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第三節　核酸
　
第四章 生物大分子
1．能辨識核糖核酸、脫氧核糖核酸中的磷酯鍵，能基于氫鍵分析堿基的配對原理。能說明核糖核酸、脫氧核糖核酸對于生命遺傳的意義。
2．了解脫氧核糖核酸、核糖核酸的結構特點和生物功能。認識核酸的意義，體會化學科學在生命科學發展中所起的重要作用。
學習目標
任務一　核酸的組成
新知構建
1．分類
分類依據：根據組成中所含______的不同。
戊糖
2．組成
(1)基本單元：核苷酸。
核苷酸由______、______和______結合而成。核酸是由許多_________單體形成的聚合物，是一種_______________。
核酸在酶的作用下，可以發生水解反應，過程如圖所示：
磷酸
戊糖
堿基
核苷酸
生物大分子
(2)戊糖
(3)堿基
脫氧核糖核酸(_________)中的堿基
核糖核酸(_________)中的堿基
DNA
胸腺嘧啶(T)
RNA
尿嘧啶(U)
交流研討
腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸是生產核酸類藥物的中間體，請在以下結構簡式中圈出戊糖、堿基和磷酸所對應的部分。
提示：
典例應用
1．分析下面的概念圖，下列敘述正確的是
A．a表示的堿基有5種
B．b表示的是核糖
C．d表示核糖核苷酸
D．d表示脫氧核糖核苷酸
√
組成DNA的基本單元是脫氧核糖
核苷酸，脫氧核糖核苷酸由磷酸、
脫氧核糖和堿基組成，所以a表示堿基。DNA中的堿基有4種，A錯誤；b表示脫氧核糖，B錯誤；d表示脫氧核糖核苷酸，C錯誤、D正確。
2．如圖1是脫氧核糖核酸(DNA)的結構片段，它的堿基中胞嘧啶的結構如圖2，下列說法正確的是
A．脫氧核糖核酸中含有的化學鍵都是不同原子形成的極性共價鍵
B．2-脫氧核糖(C5H10O4)與葡萄糖屬于同系物，都能發生銀鏡反應
C．胞嘧啶的分子式為C4H5N3O，含有的官能團是氨基和酰胺基
D．脫氧核糖核酸由磷酸、2-脫氧核糖和堿基通過一定方式結合而成
√
根據脫氧核糖核酸的結構可知，其
中含有的化學鍵既有不同原子間形
成的極性共價鍵，也有碳原子之間
形成的非極性共價鍵，A錯誤；
2-脫氧核糖(C5H10O4)無醛基，不能發生銀鏡反應，B錯誤；胞嘧啶的分子式為C4H5N3O，含有的官能團有酰胺基、碳碳雙鍵和氨基，C錯誤；圖1為脫氧核糖核酸的結構片段，由其結構判斷可知脫氧核糖核酸由磷酸、2-脫氧核糖和堿基通過一定方式結合而成，D正確。
練后歸納
DNA和RNA的對比
組成 脫氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
磷酸 都含有
核苷 戊糖 脫氧核糖 核糖
堿基 相同 腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)
不同 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U)
返回
任務二　核酸的結構和生物功能
新知構建
1．核酸的結構
(1)DNA
①由兩條_______________鏈組成，兩條鏈平行盤繞，形成_________結構。核苷酸之間通過_________連接。
②每條鏈中的____________和______交替連接，排列在___側，堿基排列在___側。
③兩條鏈上的堿基遵循__________________原則，通過______結合成堿基對，腺嘌呤(A)與_________________配對，鳥嘌呤(G)與______________配對。
(2)RNA
①一般呈_________結構，比DNA分子小得多。
②與DNA對比，核糖替代脫氧核糖，______________替代胸腺嘧啶(T)。
多聚核苷酸
雙螺旋
磷酯鍵
脫氧核糖
磷酸
外
內
堿基互補配對
氫鍵
胸腺嘧啶(T)
胞嘧啶(C)
單鏈狀
尿嘧啶(U)
2．核酸的生物功能
(1)DNA分子
