4.3 核酸 -【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（人教版2019选择性必修3）

第4章 生物高分子 第三节　核酸 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.能辨识核糖核酸、脱氧核糖核酸中的磷酯键，能基于氢键分析碱基的配对原理。能说明核糖核酸、脱氧核糖核酸对于生命遗传的意义。 2.了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。认识核酸的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。 重点：核糖核酸、脱氧核糖核酸的结构。 难点：核糖核酸、脱氧核糖核酸的性质。 一、核酸的组成 1．核酸的分类 分类依据：根据组成中所含戊糖的不同。 2．核酸的组成 (1)基本单元：核苷酸。 核苷酸由磷酸、戊糖和碱基结合而成。核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物，是一种生物大分子。 核酸在酶的作用下，可以发生水解反应，过程如图所示： (2)戊糖 (3)碱基 碱基是具有碱性的杂环有机化合物，主要有： 【归纳总结】 1．DNA和RNA的对比 组成 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA) 磷酸 都含有 核苷 戊糖 脱氧核糖 核糖 碱 基 相同 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C) 不同 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U) 2.核酸的形成 二、核酸的结构和生物功能 1．核酸的结构 (1)DNA ①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。核苷酸之间通过磷酯键连接。 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。 ③两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则，通过氢键结合成碱基对，腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对。 (2)RNA ①一般呈单链状结构，比DNA分子小得多。 ②与DNA对比，核糖替代脱氧核糖，尿嘧啶(U)替代胸腺嘧啶(T)。 2．核酸的生物功能 (1)基因：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分子上的基因决定生物体的一系列性状。RNA参与遗传信息的传递过程。核酸携带的遗传信息通过DNA的复制被精确地传递给下一代，通过控制蛋白质的合成来影响生物体的性状。 (3)我国在核酸研究中取得的成绩 ①1981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。 ②1999年，我国参与了人类基因组计划，成为参与该项计划的唯一发展中国家。 ③2002年，我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)DNA是生物体遗传信息的载体、蛋白质合成的模板(　　) (2)RNA主要存在于细胞核中，它根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成(　　) (3)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(　　) (4)DNA分子每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在内侧，碱基排列在外侧(　　) (5)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，脱氧核糖替代了核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)(　　) 【答案】(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× ►问题一 核酸的组成 【典例1】下列有关核酸的叙述正确的是(　　) 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等元素组成的小分子有机物 C．核酸是生物的遗传物质 D．组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸 【答案】C 【解析】一般来说，病毒由核酸和蛋白质组成，A不正确；核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的有机高分子，B不正确；核酸按戊糖的不同分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类，其中DNA的基本单位是脱氧核苷酸，D不正确。 