4.3核酸-高二化學(xué)講義（人教版2019選擇性必修3）（原卷版）

第四章生物大分子第三節(jié)核酸[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．通過從結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識(shí)核酸分子的形成過程及水解過程，了解DNA分子中基本結(jié)構(gòu)單元之間的連接方式，形成對(duì)DNA雙螺旋空間結(jié)構(gòu)的整體認(rèn)知，通過借助宏觀實(shí)物模型認(rèn)識(shí)生物大分子微觀結(jié)構(gòu)。能辨識(shí)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(duì)原理。能說明核糖核酸、脫氧核糖核酸對(duì)于生命遺傳的意義。2．了解脫氧核糖核酸、核糖核酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物功能，通過認(rèn)識(shí)人工合成核酸的意義，體會(huì)化學(xué)科學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中所起的重要作用，體會(huì)核酸對(duì)生命遺傳的意義。課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)核酸(1)組成核酸是一類________的生物________化合物，一般由幾千到幾十萬個(gè)原子組成，相對(duì)分子質(zhì)量可達(dá)上百萬。(2)分類、存在及作用分類脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)存在大量存在于________中主要存在于________中作用生物遺傳信息的載體；還指揮著蛋白質(zhì)的合成、細(xì)胞的分裂和制造新的細(xì)胞根據(jù)DNA提供的信息控制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成知識(shí)點(diǎn)總結(jié)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)知識(shí)點(diǎn)一：核酸的水解核酸是一種生物大分子，實(shí)驗(yàn)表明，核酸可以發(fā)生水解反應(yīng)，核酸是由許多核苷酸單體形成的聚合物。核苷酸進(jìn)一步水解得到磷酸和核苷，核苷繼續(xù)水解得到戊糖和堿基。核酸的水解：知識(shí)點(diǎn)二：核酸的組成和分類1．組成核酸可以看作磷酸、戊糖和堿基通過一定方式結(jié)合而成的生物大分子。其中的戊糖是核糖或脫氧核糖，它們均以環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在于核酸中，對(duì)應(yīng)的核酸分別是核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)。轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示：(1)戊糖：分為核糖和脫氧核糖戊糖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(2)堿基堿基是具有堿性的雜環(huán)有機(jī)化合物，RNA中的堿基主要有腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶(分別用字母A、G、C、U表示)；DNA中的堿基主要有腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶(用字母T表示)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別可表示為：腺嘌呤(A)：，鳥嘌呤(G)：，胞嘧啶(C)：，尿嘧啶(U)：，胸腺嘧啶(T)：核酸的類別及其比較類別脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)組成差異二者主要差異在于戊糖的不同脫氧核糖核糖存在主要存在于細(xì)胞核中主要存在于細(xì)胞質(zhì)中生理功能生物體遺傳信息的載體，還指揮著蛋白質(zhì)的合成、細(xì)胞的分裂和制造新的細(xì)胞根據(jù)DNA提供的信息控制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成知識(shí)點(diǎn)三：核酸的結(jié)構(gòu)(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(jié)構(gòu)；每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，堿基排列在內(nèi)側(cè)；兩條鏈上的堿基通過氫鍵作用結(jié)合成堿基對(duì)，腺嘌呤與胸腺嘧啶配對(duì)，鳥嘌呤與胞嘧啶配對(duì)，遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。