①基因：有一定堿基排列順序的___________含有特定的遺傳信息。
②作用：DNA分子上有許多基因，決定了生物體的一系列性狀。
③復制過程：親代DNA分子兩條鏈解開→作為母鏈為模板，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→形成兩個與親代DNA完全相同的子代DNA分子。
(2)RNA分子：負責傳遞、翻譯和表達DNA分子所攜帶的遺傳信息。
DNA片段
(3)我國科學工作者的貢獻
時間 貢獻
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
1999年 參與了人類基因組計劃
2002年 完成了水稻基因組圖譜的繪制
交流研討
DNA分子的多聚核苷酸鏈中，核苷酸之間通過磷酯鍵連接。請類比蛋白質的結構，指出DNA分子、核苷酸和磷酯鍵分別對應蛋白質的哪些部分。
提示：
。
交流研討
如圖是核酸片段，據圖回答下列有關問題：
(1)若圖中為脫氧核苷酸鏈，則從堿基組成上看，
還應有的堿基是什么？圖中①和②各代表什么？
提示：T　磷酸　脫氧核糖。
(2)若圖中為核糖核苷酸鏈，則從堿基組成上看，還應有的堿基是什么？圖中②代表什么？
提示： U　核糖。
(3)核酸分子的多樣性由什么決定？蛋白質分子的多樣性由什么決定？
提示：核酸分子的多樣性由核苷酸的種類、數目和排列順序三個因素決定，而蛋白質分子的多樣性由氨基酸的種類、數目、排列順序和蛋白質的空間結構四個因素決定。
歸納總結
核酸分子的結構層次
典例應用
1．正誤判斷，錯誤的說明原因。
(1)DNA是生物體遺傳信息的載體、蛋白質合成的模板。
答案：正確。
(2)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。
答案：正確。
(3)DNA分子每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在內側，堿基排列在外側。
答案：錯誤。DNA分子每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，應排列在外側，堿基排列在內側。
(4)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，脫氧核糖替代了核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。
答案：錯誤。應該是核糖替代了脫氧核糖。
2．(2024·濟南高二檢測)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．乙是五碳糖，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
√
甲是磷酸，在不同的核苷酸中種類相同，A項正確； 乙是戊糖，在DNA中是脫氧核糖，在RNA中是核糖，B項正確；丙是堿基，在人體細胞遺傳物質DNA中有4種，即A、T、C、G，C項錯誤； 丁是核苷酸，在一個細胞中既有DNA又有RNA，所以有8種，即4種脫氧核糖核苷酸和4種核糖核苷酸，D項正確。
3．下列有關核酸的敘述正確的是
A．核酸對生物體的生長、繁殖、遺傳、變異等起著決定性作用，是生命活動的控制者，大量存在于細胞核中
B．核酸指揮控制著蛋白質的合成、細胞的分裂，主要存在于細胞質中
C．生物體遺傳信息的載體DNA，大量存在于細胞核中，決定蛋白質的合成
D．生物體遺傳信息的載體RNA，大量存在于細胞質中，控制蛋白質的合成
√
返回
隨堂達標演練
1．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
√
DNA完全水解的產物是脫氧核糖，磷酸和堿基，RNA完全水解的產物是核糖，磷酸和堿基，部分堿基不同，戊糖不同。
2．物質M的結構簡式如圖，下列關于M的敘述正確的是
A．M是一種核苷酸
B．M中的堿基為嘧啶
C．該化合物能發生水解反應
D．M發生縮聚反應可以生成核酸
√