【变式1-1】下列关于核酸的结构和性质说法正确的是(　　) A．天然核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸 B．组成核酸的元素是C、H、O、N C．核酸水解的最终产物是氨基酸 D．人们跑步后肌肉酸痛是因为产生了核酸 【答案】A 【解析】天然核酸根据其组成中戊糖的不同，分为核糖核酸和脱氧核糖核酸，故A正确；核酸是有机高分子，组成核酸的主要元素是C、H、O、N、P等，故B错误；核酸是由核苷酸聚合形成的高分子，水解的最终产物是磷酸、戊糖和碱基，故C错误；人们跑步后肌肉酸痛是因为产生了乳酸，不是核酸，故D错误。 ►问题二 核酸的结构 【典例2】如图表示DNA分子结构中的一部分，其中连接碱基A与T的是(　　) A．肽键 B．氢键 C．磷酯键 D．二硫键 【答案】B 【解析】DNA分子结构中不存在肽键，A错误；DNA分子结构中连接碱基A与T的是氢键，B正确；DNA分子结构中连接脱氧核苷酸的是磷酸二酯键，C错误；DNA分子结构中不存在二硫键，D错误。 【变式2-1】DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要作用，从案发现场提取DNA样品，可为案件侦破提供证据，其中的生物学原理是(　　) A．不同人体内的DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同 B．不同人体内的DNA所含的戊糖和磷酸不同 C．不同人体内的DNA所含的碱基种类不同 D．不同人体内的DNA的空间结构不同 【答案】A 【解析】遗传信息储存在碱基对的排列顺序中，也就是所含的脱氧核苷酸的排列顺序，DNA指纹法可为案件侦破提供证据的原理是人与人之间的遗传信息不同，故A正确；不同人体内的DNA所含的戊糖和磷酸相同，故B错误；不同人体内的DNA所含的碱基种类相同，都是A、T、C、G，故C错误；不同人体内DNA的空间结构都是双螺旋结构，故D错误。 【变式2-2】如图表示的是组成某种核酸的基本单元，下列有关叙述错误的是(　　) A．该物质是组成RNA的基本单元 B．该物质仅含有C、H、O、N、P五种元素 C．图中碱基可能是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶或胸腺嘧啶 D．该物质组成的核酸参与遗传信息的传递过程 【答案】C 【解析】题图中物质含有磷酸、核糖和碱基，为核糖核苷酸，是组成RNA的基本单元，A项正确；核糖核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P，B项正确；核糖核苷酸中不含胸腺嘧啶，C项错误；RNA参与遗传信息的传递过程，D项正确。 ►问题三 核酸的生物功能 【典例3】人类首次合成的具有生命活性的蛋白质是(　　) A．美国有机化学家合成的叶绿素 B．中国有机化学家合成的结晶牛胰岛素 C．日本化学家合成的嘧啶类物质 D．俄国科学家合成的核糖核酸类物质 【答案】B 【解析】叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，是一类含脂的色素家族，不属于蛋白质，A项错误；结晶牛胰岛素是具有生物活性的蛋白质，由中国有机化学家在世界上首次合成， B项正确；嘧啶类物质是一种碱性含氮杂环有机化合物，不属于蛋白质，C项错误；核糖核酸不属于蛋白质，D项错误。 【变式3-1】下列说法不正确的是(　　) A．组成天然蛋白质的氨基酸几乎都是α-氨基酸 B．利用盐析可以分离和提纯蛋白质 C．有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息 D．DNA主要存在于细胞核中，它根据RNA提供的信息控制体内蛋白质的合成 【答案】D 【解析】盐析不改变蛋白质的生理活性，只是使其暂时失去溶解性，利用多次盐析和溶解可分离、提纯蛋白质，故B正确；RNA主要存在于细胞质中，根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成，故D错误。 【变式3-2】检测病毒特异序列的方法最常见的是荧光定量PCR(聚合酶链式反应)。因PCR模板仅为DNA，因此在进行PCR前，应将病毒核酸(RNA)逆转录为DNA，再进行扩增并检测。图示是PCR的示例，其中“三磷酸碱基脱氧核苷酸”是PCR扩增所需的基础原料；“引物”是病毒RNA特异序列片段。下列有关核酸的说法错误的是(　　) A．核酸是一种生物大分子，可发生水解反应得到核苷酸 B．脱氧核糖核苷酸是RNA的基本单元 C．病毒核酸(RNA)逆转录为DNA时需要特定的碱基进行配对 D．