(2)RNA分子：與DNA類似，RNA也是以核苷酸為基本構(gòu)成單位，其中的戊糖由核糖替代了脫氧核糖、堿基由尿嘧啶替代了胸腺嘧啶，RNA分子一般成單鏈狀結(jié)構(gòu)，比DNA分子小得多。知識(shí)點(diǎn)四：核酸的生物功能1．DNA分子的生物功能DNA分子上有許多基因，決定了生物體的一系列性狀。在細(xì)胞繁殖分裂過程中，會(huì)發(fā)生DNA分子的復(fù)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(bǔ)的子鏈，最后形成兩個(gè)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(fù)制被精確地傳遞給下一代，并通過控制蛋白質(zhì)的合成來影響生物體特定性狀的發(fā)生和發(fā)育。2．RNA的生物功能RNA則主要負(fù)責(zé)傳遞、翻譯和表達(dá)DNA所攜帶的遺傳信息。知識(shí)點(diǎn)五：成就及研究意義1．我國(guó)在核酸的研究中取得的成績(jī)(1)1981年，我國(guó)科學(xué)家采用有機(jī)合成與酶促合成相結(jié)合的方法，人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸。(2)1999年，我國(guó)參與了人類基因組計(jì)劃，成為參與該項(xiàng)計(jì)劃的唯一發(fā)展中國(guó)家。(3)2002年，我國(guó)科學(xué)家完成了水稻基因組圖譜的繪制。2．對(duì)核酸的結(jié)構(gòu)和生物功能研究的意義使人們深入認(rèn)識(shí)生命活動(dòng)規(guī)律，更好地利用生物資源，有助于提高疾病診斷和治療水平，促進(jìn)醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等的發(fā)展?！敬笳锌偨Y(jié)】1.核酸組成、2.【思考與交流】p123參考答案：3.【思考與交流】p125參考答案：DNA分子相當(dāng)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的肽鏈，核苷酸相當(dāng)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的氨基酸，磷脂鍵相當(dāng)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的肽鍵。4.DNA分子相當(dāng)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的肽鏈，核苷酸相當(dāng)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的氨基酸，磷脂鍵相當(dāng)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的肽鍵，故核酸的基本單位是核苷酸。【名師點(diǎn)睛】DNA和RNA中所含戊糖的不同，故可根據(jù)戊糖的不同將天然核酸分為DNA和RNA?！久麕燑c(diǎn)睛】在DNA中，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，一條鏈上的A一定等于互補(bǔ)鏈上的T;一條鏈上的G一定等于互補(bǔ)鏈上的C,反之亦然。因此，可推知用于堿基計(jì)算的規(guī)律：在一個(gè)雙鏈DNA分子中，A=T、G=C,即A+G=T+C或A+C=T+G。也就是說，嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)，各占全部堿基總數(shù)的50%。5.DNA決定生物體的一系列性狀，RNA主要負(fù)責(zé)傳遞、翻譯和表達(dá)DNA攜帶的遺傳信息。典型例題典型例題【例1】下列有關(guān)核酸的敘述中，正確的是A．除病毒外，一切生物都有核酸存在B．核酸是由C、H、O、P、N等元素組成的小分子有機(jī)物C．核酸是生物的遺傳物質(zhì)D．組成核酸的基本單位是脫氧核苷酸【解析】A．一般地說，病毒由核酸和蛋白質(zhì)組成，A不正確；B．核酸是由C、H、O、N、P等元素組成的生物大分子，B不正確；C．核酸是生物體遺傳信息的載體，是生物的遺傳物質(zhì)，C正確；D．