A項，M是一種核苷，錯誤；B項，M中的堿基為嘌呤，錯誤；C項，M是核苷，可以水解生成戊糖和堿基，正確；D項，核酸是核苷酸縮聚得到的，M沒有磷酸基，不能發生縮聚反應，錯誤。
3．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，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．核酸也可能通過人工合成的方法得到
B．該核糖核酸水解生成的戊糖能溶于水
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H3PO3
√
采用有機合成反應或酶促合成反應可進行核酸大分子的合成，A正確；堿基是形成核苷的含氮化合物，所以該核酸水解生成的堿基中含有氮元素，C正確；從圖中分析可知，該核酸完全水解生成的酸是H3PO4，D錯誤。
4．(2024·云南龍陵高二期末)DNA指紋法在案件偵破工作中有著重要作用，從案發現場提取DNA樣品，可為案件偵破提供證據，其中的生物學原理是
A．不同人體內的DNA所含的堿基種類不同
B．不同人體內的DNA所含的戊糖和磷酸不同
C．不同人體內的DNA的空間結構不同
D．不同人體內的DNA所含的脫氧核苷酸排列順序不同
√
A.不同人體內的DNA所含的堿基種類相同，都是A、T、C、G，A項錯誤；B.不同人體內的DNA所含的五碳糖和磷酸相同，B項錯誤；C.不同人體內DNA的空間結構都是雙螺旋結構，C項錯誤；D.遺傳信息儲藏在堿基對的排列順序中，也就是所含的脫氧核苷酸的排列順序，DNA指紋可為案件偵破提供證據的原理是人與人之間的遺傳信息不同，D項正確。
返回
課時測評
題點一　核酸的組成
1．(2024·山東青州高二期末)下列物質中屬于生物大分子的是
A．核苷酸　　　　　 B．硬脂酸甘油酯
C．核酸 D．聚乳酸
√
A.核苷酸是組成核酸的單體，不是生物大分子，A錯誤；B.硬脂酸甘油酯是脂肪，不是生物大分子，B錯誤；C.核酸是生物大分子，C正確；D.聚乳酸是人工合成的，不是生物大分子，D錯誤。
2．下列有關核酸的敘述中錯誤的是
A．生物體內具有有遺傳功能的大分子化合物
B．核酸包括 DNA和RNA
C．由含氮堿基、脫氧核糖和磷酸組成
D．核酸為生命之源
√
核酸包括 DNA和RNA，DNA由含氮堿基、脫氧核糖和磷酸組成，RNA由含氮堿基、核糖和磷酸組成，不能說核酸由含氮堿基、脫氧核糖和磷酸組成。
3．(2024·云南龍陵高二期末)構成DNA分子的4種脫氧核糖核苷酸的不同取決于
A．五碳糖的不同 B．堿基的種類
C．磷酸分子的多少 D．堿基對的排列順序
√
核酸根據五碳糖的不同分為DNA和RNA，DNA的基本組成單位是脫氧核糖核苷酸，根據堿基不同，脫氧核糖核苷酸可分為4種。故構成DNA分子的4種脫氧核糖核苷酸的不同取決于堿基的種類。
題點二　核酸的結構
4．如圖表示DNA分子結構中的一部分，其中連接堿基A與T的是
A．肽鍵
B．氫鍵
C．磷酯鍵
D．二硫鍵
√
DNA分子結構中不存在肽鍵，A錯誤；DNA分子結構中連接堿基A與T的是氫鍵，B正確；DNA分子結構中連接脫氧核苷酸的是磷酯鍵，C錯誤；DNA分子結構中不存在二硫鍵，D錯誤。
5．如圖表示的是組成某種核酸的基本單元，下列有關敘述錯誤的是
A．該物質是組成RNA的基本單元
B．該物質僅含有C、H、O、N、P五種元素
C．圖中堿基可能是腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶或胸腺嘧啶
D．該物質組成的核酸參與遺傳信息的傳遞過程
√
題圖中物質含有磷酸、核糖和堿基，為核糖核苷酸，是組成RNA的基本單元，A項正確；核糖核苷酸的組成元素是C、H、O、N、P，B項正確；核糖核苷酸中不含胸腺嘧啶，C項錯誤；RNA參與遺傳信息的傳遞過程，D項正確。
6．核酸是一種生物大分子，關于核酸的說法正確的是
A．核酸在酶的催化下水解可以得到核苷和戊糖
B．DNA兩條鏈上的堿基通過形成氫鏈進行互補配對
C．核苷酸是磷酸與戊糖脫水形成的酯