整个PCR过程离不开酶的催化 【答案】B 【解析】核酸是一种生物大分子，可以发生水解反应生成核苷酸，A正确；脱氧核糖核苷酸是DNA的基本单元，核糖核苷酸是RNA的基本单元，B错误；RNA逆转录为DNA时，需要的原料应该是4种游离的脱氧核苷酸(胞嘧啶脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、腺嘌呤脱氧核苷酸)，所以需要特定的碱基进行配对，C正确；PCR过程中，必须使用DNA聚合酶，D正确。 1．构成DNA分子的4种脱氧核糖核苷酸的不同取决于 A．五碳糖的不同 B．碱基的种类 C．磷酸分子的多少 D．碱基对的排列顺序 【答案】B 【解析】核酸根据五碳糖的不同分为DNA和RNA，DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，根据碱基不同，脱氧核糖核苷酸可分为4种。故构成DNA分子的4种脱氧核糖核苷酸的不同取决于碱基的种类。 答案选B。 2．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。下列不属于核酸组成元素的是 A．碳 B．氧 C．硫 D．磷 【答案】C 【解析】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，根据结合的物质分析得到核酸中含有C、H、O、N、P等元素，不含有硫；故C符合题意。 3．核酸因其最早在细胞核中发现，且有酸性而得名。下列不属于核酸水解产物的是 A．核苷酸 B．碳酸 C．戊糖 D．碱基 【答案】B 【解析】核酸水解产物是核苷酸，核苷酸水解产物是磷酸与核苷，核苷水解产物是戊糖和各种碱基，故B符合；故选B。 4．病毒核酸采样管中的红色液体是一种样本保护液，其中含有胍盐，作用于病毒核酸保存。已知胍是有机一元碱，碱性与氢氧化钠相近；胍盐易水解为氨和尿素。以下说法错误的是 A．核酸和蛋白质都是生物大分子 B．核酸水解最终产物中含有磷酸、六碳糖和碱基 C．胍保存不当时易吸收空气中的CO2而变质 D．合理使用尿素可以促进农作物的生长，提高粮食产量 【答案】B 【解析】A．核酸和蛋白质都是生物大分子，A正确； B．核酸水解产物中含有磷酸、戊糖和碱基，戊糖为五碳糖，B错误； C．由题中信息可知胍的碱性与氢氧化钠相近，所以保存不当易吸收空气中的CO2而变质，C正确； D．化肥都不可以过度使用，D正确；故选B。 5．DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要作用，从案发现场提取DNA样品，可为案件侦破提供证据，其中的生物学原理是 A．不同人体内的DNA所含的碱基种类不同 B．不同人体内的DNA所含的戊糖和磷酸不同 C．不同人体内的DNA的空间结构不同 D．不同人体内的DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同 【答案】D 【解析】A．不同人体内的DNA所含的碱基种类相同，都是A、T、C、G，A项错误； B．不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸相同，B项错误； C．不同人体内DNA的空间结构都是双螺旋结构，C项错误； D．遗传信息储藏在碱基对的排列顺序中，也就是所含的脱氧核苷酸的排列顺序，DNA指纹可为案件侦破提供证据的原理是人与人之间的遗传信息不同，D项正确；故选D。 6．生物体内的循环如图所示，下列说法错误的是 A．一定条件下，和均能与盐酸反应 B．一定条件下，和均能水解生成磷酸和戊糖等物质 C．和中均含有酰胺基 D．转化为的反应属于取代反应 【答案】C 【解析】A．和均含有氨基，一定条件下，和均能与盐酸反应，故A正确； B．由和的结构简式可知，一定条件下，和均能水解生成磷酸和戊糖等物质，故B正确； C． 和中均不含有酰胺基，故C错误； D． 由和的结构简式可知，与一分子磷酸发生取代反应转化为，同时生成一分子水，故D正确；故选C。 7．腺嘌呤核苷酸是生产核酸类药物的中间体，其分子结构如图所示。下列有关说法正确的是 A．能发生消去反应和加成反应 B．所有中心原子均采取杂化 C．水解生成的碱基的分子式为 D．水解生成的戊糖的核磁共振氢谱有7组峰 【答案】A 【解析】A．分子中含有羟基和大π键，可以发生消去和加成反应，A正确； B．部分C、N原子采取杂化，B错误； C．腺嘌呤核苷酸水解生成的碱基是腺嘌呤，分子式为，C错误； D．腺嘌呤核苷酸水解生成的戊糖是核糖，核磁共振氢谱有9组峰，D错误；故选A。 8．某病毒由蛋白质和核酸组成，下图为该病毒及组成蛋白质和核酸的片段结构。下列有关蛋白质和核酸的叙述错误的是 A．蛋白质、核酸都是生物大分子，属于混合物 B．具有一级结构的蛋白质分子主要通过共价键使肽链形成特定的二级结构 C．使用浓硝酸并加热一般可以区分蛋白质和核酸溶液 D．X射线衍射技术可用于有机物（特别是复杂的生物大分子）晶体结构的测定 【答案】B 【解析】A．蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的生物大分子，核酸是由核苷酸单体形成的聚合物，两者均属于生物大分子，且为混合物，A正确； B．