第2章組成細(xì)胞的分子高中生物必修1分子與細(xì)胞第5節(jié)核酸是遺傳信息的攜帶者一、核酸的種類、分布、分子組成及功能1.種類2.分布

3.核酸是由核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈(1)結(jié)構(gòu):組成核酸的基本單位是核苷酸,由一分子磷酸、一分子五碳糖(DNA中的五碳糖為脫氧核糖,RNA中的五碳糖為核糖)和一分子含氮堿基組成;組成DNA的核苷酸叫作脫氧核苷酸,組成RNA的核苷酸叫作核糖核苷酸。(2)結(jié)構(gòu)層次:①寫出圖中各字母代表的名稱。a.磷酸,b.五碳糖,c.含氮堿基,d.核苷酸,e.DNA,f.RNA。②組成核酸的化學(xué)元素:C、H、O、N、P。③由細(xì)胞構(gòu)成的生物中,b有2種,c有5種。(3)DNA和RNA的比較:4.功能(1)細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)。(2)在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。微思考1研究表明,大腸桿菌同時(shí)含有DNA和RNA,乙型肝炎病毒只含有DNA,人類免疫缺陷病毒只含有RNA,那么這三種生物中含有的堿基種類和核苷酸種類各有多少?請(qǐng)列表比較。

提示:見下表。生物類別堿基種類核苷酸種類大腸桿菌58乙型肝炎病毒44人類免疫缺陷病毒44微判斷1

基于對(duì)核酸的組成、結(jié)構(gòu)及其多樣性的認(rèn)識(shí),判斷下列表述是否正確。1.核酸的基本組成單位是脫氧核苷酸。()2.每一分子的核酸中都含有一分子五碳糖、一分子磷酸和一分子含氮的堿基。()3.核酸的主要組成元素是C、H、O、N,有的含有P。()4.DNA和RNA的區(qū)別在于組成二者的五碳糖不同,組成二者的堿基也完全不同。()5.DNA分子的多樣性取決于堿基排列順序的多樣性。()××××√二、生物大分子以碳鏈為骨架在構(gòu)成細(xì)胞的化合物中,多糖、蛋白質(zhì)、核酸都是生物大分子。組成多糖的基本單位是單糖,組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸,組成核酸的基本單位是核苷酸,這些基本單位稱為

單體。每一個(gè)單體都以若干個(gè)相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架。生物大分子是由許多單體連接成的多聚體。微思考2生物大分子的單體形成多聚體時(shí),會(huì)發(fā)生類似氨基酸脫水縮合的反應(yīng)嗎?提示:會(huì)。微判斷2基于對(duì)生物大分子以碳鏈為骨架的認(rèn)識(shí),判斷下列表述是否正確。1.淀粉酶是一種蛋白質(zhì),則它的單體是氨基酸。(

)2.蛋白質(zhì)、多糖、核酸和脂質(zhì)都是以碳鏈為骨架的生物大分子。(

)√×一

核酸的結(jié)構(gòu)與功能問(wèn)題探究病毒不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu),由蛋白質(zhì)外殼和內(nèi)部的核酸構(gòu)成。甲型流感病毒是一種RNA病毒,肺炎鏈球菌是一種原核生物,二者皆可使人患病。請(qǐng)思考并回答下列問(wèn)題。(1)肺炎鏈球菌和甲型流感病毒的遺傳物質(zhì)是否相同?二者在結(jié)構(gòu)上有什么區(qū)別?提示:否。肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)是DNA,由兩條脫氧核苷酸鏈構(gòu)成;甲型流感病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,由一條核糖核苷酸鏈構(gòu)成。(2)肺炎鏈球菌和甲型流感病毒的遺傳物質(zhì)初步水解及徹底水解的產(chǎn)物分別是什么?提示:肺炎鏈球菌的遺傳物質(zhì)是DNA,初步水解的產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸,徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和4種堿基(A、G、C、T)。甲型流感病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,初步水解的產(chǎn)物是4種核糖核苷酸,徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、核糖和4種堿基(A、G、C、U)。(3)核酸的基本單位是什么?肺炎鏈球菌細(xì)胞內(nèi)兩種核酸在組成上有何不同?核酸有什么功能?提示:核苷酸。DNA中含脫氧核糖和T(胸腺嘧啶),而RNA中含核糖和U(尿嘧啶)。核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì),在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。(4)從核酸的組成角度分析,核酸如何儲(chǔ)存遺傳信息?提示:核酸通過(guò)核苷酸的排列順序儲(chǔ)存遺傳信息。歸納總結(jié)1.核酸分子的多樣性和特異性(1)具有多樣性的原因:核苷酸的數(shù)目不同、核苷酸的排列順序千變?nèi)f化核酸(DNA或RNA)分子具有多樣性(2)具有特異性的原因:每個(gè)核酸(DNA或RNA)中核苷酸(脫氧核苷酸或核糖核苷酸)的數(shù)目和排列順序是特定的,決定了每個(gè)核酸(DNA或RNA)分子具有特異性。2.不同生物的遺傳物質(zhì)

