2.5 核酸是遗传信息的携带者 课件 2024—2025学年高一上学期生物人教版必修1

必修1：分子与细胞 “人类基因组计划”于1990年10月1日在美国启动，总体计划为15年，至少投资30亿美元。这个被誉为“生命科学里的登月计划”的项目最终由美国、英国、法国、德国、日本和中国等六国科学家在2005年10月宣告全部完成，公布了人类基因组图谱，人体的所有基因被“一网打尽”，测定出了全部碱基顺序，清楚地掌握了全部基因在染色体上的位置、功能、结构及致病突变的情况。 中国于1999年9月积极参加到这项研究计划中，承担其中1%的任务——人类3号染色体短臂上约3000万个碱基对的测序任务。2001年8月，人类基因组“中国卷”的绘制工作宣告完成。中国是参加这项研究计划的唯一一个发展中国家，表明中国在人类基因组学研究中已进入国际领先行列。 第2 章 必修1：分子与细胞 组成细胞的分子 第5节 核酸是遗传信息的携带者 学习目标 核心素养要求 1.了解DNA与RNA在化学组成上的异同点。 2. 理解核苷酸的排列顺序与遗传信息的关系 3. 理解生物大分子以碳链作为基本骨架的原因。 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。 3.社会责任：关注DNA指纹技术在亲子鉴定和刑事侦查中的应用。 核酸是遗传信息的携带者 必修1：分子与细胞 本节目录 内容1 核酸的种类及其分布 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 内容3 生物大分子以碳链为骨架 内容聚焦 核苷酸被囊泡吸收 预习检测 预习教材P34～36，解决以下问题。 (1)核酸分类？核酸也是生物大分子，基本组成单位是什么？其结构组成？ 核酸元素组成？ (2)核酸在生物体内的分布？ (3)核苷酸种类？分类的依据？ (4)两种核苷酸含氮的碱基种类？ (5)DNA（脱氧核糖核酸）、RNA（核糖核酸）长链基本单位？ (6)DNA、RNA含有几条链？怎么形成？ (7)理解核酸储存、携带遗传信息？ 【问题探讨】 【资料】DNA指纹技术在案件侦破工作中有重要的用途。刑侦人员将从案发现场收集到的血液、头发等样品中提取的DNA，与犯罪嫌疑人的DNA进行比较，就有可能为案件的侦破提供证据。 DNA是遗传物质，携带有遗传信息，不同个体的遗传信息一般都有区别 2.DNA鉴定技术在其他方面的应用？ 1.为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息？ 6 DNA是什么？ 为什么能用于身份鉴定？ 研究人类的起源 研究不同生物的亲缘关系 无名尸骨身份鉴定 DNA鉴定技术在其他方面的应用 【问题探讨】 内容1 核酸的种类及其分布 “核酸”顾名思义，就是从细胞核中提取的具有酸性的物质，那么， 核酸究竟是什么物质？ 问题一：核酸就只是DNA吗？ 问题二：核酸就只分布在细胞核中吗？ 核酸 DNA RNA （脱氧核糖核酸） （核糖核酸） 真核细胞：主要分布在细胞核，少量在 线粒体、叶绿体 原核细胞：主要分布在拟核（环状DNA分子） 主要分布在细胞质中 【思考】所有生物体内都含有DNA和RNA吗？ 真核细胞中核酸分布情况 1.核酸的种类和及其分布 内容1 核酸的种类及其分布 细胞生物同时具有两种核酸,但DNA才是遗传物质！ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 DNA DNA病毒（大多数） RNA RNA病毒（少数） 噬菌体、天花病毒、 乙肝病毒等。 HIV、新型冠状病毒、 埃博拉病毒、烟草花叶病毒、SARS病毒、流感病毒等。 2.病毒只含一种核酸：DNA或RNA 内容1 核酸的种类及其分布 10 1． 经过实验测得衣藻DNA在细胞中的分布如下：84%在染色体中，14%在叶绿体中，1%在线粒体中，1%游离在细胞质中。这些数据说明（　　）。 A．衣藻的遗传物质主要是DNA B．衣藻DNA的主要载体是染色体 C．衣藻细胞染色体中的DNA对细胞质中的DNA有控制作用 D．衣藻染色体由DNA、蛋白质和少量RNA组成 B 习题检测 11 2．下列对核酸的叙述，不正确的是（　　） A．核酸是从细胞核中提取的具有酸性的物质 B．