由图可知，具有一级结构的蛋白质分子主要通过氢键使肽链形成特定的二级结构，B错误； C．蛋白质和核酸溶液中加入浓硝酸并加热，蛋白质溶液会生成黄色沉淀，核酸无现象，因此可以使用浓硝酸并加热可以区分蛋白质和核酸，C正确； D．X射线衍射技术是最有效的测定晶体结构的技术，因此可以用于有机化合物，特别是复杂的生物大分子晶体结构的测定，D正确；故选B。 9．同学们知道核酸采样管中的红色液体是什么吗？它是一种样本保护液。它们可以裂解蛋白，保护并释放出核酸。其中胍盐，是病毒核酸保存液的重要成分之一。胍是一元碱，碱性与氢氧化钠相近。胍在碱性条件下不稳定，易水解为氨和尿素。保存液的红色是因为其中添加了一种叫酚红的指示剂，酚红遇碱显红色。以下说法错误的是 A．核酸和蛋白质都是高分子化合物 B．核酸水解产物中含有磷酸，葡萄糖和碱基 C．尿素是一种重要的化肥，可以促进农作物的生长，提高产量，但是也不要过度使用 D．我们常见的指示剂酚酞石蕊、甲基橙都是有机物 【答案】B 【解析】A．核酸和蛋白质都是高分子化合物，A选项正确。 B．核酸水解产物中含有磷酸，戊糖和碱基，B选项错误。 C．化肥都不可以过度使用，C选项正确。 D．我们常见的指示剂酚酞，石蕊，甲基橙都是有机物，D选项正确。故选B。 10．如图表示生物体内核酸的基本组成单元模式图，下列说法不正确的是 A．DNA和RNA在核苷酸上的不同点在②③方面 B．若③是尿嘧啶；则此图是组成RNA的原料 C．若②为脱氧核糖， 则与②相连的③有 4种 D．DNA分子结构的多样性取决于③的种类多样性 【答案】D 【解析】A．DNA和RNA在核苷酸上的不同点除了在②五碳糖（核糖和脱氧核糖）方面不同外，在③含氮碱基(A、T、G、C或A、U、G、C) 方面也不完全相同，故A正确； B．尿嘧啶是RNA特有的碱基，若③是尿嘧啶，则此图是组成RNA的原料，故B正确； C．若②为脱氧核糖，则题图中的核苷酸为构成DNA的脱氧核苷酸，人体内与②脱氧核糖相连的③含氮碱基有四种 (A、T、G、C)，故C正确； D． DNA分子结构的多样性取决于4种③含氮碱基排列顺序的多样性，故D错误；故选D. 11．脱氧核糖核酸(DNA)分子的局部结构示意图如下，它是由脱氧核糖、磷酸及碱基形成脱氧核糖核苷酸后，脱氧核糖核苷酸聚合成脱氧核糖核苷酸链进而形成的。    下列说法不正确的是 A．磷酸与脱氧核糖分子通过醚键结合 B．碱基分子在形成脱氧核糖核苷酸时均断N-H键 C．脱氧核糖、磷酸、碱基通过分子间脱水形成脱氧核糖核苷酸 D．碱基G与C、A与T互补配对原则的原因是氢键数目最多、结构最稳定 【答案】A 【解析】A．由图可知，磷酸与脱氧核糖分子通过磷酸酯键结合在一起的，A错误； B．由图可知，碱基和脱氧核糖核苷酸是紧密相连的，它们之间通过N-糖苷键连接，则碱基分子在形成脱氧核糖核苷酸时均断N-H键，B正确； C．碱基与脱氧核糖通过脱水缩合形成核苷，核苷分子中五碳糖上的羟基与磷酸脱水，通过磷酯键结合形成核苷酸，C正确； D．碱基之间形成的氢键数目越多，结构越稳定，故碱基G与C、A与T互补配对原则的原因是氢键数目最多、结构最稳定，D正确；故选A。 12．下图为DNA分子的局部结构示意图。下列说法不正确的是 A．DNA是一种生物大分子，分子中四种碱基均含N—H键 B．脱氧核糖分子、磷酸分子、碱基可通过脱水形成脱氧核糖核苷酸分子 C．-NH2氮原子能提供孤电子对与H+的空轨道形成配位键，因此能与酸反应 D．图中虚线表示碱基互补配对(A和T、C和G)时形成的化学键 【答案】D 【解析】A．生物大分子是指生物体细胞内存在的蛋白质、核酸、多糖等大分子，DNA是一种生物大分子，分子中四种碱基均含N—H键，A正确； B．脱氧核糖分子、磷酸分子、碱基可通过脱水形成脱氧核糖核苷酸分子，B正确； C．-NH2氮原子能提供孤电子对与H+的空轨道形成配位键-NH，因此能与酸反应，C正确； D．由图可知虚线表示碱基互补配对(A和T、C和G)时形成的氢键，不属于化学键，D错误；故选D。 13．冠状病毒(如图)由蛋白质和核酸组成，核酸由核苷酸组成。核苷酸的单体由五碳糖、磷酸基和含氮碱基构成。下列说法错误的是    A．核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的小分子有机物 B．溶液用作消毒剂，是因为能使病毒蛋白变性 C．蛋白质的一级结构与氨基酸的排列顺序有关 D．所有分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶分子数相等，鸟嘌呤与胞嘧啶的分子数相等 【答案】A 【解析】A．核酸是由等元素组成的生物大分子，A错误； B．溶液用作消毒剂，是因为具有强氧化性，能使病毒蛋白变性，B正确； C．蛋白质分子中氨基酸单体的排列顺序是蛋白质的一级结构，C正确； D．碱基按腺嘌呤与胸腺嘧啶、鸟嘌呤与胞嘧啶互补配对，即腺嘌呤与胸腺嘧啶数目相等、鸟嘌呤与胞嘧啶分子数相等，D正确；故选A。 14．核酸是一类生物大分子，关于核酸的说法正确的是 A．核酸在酶的催化下水解可以得到核苷和戊糖 B．