生物類型核酸種類堿基種類核苷酸種類遺傳物質(zhì)舉例細(xì)胞生物DNA和RNA5種8種DNA細(xì)菌、人等病毒DNA病毒DNA4種4種DNAT2噬菌體RNA病毒RNA4種4種RNASARS病毒、人類免疫缺陷病毒典例剖析【例1】

右圖是生物體內(nèi)核苷酸的模式圖,下列說(shuō)法正確的是(

)A.DNA和RNA的不同點(diǎn)只在b方面B.DNA和RNA中的a表示的含義不同C.DNA中特有的c為TD.人體內(nèi)的c有4種,b有2種答案:C解析:題圖中a為磷酸,b為五碳糖,c為含氮堿基。DNA和RNA的不同體現(xiàn)在五碳糖和含氮堿基兩方面,A項(xiàng)錯(cuò)誤。DNA和RNA中的磷酸相同,B項(xiàng)錯(cuò)誤。人體內(nèi)的堿基有5種,五碳糖有2種,D項(xiàng)錯(cuò)誤。學(xué)以致用1.草履蟲體內(nèi)既含DNA又含RNA。將草履蟲體內(nèi)的遺傳物質(zhì)徹底水解后可以得到(

)A.1種五碳糖 B.5種含氮堿基C.4種核苷酸

D.8種核苷酸答案:A解析:草履蟲屬于單細(xì)胞生物,其遺傳物質(zhì)是DNA,將DNA徹底水解后可得到1種五碳糖(脫氧核糖)、4種含氮堿基和1種磷酸。2.下圖是DNA和RNA的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(

)A.H7N9型流感病毒有5種堿基和8種核苷酸B.主要存在于硝化細(xì)菌擬核中的核酸由5種堿基構(gòu)成C.病毒中也有上述兩種核酸D.DNA徹底水解得到的產(chǎn)物中有脫氧核糖,而沒(méi)有核糖答案:D解析:H7N9型流感病毒為RNA病毒,含有A、G、C、U

4種堿基和4種核苷酸,A項(xiàng)錯(cuò)誤。主要存在于硝化細(xì)菌擬核中的核酸為DNA,含有A、G、C、T

4種堿基,B項(xiàng)錯(cuò)誤。一種病毒只有一種核酸,即DNA或RNA,C項(xiàng)錯(cuò)誤。DNA中含有的五碳糖為脫氧核糖,D項(xiàng)正確。二

生物大分子以碳鏈為骨架問(wèn)題探究以碳鏈為基本骨架的多糖、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子,是構(gòu)成細(xì)胞生命大廈的基本框架,因此,科學(xué)家說(shuō)“碳是生命的核心元素”“沒(méi)有碳,就沒(méi)有生命”。(1)從碳原子的化學(xué)性質(zhì)角度,如何理解碳是生命的核心元素?提示:碳原子最外層有4個(gè)電子,化學(xué)性質(zhì)不活潑,使得碳原子容易與碳原子或其他原子通過(guò)共價(jià)鍵互相連接,從而形成碳鏈或碳環(huán),并形成生物大分子,這些大分子是構(gòu)成生命大廈的基本框架,因此說(shuō)“碳是生命的核心元素”。

(2)脂肪、磷脂、固醇屬于生物大分子嗎?提示:脂肪是由甘油和脂肪酸結(jié)合而成的,而且脂肪的相對(duì)分子質(zhì)量比蛋白質(zhì)、核酸、多糖小很多,一般不稱其為生物大分子。磷脂和固醇同樣不屬于生物大分子。歸納總結(jié)1.生物大分子的單體與多聚體關(guān)系圖解2.生物大分子≠多聚體生物大分子是相對(duì)分子質(zhì)量達(dá)到上萬(wàn)或更多的有機(jī)分子,多聚體是由許多單體連接而成的。多聚體都是生物大分子,而生物大分子不一定是多聚體。典例剖析【例2】