核酸的基本组成单位是核苷酸 C．核酸有DNA和RNA两大类 D．核酸只存在于细胞核中 D 习题检测 12 (1)组成元素： C、H、O、N、P 含氮碱基 磷酸基团 (2)小分子物质 （2种） A/G/C/T/U （5种） 1.核酸的结构层次 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 O P CH2 OH O OH H OH H H H H 碱基 磷酸 O P CH2 OH O OH H OH H OH H H 碱基 磷酸 ➊脱氧（核糖）核苷酸 ➋核糖核苷酸 A G C T A G C U （4种） （4种） （8种） 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 (3)核苷酸： DNA的组成单位： RNA的组成单位： 脱氧（核糖）核苷酸 核糖核苷酸 核苷酸的命名（含氮碱基名称+五碳糖名称+核苷酸） 脱氧核糖 磷酸 含氮碱基 A G C U A G C T 腺嘌呤核糖核苷酸 鸟嘌呤核糖核苷酸 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 尿嘧啶核糖核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 【思考】细胞中的核酸、核苷酸、碱基各有多少种？ 2、8、5 4种 4种 核糖核苷酸 脱氧核苷酸 脱氧核糖 磷酸 含氮碱基 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 O OH H H2O 磷酸二酯键 (3)核苷酸链 ➊方式： 脱水缩合 ➋化学键： 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 16 T G T C C A T G G A C A 脱氧核苷酸 脱氧核苷酸长链 立体结构 ➊DNA是由两条脱氧核苷酸链，形成双螺旋结构 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 氢键 (4)核酸 17 U G U C C A 核糖核苷酸 核糖核苷酸长链 ➋RNA是由核糖核苷酸连接成单链 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 (4)核酸 18 【小结1】比较DNA和RNA 名称 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA) 元素组成 基本组成单位 化学 组成 五碳糖 含氮碱基 无机酸 一般结构 存在 C、H、O、N、P 脱氧核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种) 脱氧核糖 核糖 T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶) A(腺嘌呤)G(鸟嘌呤)C(胞嘧啶) 磷酸 两条脱氧核苷酸链构成 一条核糖核苷酸链构成 主要在细胞核中 主要在细胞质中 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 2.核酸的水解产物： 利用酶或其它催化剂可以将DNA 、RNA进行水解 初步水解：核苷酸， 最终水解：磷酸、含氮的碱基、五碳糖。 酶 酶 初步水解 彻底 水解 脱水缩合 水解 核酸 1.核苷酸 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 【小结2】核酸与核苷酸 ➊多样性 组成核酸（DNA/RNA）的4种核苷酸的 成千上万，其 千变万化。 ➋特异性 每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的 和 是特定的。 【思考2】有没有空间结构多样性？ 没有 2.核酸分子的特点 数目 排列顺序 比例 排列顺序 【思考1】假设有一段由100个核苷酸组成的单链DNA片段，可以形成多少种DNA单链？ 4100 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 21 【思考2】何为遗传物质、遗传信息？ （1）遗传物质指的是 ; （3）遗传物质是遗传信息的载体 （2）遗传信息蕴藏在4种碱基 （脱氧核糖核苷酸）的当 中。 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 RNA （多为单链） DNA （多为双链） 排列顺序 DNA或RNA 22 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 3．核酸的功能 　　核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息，核酸分子是储存、传递遗传信息的生物大分子。 核酸是细胞内携带 的物质在生物体的 和 中具有极其重要的作用。 核酸的功能 遗传信息 遗传、变异 蛋白质的生物合成 23 【拓展】不同生物的核酸、核苷酸、碱基和遗传物质 生物种类 核酸种类 五碳糖种类 碱基种类 核苷酸种类 遗传物质 实例 病毒 细胞生物 (真核、原核) 2种 （DNA和RNA） 5种 8种 DNA 人、酵母菌、细菌等 DNA病毒 RNA病毒 1种（DNA） 1种（RNA） 4种 4种 4种 4种 DNA RNA T2噬菌体等 新冠病毒、HIV等 2种 1种 1种 （1）哺乳动物的成熟红细胞没有细胞核和众多的细胞器，也不含DNA和RNA。 （2）DNA并不都是呈链状，如质粒DNA是环状，原核生物的拟核DNA也是裸露的环状DNA分子。 注意： 内容2 核酸是由核苷酸连接而成的长链 1．核酸是遗传信息的携带者，下列有关核酸的叙述，错误的是（　　） A． DNA和RNA都能携带遗传信息 B． DNA和RNA的基本组成单位都是核苷酸 C． DNA只分布在细胞核内，RNA只分布在细胞质中 D．细胞内组成DNA的五碳糖是脱氧核糖 C 习题检测 25 　2．下列有关DNA组成情况概念图的叙述正确的是（　　） 　　 A． ①表示的碱基有5种 　　B． ②表示的是核糖 　　C． ④表示脱氧核苷酸 　　D． ④表示核糖核苷酸 C 习题检测 26 3.组成人体核酸的碱基、五碳糖、核苷酸各有多少种( ) A.5、2、8 B.4、2、2 C.5、2、6 D.4、4、8 4.人体细胞中既含DNA，又含RNA，由碱基A、C和T可以组成的核苷酸种类是 ( ) A.8种 B.5种 C.7种 D.3种 5.在玉米根毛细胞所含有的核苷酸中，含有碱基A、G、C、T的核苷酸共有（ ） A．4种 B．5种 C．7种 D．8种 A B C 习题检测 图1-1 组成细胞的主要化合物及相对含量 内容3 生物大分子以碳链为骨架 组成细胞的化合物 28 图2-4 淀粉、糖原、纤维素 图2-5 某种胰岛素 图2-6 DNA 内容3 生物大分子以碳链为骨架 【思考】细胞是由多种元素和化合物构成的。在构成细胞的化合物中，多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子。它们有什么共同之处？ 29 元素 功 能 能源物质 承担生命活动 遗传物质 储能物质 单 体 单糖 氨基酸 核苷酸 脂肪酸、甘油 多聚体 多糖 蛋白质 核酸 脂肪 每一个单体都由若干个相连的碳原子构成的碳链为骨架 生物大分子以碳链为基本骨架 不是生物大分子 内容3 生物大分子以碳链为骨架 1.生物大分子以碳链为骨架 是生命的核心元素， 考点4 生物大分子以碳链为基本骨架 碳 没有碳就没有生命 2.大分子物质的初步水解产物和彻底水解产物 物质 初步水解产物 彻底水解产物 DNA ___________ _____________________ RNA 核糖核苷酸 _________________ 蛋白质 主要是多肽 _______ 淀粉 主要是麦芽糖 _______ 脱氧核苷酸 脱氧核糖、碱基、磷酸 核糖、碱基、磷酸 氨基酸 葡萄糖 考点4 生物大分子以碳链为基本骨架 32 1.