DNA两条链上的碱基通过形成氢键进行互补配对 C．核苷酸是磷酸与戊糖脱水形成的酯 D．腺嘌呤分子中的碳原子与氮原子杂化方式完全相同 【答案】B 【解析】A．核酸水解得到磷酸和核苷，核苷水解得到戊糖和碱基，其中戊糖有脱氧核糖和核糖，故A错误； B．DNA分子由两条多聚核苷酸链组成，每条链中的脱氧核糖与磷酸之间通过磷脂键连接，两条链上的碱基之间都是通过氢键而连接，故B正确； C．碱基与戊糖缩合形成核苷，核苷与磷酸缩合形成核苷酸，故C错误； D．腺嘌呤分子中六元环中的N原子为sp2杂化，-NH2中N原子为sp3杂化，C原子为双键的连接方式，因此只有sp2杂化的方式，故D错误；故选B。 15．胸腺嘧啶是DNA中的碱基之一，是合成多种药物的关键中间体。胸腺嘧啶可用化合物M与N反应合成，转化关系如下。 已知N的质谱图中分子离子峰的质荷比数值为60，下列说法正确的是 A．胸腺嘧啶可与脱氧核糖缩合形成脱氧核糖核苷酸 B．M的核磁共振氢谱有3组峰 C．N的结构简式为 D．生成物中胸腺嘧啶和水的化学计量比为1：1 【答案】C 【分析】N的质谱图中分子离子峰的质荷比数值为60，N的相对分子质量为60，根据反应物和生成物知，该反应为取代反应，M中C=O键、羧基和N中氨基发生取代反应生成，则N为H2NCONH2。 【解析】A．胸腺嘧啶可与脱氧核糖缩合形成脱氧核糖核苷，脱氧核糖核和磷酸反应生成脱氧核糖核苷酸，A错误； B．M中含有4种氢原子，所以M的核磁共振氢谱有4组峰，B错误； C．通过以上分析知，N为CO（NH2）2，C正确； D．该反应方程式为，所以胸腺嘧啶和水的化学计量比为1：2，D错误；故选C。 16．DNA分子的局部结构如图所示。DNA长链是按碱基互补配对原则形成双螺旋结构，A为腺嘌呤、T为胸腺嘧啶。（已知嘌呤为平面结构）。下列说法错误的是 A．T能发生水解反应 B．碱基互补配对时通过氢键相连 C．嘌呤分子中N原子的杂化方式有和 D．A中①号氮原子比②号氮原子更易形成配位键 【答案】C 【解析】A．由结构简式可知，T分子中含有的肽键能在酸性条件或碱性条件下发生水解反应生成盐，故A正确； B．由结构简式可知，该结构中碱基互补配对时通过氢键相连，故B正确； C．嘌呤分子中N原子的价层电子对均为3对，杂化方式为sp2，故C错误； D．结合A的结构，①N原子更容易给出孤电子对，更易形成配位键，故D正确；故选C。 17．D-2-脱氧核糖是生物遗传物质的主要成分，可发生如图转化。下列说法错误的是 A．D-2-脱氧核糖可发生取代、消去、氧化反应 B．D-2-脱氧核糖转化为β-D-2-脱氧核糖的过程是一个取代反应 C．D-2-脱氧核糖与β-D-2-脱氧核糖互为同分异构体 D．D-2-脱氧核糖转化为β-D-2-脱氧核糖后，碳原子的杂化方式发生了改变 【答案】B 【解析】A．D-2-脱氧核糖含有羟基可以发生取代反应和氧化反应，羟基所连碳原子的相邻碳原子上有氢原子可以发生消去反应，故A正确； B．D-2-脱氧核糖转化为β-D-2-脱氧核糖的过程中醛基转化为羟基，该反应为加成反应，故B错误； C．D-2-脱氧核糖与β-D-2-脱氧核糖的分子式相同，都是C5H10O4，结构式不同，互为同分异构体，故C正确； D．D-2-脱氧核糖中含有醛基和亚甲基，碳原子的杂化方式为sp2和sp3，β-D-2脱氧核糖中都是饱和碳原子，碳原子的杂化方式只有sp3，D-2-脱氧核糖转化为β-D-2脱氧核糖后，碳原子的杂化方式改变，故D正确； 答案选B。 18．下图是核酸的某一结构片段，下列说法错误的是 A．该结构片段在一定条件下可与盐酸反应 B．该结构片段可以发生加成反应和取代反应 C．核酸分子间可以形成氢键 D．该结构片段中含有4个手性碳原子 【答案】D 【解析】A．该结构片段含有氨基，在一定条件下可与盐酸反应，A不符合题意； B．该结构片段含有碳碳双键可以发生加成反应，该结构片段中含有酰胺基，可以发生取代反应，B不符合题意； C．核酸分子中含O-H键，分子间可以形成氢键，C不符合题意； D．该结构片段中含有3个手性碳原子如图所示(画*)，D符合题意；故选D。 19．是细胞生命活动所需能量的直接来源，也是生物体内重要的能量转换中间体。 则下列说法正确的是 A．分子中磷酸与磷酸之间则形成磷酯键 B．分子中有高能磷酸键 C．反应是一个任意温度自发的反应 D．具有酸性，不具有碱性 【答案】C 【解析】A．分子中磷酸与磷酸之间则形成磷酸键，A错误； B．分子简式A-P~P~P，“-”代表普通磷酸键，“~”代表高能磷酸键，分子中有高能磷酸键，B错误； C．ATP 是一种高度不稳定的分子，反应在任意温度下能自发进行，C正确； D．中与P原子相连的羟基氢能电离出来，具有酸性，含氨基，具有碱性，D错误；故选C。 20．DNA中碱基通过氢键配对结合形成双螺旋结构，下图表示腺嘌呤(A)核苷酸与胸腺嘧啶(T)核苷酸的结构，下列说法正确的是 A．简单氢化物的键角：C>P>N>O B．腺嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸水解后均能生成H3PO3 C．