D．腺嘌呤分子中的碳原子與氮原子雜化方式完全相同
√
核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，故A錯誤；DNA分子由兩條多
聚核苷酸鏈組成，每條鏈中的脫氧核糖與磷酸之間通過磷
脂鍵連接，兩條鏈上的堿基之間都是通過氫鍵而連接，
故B正確；堿基與戊糖縮合形成核苷，核苷與磷酸縮合形成核苷酸，故C錯誤；腺嘌呤中六元環中的N原子為sp2雜化，—NH2中N原子為sp3雜化，C原子為雙鍵的連接方式，因此只有sp2雜化的方式，故D錯誤；故答案選B。
7．如圖為核苷酸的模式圖，下列相關說法正確的是
A．DNA與RNA在核苷酸上的不同點只有②方面
B．如果②為核糖，則③有4種
C．③在生物體中共有8種，核酸徹底水解的產物也有8種
D．人體內的遺傳物質徹底水解會得到8種產物
√
DNA與RNA的堿基上也有差異，DNA中有堿基T，RNA中有堿基U，A錯誤；如果②為核糖，則該核苷酸是核糖核苷酸，則③有A、C、G、U 4種，B正確；③在生物體中共有5種，核酸徹底水解的產物是脫氧核糖、核糖、磷酸和5種含氮堿基，C錯誤；人體內的遺傳物質是DNA，徹底水解的產物是脫氧核糖、磷酸和4種含氮堿基，D錯誤。
8．(2024·北京昌平高二期末)脫氧核糖核酸(DNA)分子的局部結構示意圖如下，它是由脫氧核糖、磷酸及堿基形成脫氧核糖核苷酸后，脫氧核糖核苷酸聚合成脫氧核糖核苷酸鏈進而形成的。
下列說法不正確的是
A．磷酸與脫氧核糖分子通過醚鍵結合
B．堿基分子在形成脫氧核糖核苷酸時均斷N—H鍵
C．脫氧核糖、磷酸、堿基通過分子間脫水形成脫氧核糖核苷酸
D．堿基G與C、A與T互補配對原則的原因是氫鍵數目最多、結構最穩定
√
A.由圖可知，磷酸與脫氧核糖分子通過磷酯鍵結合在一起的，A錯誤；B.由圖可知，堿基和脫氧核糖核苷酸是緊密相連的，它們之間通過N—糖苷鍵連接，則堿基分子在形成脫氧核糖核苷酸時均斷N—H鍵，B正確；C.堿基與脫氧核糖通過脫水縮合形成核苷，核苷分子中五碳糖上的羥基與磷酸脫水，通過磷酯鍵結合形成核苷酸，C正確；D.堿基之間形成的氫鍵數目越多，結構越穩定，故堿基G與C、A與T互補配對原則的原因是氫鍵數目最多、結構最穩定，D正確。
題點三　核酸的生物功能
9．人類首次合成的具有生命活性的蛋白質是
A．美國有機化學家合成的葉綠素
B．中國有機化學家合成的結晶牛胰島素
C．日本化學家合成的嘧啶類物質
D．俄國科學家合成的核糖核酸類物質
√
葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，是一類含脂的色素，不屬于蛋白質，A項錯誤；結晶牛胰島素是具有生物活性的蛋白質，由中國有機化學家在世界上首次合成， B項正確；嘧啶類物質是一種堿性含氮雜環有機化合物，不屬于蛋白質，C項錯誤；核糖核酸不屬于蛋白質，D項錯誤。
10．下列說法不正確的是
A．組成天然蛋白質的氨基酸幾乎都是α-氨基酸
B．利用鹽析可以分離和提純蛋白質
C．有一定堿基排列順序的DNA片段含有特定的遺傳信息
D．DNA主要存在于細胞核中，它根據RNA提供的信息控制體內蛋白質的合成
√
鹽析不改變蛋白質的生理活性，只是使其暫時失去溶解性，利用多次鹽析和溶解可分離、提純蛋白質，故B正確；RNA主要存在于細胞質中，根據DNA提供的信息控制體內蛋白質的合成，故D錯誤。
11．(2024·甘肅蘭州高二期末)病毒核酸采樣管中的紅色液體是一種樣本保護液，其中含有胍鹽，作用于病毒核酸保存。已知胍是有機一元堿，堿性與氫氧化鈉相近；胍鹽易水解為氨和尿素。以下說法錯誤的是
A．核酸和蛋白質都是生物大分子
B．核酸水解最終產物中含有磷酸、六碳糖和堿基
C．胍保存不當時易吸收空氣中的CO2而變質
D．合理使用尿素可以促進農作物的生長，提高糧食產量
√
A.核酸和蛋白質都是生物大分子，A正確；B.核酸水解產物中含有磷酸、戊糖和堿基，戊糖為五碳糖，B錯誤；C.由題中信息可知胍的堿性與氫氧化鈉相近，所以保存不當易吸收空氣中的CO2而變質，C正確；D.化肥都不可以過度施用，D正確。