判断常考语句，澄清易混易错 (1)DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接(　　) (2)DNA和RNA的碱基组成相同，五碳糖不同(　　) (3)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同 (　　) (4)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质(　　) (5)真核生物以DNA为遗传物质，部分原核生物以RNA为遗传物质(　　) (6)核酸和蛋白质都具有物种的特异性，核苷酸和氨基酸也具有物种特异性( ) (7)细胞质基质、线粒体、叶绿体和细胞核中均有蛋白质和核酸(　　) (8)所有生物体内都存在核糖和核酸(　　) (9)组成核酸的单体是核苷酸，核苷酸的种类、数目、排列顺序、空间结 构不同导致多聚体核酸具有了分子结构多样性(　　) × × × × × × √ × × 习题检测 2.如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是（ ） A.DNA与RNA的不同点只体现在②处 B.若②为核糖，则③可以是胸腺嘧啶 C.在人类免疫缺陷病毒中核苷酸共有8种 D.人体内的③有5种，②有2种 D 习题检测 3．下图表示细胞内某些有机物的元素组成和功能关系，其中a、b代表元素，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是生物大分子，X、Y、Z、P分别为构成生物大分子的单体，下列叙述错误的是（　　） 　　 A．图中a和b表示的元素不完全相同 B．图中组成Y物质的单糖是脱氧核糖 C．图中Ⅰ在小麦种子中主要是指麦芽糖 D．图中Ⅳ可以和双缩脲试剂发生紫色反应 C 习题检测 35 3.由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a构成了化合物b，如图所示， 则叙述正确的是( ) A．若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸 B．若a为核糖，b则为DNA的基本组成单位 C．若m为尿嘧啶，则DNA中肯定不含b这种化合物 D．在人和新冠病毒体内，化合物b都含有8种 C 习题检测 4.下列关于核酸功能的叙述错误的是（ ） A.是一切生物的遗传物质 B.与生物的遗传和变异有关 C.是细胞和生物体的重要能源物质 D.能够指导蛋白质的合成 5.有3个核酸，经分析共有5种碱基，8种核苷酸，4条核苷酸链，则他们是（ ） A.一个DNA和两个RNA B.两个DNA和一个RNA C.三个DNA D.三个RNA C A 习题检测 6. 由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a构成了化合物b，如图所示，则叙述正确的是（ ） A. 若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸 B. 若a为核糖，则b为DNA的基本组成单位 C. 若m为尿嘧啶，则DNA中肯定不含b这种化合物 D. 若由b构成的核酸重要存在于细胞质中，则a为脱氧核糖 C 习题检测 磷酸 相互 连接 核酸的结构功能分布 结构 元素组成 小分子物质 C、H、O、N、P + + 五碳糖 含氮碱基 核苷酸 基本单位 A、C、G （共有） 脱水 聚合 核苷酸链 一条或 两条 核酸 DNA（多为双链） 脱氧核糖、T 核苷 RNA（多为单链） 核糖、U 分布 携带遗传信息 控制遗传、变异和蛋白质合成 功能 DNA主要分布于细胞核 RNA主要分布于细胞质 课堂总结 一、概念检测 1．核酸是遗传信息的携带者。判断下列有关核酸的组成和分布的表述是否正确。 （1）DNA和RNA的基本组成单位是核苷酸。( ) （2）核酸是生物的遗传物质，仅存在于细胞核中。( ) （3）构成DNA的单体是脱氧核苷酸。( ) ✘ ✔ ✔ 练习与应用 40 一、概念检测 2．根据组成单糖的碳原子数目，可将单糖分为五碳糖和六碳糖等，组成DNA的五碳糖是（　　） A．核糖　B．葡萄糖　C．脱氧核糖　D．麦芽糖 3．下列物质中，不是核苷酸组成成分的是（　　） A．碱基 　B．核糖 　 C．甘油 　 D．磷酸 C C 练习与应用 41 4． 豌豆叶肉细胞中的核酸，含有的碱基种类是（ 　） A． 1种　　　B． 4种　　 C． 5种　　　D． 