胸腺嘧啶核苷酸含有的所有元素中电负性最高的是O D．腺嘌呤核苷酸与胸腺嘧啶核苷酸中形成的氢键分别为N—H…O和O—H…N 【答案】C 【解析】A．CH4、NH3、PH3、H2O的中心原子价层电子对数均为4，中心原子均为sp3杂化，CH4的中心原子没有孤电子对，则空间构型为正四面体，NH3、PH3中心原子有1对孤电子对，则空间构型为三角锥形，H2O中心原子有2对孤电子对，则空间构型为V字形；孤电子对和成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，排斥力越大键角越小。电负性N＞P所以键角大小：NH3＞PH3，则简单氢化物的键角大小顺序应该为CH4>NH3>PH3>H2O，A错误； B．腺嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸存在磷酸酯基，水解后应该生成H3PO4，B错误; C．胸腺嘧啶核苷酸所有元素中氧元素的非金属性最强，电负性最高的是O，C正确； D．DNA中碱基通过氢键配对结合形成双螺旋结构，腺嘌呤核苷酸与胸腺嘧啶核苷酸中形成的氢键分别为N-H…O和N-H…N，如图中所示①②，D错误; 故选C。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4章 生物高分子 第三节　核酸 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.能辨识核糖核酸、脱氧核糖核酸中的磷酯键，能基于氢键分析碱基的配对原理。能说明核糖核酸、脱氧核糖核酸对于生命遗传的意义。 2.了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。认识核酸的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。 重点：核糖核酸、脱氧核糖核酸的结构。 难点：核糖核酸、脱氧核糖核酸的性质。 一、核酸的组成 1．核酸的分类 分类依据：根据组成中所含 的不同。 2．核酸的组成 (1)基本单元：核苷酸。 核苷酸由 、 和 结合而成。核酸是由许多 单体形成的聚合物，是一种 。 核酸在酶的作用下，可以发生水解反应，过程如图所示： (2)戊糖 (3)碱基 碱基是具有碱性的杂环有机化合物，主要有： 【归纳总结】 1．DNA和RNA的对比 组成 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA) 磷酸 都含有 核苷 戊糖 脱氧核糖 核糖 碱 基 相同 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C) 不同 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U) 2.核酸的形成 二、核酸的结构和生物功能 1．核酸的结构 (1)DNA ①由两条 链组成，两条链平行盘绕，形成 。核苷酸之间通过 连接。 ②每条链中的 和 交替连接，排列在外侧，碱基排列在内侧。 ③两条链上的碱基遵循 原则，通过 结合成碱基对，腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对。 (2)RNA ①一般呈 结构，比DNA分子小得多。 ②与DNA对比，核糖替代脱氧核糖，尿嘧啶(U)替代胸腺嘧啶(T)。 2．核酸的生物功能 (1)基因：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 的载体。DNA分子上的 生物体的一系列性状。RNA参与遗传信息的传递过程。核酸携带的遗传信息通过DNA的 被精确地传递给下一代，通过控制 的合成来影响生物体的性状。 (3)我国在核酸研究中取得的成绩 ①1981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。 ②1999年，我国参与了 计划，成为参与该项计划的唯一发展中国家。 ③2002年，我国科学家完成了 的绘制。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)DNA是生物体遗传信息的载体、蛋白质合成的模板(　　) (2)RNA主要存在于细胞核中，它根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成(　　) (3)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(　　) (4)DNA分子每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在内侧，碱基排列在外侧(　　) (5)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，脱氧核糖替代了核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)(　　) ►问题一 核酸的组成 【典例1】下列有关核酸的叙述正确的是(　　) 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等元素组成的小分子有机物 C．