淀粉酶合成的基因(DNA片段)都是多聚体，它们的单体依次是(　C　)‎ A．葡萄糖、蛋白质、DNA B．蔗糖、氨基酸、核糖核苷酸 C．葡萄糖、氨基酸、脱氧核苷酸 D．麦芽糖、多肽、核苷酸 解析：组成淀粉的单体是葡萄糖；淀粉酶的化学本质是蛋白质，因而它的单体是氨基酸；控制淀粉酶合成的基因是DNA片段，它的单体是脱氧核苷酸。‎ ‎2．DNA、RNA、蛋白质的水解产物和代谢产物 基本单位 初步水解产物 彻底水解产物 代谢产物 DNA 脱氧核苷酸 脱氧核苷酸(4种)‎ 磷酸、脱氧核糖、碱基(A、T、C、G)‎ CO2、H2O、含N废物 RNA 核糖核苷酸 核糖核苷酸(4种)‎ 磷酸、核糖、碱基(A、U、C、G)‎ CO2、H2O、含N废物 蛋白质 氨基酸 多肽 氨基酸 CO2、H2O、尿素 知识延伸 蛋白质、核酸的结构及种类具有物种差异性，因而可以从分子水平上，通过分析不同物种的核酸和蛋白质来判断不同物种间的亲缘关系；可以利用DNA的特异性，通过DNA鉴定技术协助侦破刑事案件或进行亲子鉴定。‎ 典例5 (不定项)如图为不同化学元素组成的化合物示意图，以下说法错误的是 ‎(　ABC　)‎ A．若图中①为某种化合物的基本单位，则①最可能是核苷酸 B．若②广泛分布在动物细胞内，则其一定是糖原 C．若③为生物大分子，则其彻底水解的产物最多为4种 D．④可以表示脂肪，苏丹Ⅲ染液可以将此物质染成橘黄色 解析：若图中①为某种化合物的基本单位，则①最可能是氨基酸；若②广泛分布在动物细胞内，则其可能是糖类，最可能是葡萄糖、核糖或脱氧核糖，也可能是糖原；若③为生物大分子，则其可表示核酸，其彻底水解的产物除了碱基还有五碳糖和磷酸，超过4种；脂肪只含有C、H、O 3种元素，因此④可以表示脂肪，可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。‎ 解疑答惑　　‎ 问题探讨⇨P34‎ ‎1．提示：DNA是人的遗传物质，而每个人的DNA都有所区别，因此DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息。‎ ‎2．提示：DNA鉴定技术还可以运用在研究人类起源、不同类群生物的亲缘关系等方面。‎ 练习与应用⇨P36‎ 一、概念检测 ‎1．(1)√‎ ‎(2)×　核酸包括DNA和RNA，真核生物的DNA主要分布在细胞核中，细胞质的线粒体和叶绿体中也含有少量DNA。RNA主要分布在细胞质中。‎ ‎(3)√　脱氧核苷酸是构成DNA的基本单位，即构成DNA的单体。‎ ‎2．C　组成DNA的五碳糖是脱氧核糖。‎ ‎3．C　甘油是脂肪的组成成分，核苷酸分子中不存在甘油。‎ ‎4．C　豌豆叶肉细胞中的核酸包括DNA和RNA，共由5种碱基组成。‎ 二、拓展应用 ‎(1)提示：疾病不一定都与基因受损有关，如传染病等。‎ ‎(2)提示：本题是一道开放性习题，根据所学知识分析，但要言之有理。如：①每天食物中含有大量核酸，不需补充。②核酸是生物大分子，通过消化后会被分解成小分子物质。‎ 训练巩固·课堂达标 ‎1．(2019·河北卓越联盟月考)下列化合物中，不是组成DNA的物质是(　A　)‎ A．核糖　 B．磷酸　‎ C．鸟嘌呤 D．胞嘧啶 解析：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸；1分子的脱氧核苷酸是由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成；组成DNA的含氮碱基有腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶。综上所述，只有A项不是组成DNA的物质。‎ ‎2．核酸是遗传信息的携带者。下列有关细胞内的核酸的叙述中，与事实不相符的是(　C　)‎ A．碱基相同的核苷酸不一定相同 B．若核酸中出现碱基T或脱氧核糖，则必为DNA C．原核生物的遗传物质是DNA或RNA D．大肠杆菌和酵母菌的DNA不同，RNA也不同 解析：碱基A、G、C可以分别形成脱氧核苷酸和核糖核苷酸，A项正确；如果核酸中含有碱基T则一定是DNA，如果核酸中的五碳糖是脱氧核糖，也一定是DNA，B项正确；原核生物的遗传物质是DNA，C项错误；大肠杆菌和酵母菌的DNA不同，RNA也不同，D项正确。‎ ‎3．请仔细观察分析图示，并回答下列问题。‎ ‎(1)该图表示的物质名称为__核糖核苷酸__，是构成__RNA__的基本组成单位。‎ ‎(2)若把图中虚线框中的氧去掉，则其名称应为__脱氧核糖核苷酸__，是构成__DNA__的基本组成单位。‎ ‎(3)核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物的__遗传__、__变异__和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。‎ 解析：(1)据图分析，图中化合物由核糖、碱基和磷酸组成，为核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位。‎ ‎(2)若把图中虚线框中的氧去掉，则其名称应为脱氧核糖核苷酸，是构成DNA的基本单位。‎ ‎(3)核酸是一切生物的遗传物质，在生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要的作用。‎