12．(2024·北京海淀高二期末)下圖為DNA分
子的局部結構示意圖。下列說法不正確的是
A．DNA是一種生物大分子，分子中四種堿
基均含N—H鍵
B．脫氧核糖分子、磷酸分子、堿基可通過
脫水形成脫氧核糖核苷酸分子
C．—NH2氮原子能提供孤電子對與H＋的空
軌道形成配位鍵，因此能與酸反應
D．圖中虛線表示堿基互補配對(A和T、C和G)時形成的化學鍵
√
A.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，DNA是一種
生物大分子，分子中四種堿基均含N—H
鍵，A正確；B.脫氧核糖分子、磷酸分子、
堿基可通過脫水形成脫氧核糖核苷酸分子，
B正確；C.—NH2氮原子能提供孤電子對與
H＋的空軌道形成配位鍵，二者能形成—NH ，使氨基表現出堿性，能與酸發生反應，C正確；D.由圖可知虛線表示堿基互補配對(A和T、C和G)時形成的氫鍵，D錯誤。
13．核酸是細胞內重要的化合物，請回答下列有關核酸的問題：
(1)核酸的基本組成單元是________，請寫出圖
中字母M、N、Q所表示的物質名稱：
M________、N________、Q________。
核酸的基本組成單元是核苷酸，是由一分子磷酸(M)和一分子戊糖(N)和一分子堿基(Q)組成的。
核苷酸
磷酸
戊糖
堿基
(2)核酸種類的不同是由于如圖中N的不同，N有___種。
組成DNA的N為___________。
核酸由DNA和RNA組成，它們的主要區別是戊糖不同，有脫氧核糖和核糖2種，組成DNA的是脫氧核糖。
2
脫氧核糖
(3)如圖中的Q共有______種。組成DNA的Q
是______________。
(4)絕大多數生物體的遺傳物質是_______，病毒的遺傳物質 是______________。
Q是堿基，在DNA和RNA中各有4種，但A、G、C是相同的，加上特有的T和U共5種。組成DNA的堿基是A、G、C、T。
5
A、G、C、T
DNA
DNA或RNA
14．核酸是由許多核苷酸聚合
成的生物大分子，為生物體的
最基本物質之一。核酸廣泛存
在于所有動植物細胞、微生物
體內。如圖A所示的分子結構
為某種核糖核苷酸，已知分子
結構的左上角基團為堿基——腺嘌呤；如圖B是某DNA分子片段的示意圖，請據圖回答問題。
(1)圖A中核苷酸與圖B中核苷酸主要區別是戊糖和堿基不同，圖A中核苷酸含有的戊糖是核糖，特有的堿基是___________。
U(尿嘧啶)
圖A中核苷酸是核糖核苷酸、
圖B中核苷酸是脫氧核苷酸，
二者的主要區別是戊糖不同
(分別是核糖和脫氧核糖)、
堿基不完全相同(分別是A、U、G、C和A、T、G、C)，
核糖核苷酸中含有的戊糖是核糖，特有的堿基是U(尿嘧啶)。
(2)人體細胞中含有的核酸包括
DNA和RNA，人體細胞中遺傳
物質初步水解的產物
是________________。
人體細胞中含有的核酸包括DNA和RNA，其遺傳物質是DNA，DNA初步水解的產物是(4種)脫氧核苷酸，徹底水解的產物是磷酸、脫氧核糖和堿基(A、T、G、C)。
(3)1953年沃森和克里克發現了DNA分子結構，稱為____________。
(4種)脫氧核苷酸
雙螺旋結構
(4)圖B中，作為DNA分子基本
組成單元的結構7的中文名稱
是____________________。
圖B中，作為DNA分子基本組成單元的結構7是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，是由一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子胸腺嘧啶形成的。
胸腺嘧啶脫氧核苷酸
(5)圖B中DNA分子兩條鏈的
堿基排列在內側，通過8相連，
結構8表示________。
圖B中DNA分子兩條鏈的堿基排列在內側，通過結構8(氫鍵)相連，每條單鏈上的磷酸和脫氧核糖交替連接形成DNA的基本骨架。
返回
氫鍵

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