核酸是生物的遗传物质 D．组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸 【变式1-1】下列关于核酸的结构和性质说法正确的是(　　) A．天然核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸 B．组成核酸的元素是C、H、O、N C．核酸水解的最终产物是氨基酸 D．人们跑步后肌肉酸痛是因为产生了核酸 ►问题二 核酸的结构 【典例2】如图表示DNA分子结构中的一部分，其中连接碱基A与T的是(　　) A．肽键 B．氢键 C．磷酯键 D．二硫键 【变式2-1】DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要作用，从案发现场提取DNA样品，可为案件侦破提供证据，其中的生物学原理是(　　) A．不同人体内的DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同 B．不同人体内的DNA所含的戊糖和磷酸不同 C．不同人体内的DNA所含的碱基种类不同 D．不同人体内的DNA的空间结构不同 【变式2-2】如图表示的是组成某种核酸的基本单元，下列有关叙述错误的是(　　) A．该物质是组成RNA的基本单元 B．该物质仅含有C、H、O、N、P五种元素 C．图中碱基可能是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶或胸腺嘧啶 D．该物质组成的核酸参与遗传信息的传递过程 ►问题三 核酸的生物功能 【典例3】人类首次合成的具有生命活性的蛋白质是(　　) A．美国有机化学家合成的叶绿素 B．中国有机化学家合成的结晶牛胰岛素 C．日本化学家合成的嘧啶类物质 D．俄国科学家合成的核糖核酸类物质 【变式3-1】下列说法不正确的是(　　) A．组成天然蛋白质的氨基酸几乎都是α-氨基酸 B．利用盐析可以分离和提纯蛋白质 C．有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息 D．DNA主要存在于细胞核中，它根据RNA提供的信息控制体内蛋白质的合成 【变式3-2】检测病毒特异序列的方法最常见的是荧光定量PCR(聚合酶链式反应)。因PCR模板仅为DNA，因此在进行PCR前，应将病毒核酸(RNA)逆转录为DNA，再进行扩增并检测。图示是PCR的示例，其中“三磷酸碱基脱氧核苷酸”是PCR扩增所需的基础原料；“引物”是病毒RNA特异序列片段。下列有关核酸的说法错误的是(　　) A．核酸是一种生物大分子，可发生水解反应得到核苷酸 B．脱氧核糖核苷酸是RNA的基本单元 C．病毒核酸(RNA)逆转录为DNA时需要特定的碱基进行配对 D．整个PCR过程离不开酶的催化 1．构成DNA分子的4种脱氧核糖核苷酸的不同取决于 A．五碳糖的不同 B．碱基的种类 C．磷酸分子的多少 D．碱基对的排列顺序 2．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。下列不属于核酸组成元素的是 A．碳 B．氧 C．硫 D．磷 3．核酸因其最早在细胞核中发现，且有酸性而得名。下列不属于核酸水解产物的是 A．核苷酸 B．碳酸 C．戊糖 D．碱基 4．病毒核酸采样管中的红色液体是一种样本保护液，其中含有胍盐，作用于病毒核酸保存。已知胍是有机一元碱，碱性与氢氧化钠相近；胍盐易水解为氨和尿素。以下说法错误的是 A．核酸和蛋白质都是生物大分子 B．核酸水解最终产物中含有磷酸、六碳糖和碱基 C．胍保存不当时易吸收空气中的CO2而变质 D．合理使用尿素可以促进农作物的生长，提高粮食产量 5．DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要作用，从案发现场提取DNA样品，可为案件侦破提供证据，其中的生物学原理是 A．不同人体内的DNA所含的碱基种类不同 B．不同人体内的DNA所含的戊糖和磷酸不同 C．不同人体内的DNA的空间结构不同 D．不同人体内的DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同 6．生物体内的循环如图所示，下列说法错误的是 A．一定条件下，和均能与盐酸反应 B．一定条件下，和均能水解生成磷酸和戊糖等物质 C．和中均含有酰胺基 D．转化为的反应属于取代反应 7．腺嘌呤核苷酸是生产核酸类药物的中间体，其分子结构如图所示。下列有关说法正确的是 A．能发生消去反应和加成反应 B．所有中心原子均采取杂化 C．水解生成的碱基的分子式为 D．水解生成的戊糖的核磁共振氢谱有7组峰 8．某病毒由蛋白质和核酸组成，下图为该病毒及组成蛋白质和核酸的片段结构。下列有关蛋白质和核酸的叙述错误的是 A．