生命科學(xué)中常用圖示表示微觀物質(zhì)的結(jié)構(gòu),下圖中甲、乙、丙分別表示植物細(xì)胞中常見的3種有機(jī)物,則甲、乙、丙可分別表示(

)A.RNA、DNA、纖維素

B.多肽、RNA、淀粉C.DNA、多肽、糖原

D.多肽、核酸、糖原答案:B解析:題圖中甲表示由7種不同的單體構(gòu)成的有機(jī)物,這些不同的單體可表示不同的氨基酸,因此甲可表示蛋白質(zhì)或多肽;題圖中乙表示由4種不同的單體構(gòu)成的有機(jī)物,且為單鏈,這4種單體可表示4種核糖核苷酸,因此乙可表示RNA;題圖中丙表示由同種單體構(gòu)成的有機(jī)物,且為單鏈,這種單體可表示葡萄糖,因此丙可表示淀粉。學(xué)以致用3.a、b、c是組成A、B、C三種生物大分子的單體。物質(zhì)A主要分布在細(xì)胞核中,物質(zhì)B主要分布在細(xì)胞質(zhì)中,物質(zhì)C是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.人體細(xì)胞中單體a、b種類不同在于五碳糖和特有的含氮堿基不同B.物質(zhì)A徹底水解可得到6種有機(jī)化合物C.組成人體物質(zhì)C的c有21種D.物質(zhì)B也可以作為遺傳信息的攜帶者B解析:分析題干可知,a表示脫氧核苷酸,b表示核糖核苷酸,a、b種類不同在于五碳糖和特有的含氮堿基不同。A為DNA,徹底水解可得到磷酸、脫氧核糖、4種含氮堿基,共6種化合物,但磷酸屬于無(wú)機(jī)物。C是蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的基本單位為氨基酸,在人體中組成蛋白質(zhì)的氨基酸有21種。物質(zhì)B為RNA,部分病毒的遺傳信息儲(chǔ)存在RNA中。1.由1分子磷酸、1分子堿基和1分子化合物a構(gòu)成了化合物b,如右圖所示。下列敘述正確的是(

)A.若m為腺嘌呤,則b肯定為腺嘌呤脫氧核苷酸B.在禽流感病毒、幽門螺桿菌體內(nèi)b均有4種C.若m為尿嘧啶,則DNA中肯定不含b這種化合物D.若a為脫氧核糖,則由b構(gòu)成的核酸完全水解得到的化合物最多有8種答案:C解析:若m為腺嘌呤,a可能是核糖或脫氧核糖,故b可能是腺嘌呤核糖核苷酸或腺嘌呤脫氧核苷酸。幽門螺桿菌是原核生物,體內(nèi)既有DNA又有RNA,因此其體內(nèi)b有8種。若a為脫氧核糖,則由b構(gòu)成的核酸就是DNA,其完全水解得到的化合物最多有6種——4種堿基(A、T、G、C)、磷酸和脫氧核糖。2.下圖是細(xì)胞中由單體形成生物大分子時(shí)化學(xué)反應(yīng)的模式圖。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.該過(guò)程形成的生物大分子均以碳鏈為骨架B.每合成1個(gè)生物大分子都產(chǎn)生1個(gè)水分子C.該過(guò)程的逆過(guò)程會(huì)導(dǎo)致有機(jī)物總質(zhì)量的增加D.蛋白質(zhì)、核酸和多糖的合成都符合這個(gè)模式答案:B解析:根據(jù)圖示單體形成生物大分子的模式圖可知,若生物大分子是由n個(gè)單體脫水縮合形成的,將會(huì)產(chǎn)生n-1個(gè)水分子,并不是每合成1個(gè)生物大分子都產(chǎn)生1個(gè)水分子。3.下圖表示生物體內(nèi)的某種物質(zhì),請(qǐng)分析并回答下列問(wèn)題。(1)A包括

。

(2)B的名稱是

,1分子的B是由

、

和

組成的。

(3)D一般是由

條

構(gòu)成的。

(4)D和E中都含有的堿基有

(寫中文名稱)。

(5)在豌豆的葉肉細(xì)胞中,由A、C、T、U4種堿基參與構(gòu)成的核苷酸中,有

種核糖核苷酸。

答案:(1)C、H、O、N、P

(2)核苷酸1分子五碳糖1分子含氮堿基1分子磷酸(3)2脫氧核苷酸鏈(4)腺嘌呤、鳥嘌呤