核酸按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DNA的基本單位是脫氧核苷酸，核酸的基本單位是核苷酸，D不正確；答案選C?！敬鸢浮緾【例2】我國(guó)在核酸的研究中取得了卓越成績(jī)。下列有關(guān)核酸的敘述不正確的是A．中含磷酯鍵B．兩條鏈上的堿基通過化學(xué)鍵作用相連接C．可通過分析核酸水解的產(chǎn)物推測(cè)其組成與結(jié)構(gòu)D．根據(jù)組成中所含戊糖的不同分為和【解析】A．核糖核酸和脫氧核糖核酸都是雙螺旋結(jié)構(gòu)，DNA、RNA都有磷酯鍵，故A正確；B．RNA兩條鏈上的堿基通過氫鍵相連，不是化學(xué)鍵，故B錯(cuò)誤；C．核酸經(jīng)水解可得到很多核苷酸，可通過分析核酸水解的產(chǎn)物推測(cè)其組成與結(jié)構(gòu)，故C正確；D．DNA和RNA中戊糖的不同，故可根據(jù)戊糖的不同將天然核酸分為DNA和RNA，故D正確；故選：B?！敬鸢浮緽【例3】如圖表示生物體內(nèi)核酸的基本組成單元模式圖，下列說法正確的是A．DNA和RNA在核苷酸上的不同點(diǎn)只在②方面B．DNA分子結(jié)構(gòu)的多樣性取決于③的種類C．若②為脫氧核糖，則與②相連的③有五種D．若③是尿嘧啶，則此圖是組成RNA的原料【解析】A．DNA和RNA在核苷酸上的不同點(diǎn)除了在②方面，還有③方面，A錯(cuò)誤；B．DNA分子結(jié)構(gòu)的多樣性取決于③(堿基)的排列順序，B錯(cuò)誤；C．若②為脫氧核糖，則該核苷酸為脫氧核糖核苷酸，與②相連的③有4種，C錯(cuò)誤；D．若③是尿嘧啶，則該核苷酸是核糖核苷酸，是組成RNA的基本單元，D正確；故選D?！敬鸢浮緿【例4】下列敘述中，哪項(xiàng)不是核酸的生理功能A．作為遺傳信息的載體，存在于每個(gè)細(xì)胞中B．是生物的遺傳物質(zhì)C．是生物體進(jìn)行生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者D．對(duì)生物體的遺傳變異和蛋白質(zhì)的生物合成有極其重要的作用【解析】A．核酸作為遺傳信息的載體，一般來說，每個(gè)細(xì)胞中均含有核酸，A正確；B．核酸是遺傳信息的攜帶者，核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，B正確；C．生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者是蛋白質(zhì)，不是核酸，C錯(cuò)誤；D．核酸對(duì)生物體的遺傳變異，以及蛋白質(zhì)的生物合成都有極其重要的作用，D正確；故選C?！敬鸢浮緾強(qiáng)化訓(xùn)練強(qiáng)化訓(xùn)練1．化學(xué)與生活、生命科學(xué)密切相關(guān)。下列說法正確的是A．節(jié)日焰火的五彩繽紛是某些金屬元素化學(xué)性質(zhì)的展現(xiàn)B．石墨烯通過層與層之間的范德華力傳輸電子而導(dǎo)電C．核酸是生命體遺傳信息的分子載體，結(jié)構(gòu)中含有磷酯鍵D．向煤中加入石灰石作為脫硫劑，燃煤時(shí)SO2最終轉(zhuǎn)化為CaSO32．對(duì)于物質(zhì)M的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖，下列關(guān)于M的敘述正確的是A．M是一種核苷酸B．M中的堿基為胞嘧啶C．M水解生成戊糖和堿基D．M是一種芳香族化合物3．冠病毒(如圖)由蛋白質(zhì)和核酸組成，核酸由核苷酸組成．核苷酸的單體由五碳糖(C5H10O5)、磷酸基和含氮堿基構(gòu)成．下列說法正確的是A．蛋白質(zhì)、核酸和糖類均屬于高分子化合物B．蛋白質(zhì)和五碳糖中含有的元素種類相同C．五碳糖與葡萄糖互為同系物D．NaClO等含氯消毒劑可用于殺死新冠病毒是因?yàn)樗鼈兡苁共《镜鞍鬃冃?．在生物體的生命活動(dòng)中，由DNA分子蘊(yùn)藏的信息所支配合成的RNA在完全水解后，得到的化學(xué)物質(zhì)是A．氨基酸、核苷酸、葡萄糖 B．氨基酸、葡萄糖、堿基C．脫氧核糖、堿基、磷酸 D．核糖、堿基、磷酸5．下列說法正確的是A．高級(jí)脂肪酸甘油酯屬于天然有機(jī)高分子B．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的兩條鏈中，堿基通過氫鍵互補(bǔ)配對(duì)C．淀粉和纖維素的組成均為，兩者互為同分異構(gòu)體D．蛋白質(zhì)溶液中加入溶液，出現(xiàn)鹽析現(xiàn)象，可用于分離提純蛋白質(zhì)6．化學(xué)與生產(chǎn)生活、能源、航空航天、醫(yī)療健康等諸多領(lǐng)域的需求密切相關(guān)。下列說法錯(cuò)誤的是A．