蛋白质、核酸都是生物大分子，属于混合物 B．具有一级结构的蛋白质分子主要通过共价键使肽链形成特定的二级结构 C．使用浓硝酸并加热一般可以区分蛋白质和核酸溶液 D．X射线衍射技术可用于有机物（特别是复杂的生物大分子）晶体结构的测定 9．同学们知道核酸采样管中的红色液体是什么吗？它是一种样本保护液。它们可以裂解蛋白，保护并释放出核酸。其中胍盐，是病毒核酸保存液的重要成分之一。胍是一元碱，碱性与氢氧化钠相近。胍在碱性条件下不稳定，易水解为氨和尿素。保存液的红色是因为其中添加了一种叫酚红的指示剂，酚红遇碱显红色。以下说法错误的是 A．核酸和蛋白质都是高分子化合物 B．核酸水解产物中含有磷酸，葡萄糖和碱基 C．尿素是一种重要的化肥，可以促进农作物的生长，提高产量，但是也不要过度使用 D．我们常见的指示剂酚酞石蕊、甲基橙都是有机物 10．如图表示生物体内核酸的基本组成单元模式图，下列说法不正确的是 A．DNA和RNA在核苷酸上的不同点在②③方面 B．若③是尿嘧啶；则此图是组成RNA的原料 C．若②为脱氧核糖， 则与②相连的③有 4种 D．DNA分子结构的多样性取决于③的种类多样性 11．脱氧核糖核酸(DNA)分子的局部结构示意图如下，它是由脱氧核糖、磷酸及碱基形成脱氧核糖核苷酸后，脱氧核糖核苷酸聚合成脱氧核糖核苷酸链进而形成的。    下列说法不正确的是 A．磷酸与脱氧核糖分子通过醚键结合 B．碱基分子在形成脱氧核糖核苷酸时均断N-H键 C．脱氧核糖、磷酸、碱基通过分子间脱水形成脱氧核糖核苷酸 D．碱基G与C、A与T互补配对原则的原因是氢键数目最多、结构最稳定 12．下图为DNA分子的局部结构示意图。下列说法不正确的是 A．DNA是一种生物大分子，分子中四种碱基均含N—H键 B．脱氧核糖分子、磷酸分子、碱基可通过脱水形成脱氧核糖核苷酸分子 C．-NH2氮原子能提供孤电子对与H+的空轨道形成配位键，因此能与酸反应 D．图中虚线表示碱基互补配对(A和T、C和G)时形成的化学键 13．冠状病毒(如图)由蛋白质和核酸组成，核酸由核苷酸组成。核苷酸的单体由五碳糖、磷酸基和含氮碱基构成。下列说法错误的是    A．核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的小分子有机物 B．溶液用作消毒剂，是因为能使病毒蛋白变性 C．蛋白质的一级结构与氨基酸的排列顺序有关 D．所有分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶分子数相等，鸟嘌呤与胞嘧啶的分子数相等 14．核酸是一类生物大分子，关于核酸的说法正确的是 A．核酸在酶的催化下水解可以得到核苷和戊糖 B．DNA两条链上的碱基通过形成氢键进行互补配对 C．核苷酸是磷酸与戊糖脱水形成的酯 D．腺嘌呤分子中的碳原子与氮原子杂化方式完全相同 15．胸腺嘧啶是DNA中的碱基之一，是合成多种药物的关键中间体。胸腺嘧啶可用化合物M与N反应合成，转化关系如下。 已知N的质谱图中分子离子峰的质荷比数值为60，下列说法正确的是 A．胸腺嘧啶可与脱氧核糖缩合形成脱氧核糖核苷酸 B．M的核磁共振氢谱有3组峰 C．N的结构简式为 D．生成物中胸腺嘧啶和水的化学计量比为1：1 16．DNA分子的局部结构如图所示。DNA长链是按碱基互补配对原则形成双螺旋结构，A为腺嘌呤、T为胸腺嘧啶。（已知嘌呤为平面结构）。下列说法错误的是 A．T能发生水解反应 B．碱基互补配对时通过氢键相连 C．嘌呤分子中N原子的杂化方式有和 D．A中①号氮原子比②号氮原子更易形成配位键 17．D-2-脱氧核糖是生物遗传物质的主要成分，可发生如图转化。下列说法错误的是 A．D-2-脱氧核糖可发生取代、消去、氧化反应 B．D-2-脱氧核糖转化为β-D-2-脱氧核糖的过程是一个取代反应 C．D-2-脱氧核糖与β-D-2-脱氧核糖互为同分异构体 D．D-2-脱氧核糖转化为β-D-2-脱氧核糖后，碳原子的杂化方式发生了改变 18．下图是核酸的某一结构片段，下列说法错误的是 A．该结构片段在一定条件下可与盐酸反应 B．该结构片段可以发生加成反应和取代反应 C．核酸分子间可以形成氢键 D．该结构片段中含有4个手性碳原子 19．是细胞生命活动所需能量的直接来源，也是生物体内重要的能量转换中间体。 则下列说法正确的是 A．分子中磷酸与磷酸之间则形成磷酯键 B．分子中有高能磷酸键 C．反应是一个任意温度自发的反应 D．具有酸性，不具有碱性 20．DNA中碱基通过氢键配对结合形成双螺旋结构，下图表示腺嘌呤(A)核苷酸与胸腺嘧啶(T)核苷酸的结构，下列说法正确的是 A．简单氢化物的键角：C>P>N>O B．腺嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸水解后均能生成H3PO3 C．胸腺嘧啶核苷酸含有的所有元素中电负性最高的是O D．腺嘌呤核苷酸与胸腺嘧啶核苷酸中形成的氢键分别为N—H…O和O—H…N ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$