4.3核酸-2023-2024学年高二化学同步教学讲义（人教版2019选择性必修3）

第三节 核酸 知识解读·必须会 知识点一 核酸的组成 1.核酸概述 核酸因其最早在细胞核中发现，并具有酸性而得名。核酸是生物体遗传信息的携带者，在生物体的生长、繁殖、遗传和变异等生命现象中起着重要的作用。 2.天然核酸的分类与作用 天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同，分为脱氧核糖核酸（DNA）——绝大多数生物体的遗传物质和核糖核酸（RNA）——少数生物体的遗传物质。 3.核酸的组成 核酸是一种生物大分子，相对分子质量可达上百万。核酸在酶的作用下，可以发生水解反应，通过分析核酸的水解产物，认识到核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物。核苷酸进一步水解得到磷酸和核苷，核苷继续水解得到戊糖和碱基。过程如图所示： （1）组成元素：C、H、O、N、P。 （2）基本单元：核苷酸，分为核糖核苷酸（对应的核酸是核糖核酸）和脱氧核酸（对应的核酸是脱氧核糖核酸），其结构可表示为（a代表磷酸、b代表戊糖、c代表碱基） 其中：a代表磷酸、b代表戊糖[核糖或脱氧核糖，以环状结构存在于核酸中，对应的核酸分别是核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA)]、c代表碱基[具有碱性的杂环有机化合物，RNA中的碱基主要有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U），DNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤胞嘧啶和胸腺嘧啶（T）] （3）核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子，其形成和水解过程如图所示： 知识点二 核酸的结构 1.DNA分子的双螺旋结构特点 （1）DNA分子由两条多聚核苷酸链组成，两条链平行盘绕，形成双螺旋结构核酸的空间结构。 （2）每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，碱基排列在内侧。 （3）两条链上的碱基通过氢键作用，腺嘌呤（A)与胸腺嘧啶(T）配对，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C)配对，结合成碱基对，遵循碱基互补配对原则。如图所示是碱基互补配对时形成氢键的示意图，图中的虚线表示氢键。 2.RNA的结构特点 RNA也是以核苷酸为基本构成单位，其中的戊糖和碱基与DNA中的不同，核糖替代了脱氧核糖，尿嘧啶（U）替代了胸腺嘧啶（T）。RNA分子一般呈单链状结构，比DNA分子小得多。 知识点三 核酸的生物功能 1.基因的定义 有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息，被称为基因。 2.核酸的生物功能 核酸是生物体遗传信息的载体。DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列性状。RNA参与遗传信息的传递过程。 3.DNA分子的复制 亲代DNA分子的两条链解开后作为母链模板，在酶的作用下，利用游离的核苷酸各自合成一段与母链互补的子链。最后形成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子，使核酸携带的遗传信息通过DNA复制被精确地传递给下一代，并通过控制蛋白质的合成来影响生物体特定性状的发生和发育。 4.我国在核酸研究中取得的成绩 （1）1981年，我国科学家采用有机合成与酶促合成相结合的方法，人工合成了具有生物活性的核酸分子—酵母丙氨酸转移核糖核酸。 （2）1999年，我国参与了人类基因组计划，成为参与该计划的唯一发展中国家。 （3）2002年，我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制。 热点题型·学解题 【例1】有关核酸的叙述正确的是(　　) A．核酸对生物体的生长繁殖、遗传变异等起着决定性作用，是生命活动的控制者，大量存在于细胞核中 B．核酸指挥控制着蛋白质的合成，细胞的分裂，主要存在于细胞质中 C．生物体遗传信息的载体DNA，大量存在于细胞核中，决定蛋白质的合成 D．生物体遗传信息的载体RNA，大量存在于细胞质中，控制蛋白质的合成 【变式1-1】下列概念图中所填内容正确的有 ①脱氧核苷酸       ②8种       ③5种碱基       ④脱氧核糖       ⑤脱氧核苷酸链 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 【例2】如图为DNA和RNA化学成分的比较概念图，图中阴影部分表示 (　　) A.脱氧核糖、鸟嘌呤、腺嘌呤、磷酸 B.胸腺嘧啶、腺嘌呤、胞嘧啶、磷酸 C.核糖、脱氧核糖、鸟嘌呤、磷酸 D.胞嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤、磷酸 【变式2-1】DNA与RNA完全水解后产物的特点是（ ） A．部分碱基相同，戊糖相同 B．部分碱基不同，戊糖不同 C．碱基相同，戊糖不同 D．碱基不同，戊糖相同 【例3】如图表示生物体内核酸的基本组成单元模式图，下列说法正确的是 A．若③是尿嘧啶，则此图是组成的原料 B．分子结构的多样性取决于③的种类 C．若②为脱氧核糖，则与②相连的③有五种 D．和在核苷酸上的不同点只在②方面 【变式3-1】脱氧核糖核酸的结构片段如下图：(其中以…或者……表示氢键) 它在酶和稀盐酸中可以逐步发生水解，下列关于该高分子的说法不正确的是 A．完全水解产物中，含有磷酸、戊糖和碱基 B．完全水解产物的单