核酸檢測(cè)是診斷新冠肺炎的重要依據(jù)，核酸是生物體遺傳信息的載體，通過紅外光譜儀可檢測(cè)其結(jié)構(gòu)中存在單鍵、雙鍵、氫鍵等化學(xué)鍵B．采用風(fēng)能、太陽能等潔凈能源發(fā)電，有利于實(shí)現(xiàn)碳中和C．“神舟十三號(hào)”飛船返回艙外殼的燒蝕材料之一酚醛樹脂是酚與醛在堿催化下縮合成的高分子化合物D．生產(chǎn)醫(yī)用口罩的原料以丙烯為主，丙烯可以通過石油裂化、裂解獲得7．下列說法正確的是A．麥芽糖的水解產(chǎn)物不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)B．植物油中含碳碳不飽和鍵，硬化后可用于生產(chǎn)人造奶油C．脫氧核糖核酸充分水解后得到磷酸、脫氧核糖和5種堿基D．蛋白質(zhì)溶液里加入飽和硫酸銨溶液，蛋白質(zhì)析出，加水不溶解8．2022年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予古DNA研究領(lǐng)域的科學(xué)家。下列有關(guān)DNA的敘述錯(cuò)誤的是A．DNA中含C、H、O、N等元素B．DNA水解的最終產(chǎn)物為磷酸、葡萄糖和堿基C．DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)兩條鏈上的堿基通過氫鍵作用D．DNA和RNA均以核苷酸為基本構(gòu)成單元，且RNA分子一般呈單鏈狀結(jié)構(gòu)9．下列有關(guān)核酸的說法中，不正確的是A．核酸是一類含磷的生物高分子化合物B．RNA主要存在于細(xì)胞核中，而DNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中C．核酸分為脫氧核糖核酸和核糖核酸兩種D．1981年，我國(guó)科學(xué)工作者用人工方法合成了酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸10．核酸檢測(cè)和抗原檢測(cè)是抗擊新冠疫情中的有力手段。下列說法正確的是A．部分抗原是蛋白質(zhì)，因此是堿性物質(zhì)B．DNA兩條鏈上的堿基通過共價(jià)鍵連接C．蛋白質(zhì)抗原在高溫下仍然可以生效D．核酸分子水解可以得到磷酸11．核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，以下關(guān)于DNA與RNA特點(diǎn)的比較，敘述正確的是A．在細(xì)胞內(nèi)存在的主要部位相同 B．所含的五碳糖不同C．核苷酸之間的連接方式不同 D．所含的堿基相同12．下列說法不正確的是A．核苷酸是組成核酸的基本單元B．麥芽糖既能發(fā)生水解反應(yīng)又能發(fā)生銀鏡反應(yīng)C．油脂氫化后產(chǎn)生的人造脂肪中碳原子均為雜化D．由纖維素制備纖維素乙酸酯時(shí)，纖維素中的羥基發(fā)生了酯化反應(yīng)13．核酸檢測(cè)是診斷新冠肺炎的重要依據(jù)。下列關(guān)于核酸的說法正確的是A．組成核酸的基本單元是脫氧核苷酸B．核酸與蛋白質(zhì)的功能完全相同C．組成核酸的元素有C、H、O、N、PD．核酸是生物小分子化合物14．某DNA分子的片段如圖所示。下列關(guān)于該片段的說法不正確的是A．氫鍵①②是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要作用力B．該片段能使溴水和酸性高錳酸鉀溶液褪色C．胸腺嘧啶與酸或堿溶液均可反應(yīng)生成鹽D．腺嘌呤是一個(gè)五碳脫氧核糖分子15．下列說法正確的是A．所有α氨基酸都存在對(duì)映異構(gòu)體B．淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)和核苷酸都屬于高分子化合物C．以CO和為原料，通過加成反應(yīng)可合成液態(tài)烴和甲醇等有機(jī)物D．石油裂解的產(chǎn)物除了乙烯、丙烯等不飽和烴外，還含有甲烷、乙烷等16．核酸的組成元素：。17．核酸的生物功能(1)DNA主要存在于細(xì)胞核中，是的儲(chǔ)存和攜帶者。(2)RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，以DNA為模板形成，將DNA的遺傳信息翻譯并表達(dá)成具有特定功能的蛋白質(zhì)。18．DNA大量存在于細(xì)胞質(zhì)中。(_______)19．下列圖A所示的分子結(jié)構(gòu)式為某種核糖核苷酸，已知分子結(jié)構(gòu)式的左上角基團(tuán)為堿基——腺嘌呤；圖B是某核苷酸鏈?zhǔn)疽鈭D，據(jù)圖回答問題。(1)圖A中核苷酸的生物學(xué)名稱是。(2)圖A中核苷酸是構(gòu)成哪一種核酸的原料？。(3)圖B中，DNA初步水解的產(chǎn)物是，徹