8种 C 练习与应用 42 一、选择题 1．多糖、蛋白质、核酸等生物大分子构成了细胞生命大厦的基本框架，构成这些分子基本骨架的元素是（ 　） 　　A．C　　 B．H　　 C．O　 　D．N 2．水稻和玉米从外界吸收硝酸盐和磷酸盐，可以用于细胞内合成（ 　） 　　A．蔗糖　　B．核酸　　C．甘油　 　D．脂肪酸 B A 复习与提高 43 一、选择题 3．植物利用硝酸盐需要硝酸还原酶，缺Mn2＋的植物无法利用硝酸盐。据此，对Mn2＋的作用，正确的推测是（ 　） 　　A．对维持细胞的形态有重要作用 　　B．对维持细胞的酸碱平衡有重要作用 　　C．对调节细胞的渗透压有重要作用 　　D．Mn2＋是硝酸还原酶的活化剂 D 复习与提高 44 一、选择题 4．某同学在烈日下参加足球比赛时突然晕倒，医生根据情况判断，立即给他做静脉滴注处理。请推测，这种情况下最合理的注射液应该是（ 　） 　　A．生理盐水　　　　　B．氨基酸溶液 　　C．葡萄糖溶液　　　　D．葡萄糖生理盐水 D 复习与提高 45 5．人体摄入的糖类，有的能被细胞直接吸收，有的必须要经过水解后才能被细胞吸收。下列糖类中，能直接被细胞吸收的是（　 ） 　　A．葡萄糖　　B．蔗糖　　C．麦芽糖　　D．乳糖 6．脂质不具有的功能是（ 　） 　　A．储存能量　　　　　　B．构成膜结构 　　C．调节生理功能　　　　D．携带遗传信息 A D 复习与提高 46 7．由许多氨基酸缩合而成的肽链，经过盘曲折叠才能形成具有一定空间结构的蛋白质。下列有关蛋白质结构多样性原因的叙述，错误的是（　　） A．组成肽链的化学元素不同 　　B．肽链的盘曲折叠方式不同 　　C．组成蛋白质的氨基酸排列顺序不同 　　D．组成蛋白质的氨基酸种类和数量不同 A 复习与提高 47 8．多糖、蛋白质和核酸的基本组成单位不同，因此它们彻底水解后的产物也不同。RNA彻底水解后，得到的物质是（　　） 　　A．氨基酸、葡萄糖、含氮碱基 　　B．核糖、含氮碱基、磷酸 　　C．氨基酸、核苷酸、葡萄糖 　　D．脱氧核糖、含氮碱基、磷酸 B 复习与提高 48 二、非选择题 1．在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的生理生化变化。抗寒能力逐渐增强。下图为冬小麦在不同时期含水量变化关系图。 回答下列问题。 （1）冬小麦的含水量从9月至12月处于下降趋势，请解释原因。 复习与提高 　　冬小麦的含水量从9月至12月处于下降趋势，因为随着冬季来临，气温下降，细胞中自由水的含量显著下降有助于抵抗低温冻害。 49 回答下列问题。 （2）冬小麦的自由水下降非常快，而结合水则上升比较多，这是为什么? 复习与提高 二、非选择题 1．在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的生理生化变化。抗寒能力逐渐增强。下图为冬小麦在不同时期含水量变化关系图。 　　在寒冷的情况下，自由水可以结成冰而伤害植物，结合水则不会结冰。因此，冬季来临时，冬小麦细胞内自由水的比例逐渐降低，而结合水的比例逐渐上升，可以避免气温下降时自由水过多导致容易结冰而损害自身，这是植物适应环境的一种表现，是生物进化的结果。 50 2．人的红细胞和心肌细胞的主要成分都是蛋白质，但红细胞主要承担运输氧的作用，心肌细胞承担心脏律动作用，请从蛋白质结构的角度分析这两种细胞功能不同的主要原因。 复习与提高 蛋白质的功能是由氨基酸种类、数目和排列顺序、多肽链折叠或盘曲形成的空间结构决定的。人的红细胞承担运输氧的作用，是因为血红蛋白的结构适于运输氧；而心肌细胞主要是承担心脏律动作用，其心肌蛋白的结构适于律动。 51 3．多糖和核酸都是由许多单体组成的多聚体，试从组成二者单体种类的角度分析，为什么核酸是遗传信息的携带者，而多糖不是？ 复习与提高 构成多糖的基本单位是葡萄糖，无论多少个葡萄糖构成多糖，它的顺序没有什么变化。核酸就不同了，构成核酸的核苷酸，无论是脱氧核苷酸还是核糖核苷酸，都各含4种碱基。核酸是由核苷酸连接而成的长链，核酸分子中4种脱氧核苷酸(或核糖核苷酸)在数量、排列顺序上就会千差万别，从而能够承担起携带遗传信息的功能。因此说核酸是遗传信息的携带者，而多糖不是。 52 本讲结束，记得点个赞哦！ $$