第4章 第3节 核酸-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（人教版2019 不定项版）

第三节　核酸 [学业要求]　1.了解核酸的组成、结构特点和生物功能。2.认识人工合成核酸的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。3.能辨识核酸中的磷酯键，并能基于氢键分析碱基配对原理。 核酸的组成 1．分类 核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)，绝大多数生物体的遗传物质是DNA。 2．组成 (1)核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物。 (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。其中的戊糖是核糖或脱氧核糖，它们均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)。碱基是具有碱性的杂环有机化合物。 核酸的结构和生物功能 1．核酸的结构 (1)DNA的双螺旋结构特点 ①DNA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。 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。 (2)RNA的结构 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。 2．核酸的生物功能 (1)核酸是生物体遗传信息的载体。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。DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列性状。 (2)生物功能 ①DNA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的性状。 ②RNA的生物功能 RNA主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。 3．中国在核酸的研究中的贡献 (1)1981年，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，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。 (3)2002年，完成了水稻基因组图谱的绘制。 1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)核酸是生物体内具有遗传功能的生物大分子。(　　) (2)核酸是生物体进行生命活动的主要承担者。(　　) (3)核酸包括DNA和RNA，对蛋白质的生物合成有极其重要的作用。(　　) (4)DNA和RNA的区别只是戊糖不同。(　　) (5)在绝大多数生物细胞中，DNA一般为两条链，RNA一般为一条链。(　　) (6)DNA的两条脱氧核苷酸链之间通过磷酸二酯键连接。(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)× 2．下列有关核酸的说法中不正确的是(　　) A．核酸是一类含磷的生物大分子 B．根据组成，核酸分为DNA和RNA C．DNA分子中只含有C、H、O、P四种元素 D．1981年，中国科学家在世界上首次用人工方法合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸(tRNA) 答案　C 解析　DNA分子中除含C、H、O、P四种元素外，还含有N元素。 3．如图表示的是构成某种核酸的基本单位，下列相关叙述错误的是(　　) A．此物质是构成多聚体RNA的单体 B．此物质含有C、H、O、N、P元素 C．此物质是核糖核苷酸 D．此物质形成的大分子物质是DNA，它主要分布在细胞质中 答案　D 解析　此物质是核糖核苷酸，是构成RNA的单体，RNA主要分布在细胞质中，D错误。 4．关于核酸功能的说法中不正确的是(　　) A．核酸是生物体遗传信息的载体 B．DNA分子上存在基因，决定生物体的性状 C．RNA的主要功能中包括传递遗传信息 D．在细胞繁殖分裂过程中，发生RNA分子的复制 答案　D 解析　细胞繁殖分裂过程中，发生DNA分子的复制，D错误。 5．如图为C、H、O、N、P等元素构成大分子物质甲～丙的示意图。 (1)若图中物质甲能与碘液发生反应显蓝色，则单体3为________，由物质甲生成单体3的化学方程式为______________________________________ __________________________________________________________________________________________________________。 (2)若图中丁是由蛋白质和核糖核酸组成的细胞器，则单体1为________，单体2为__________。 (3)若物质丙可控制物质乙的合成，则物质丙通常为________，物质丙水解得到的糖为________。 答案　(1)葡萄糖　(C6H10O5)n＋nH2O nC6H12O6 (2)氨基酸　核糖核苷酸 (3)DNA　脱氧核糖 知识点　核酸的组成、结构和性质 1．核酸的组成与结构 核酸 2．核酸的性质 (1)酸性：核酸具有酸性，故而得名。 (2)水解：核酸核苷酸磷酸＋核苷； 核苷戊糖＋碱基。 3．核糖核酸(RNA)与脱氧核糖核酸(DNA)比较 项目 核糖核酸(RNA) 脱氧核糖核酸(DNA) 元素组成 C、H、O、N、P 基本组成单位 核糖核苷酸(4种) 脱氧核苷酸(4种) 化学组成 戊糖 核糖 脱氧核糖 含氮碱基 U(尿嘧啶) T(胸腺嘧啶) A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤) 磷酸 相同 一般结构 由一条核糖核苷酸链构成 由两条脱氧核糖核苷酸链构成 生理功能 根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成 生物体遗传信息的载体，还指挥着蛋白质的合成、细胞的分裂和制造新的细胞 分布 主要在细胞质中 主要在细胞核中 4.“三看”法快速确认DNA、RNA [练1]　下列有关DNA与RNA的叙述中，正确的是(　　) A．DNA和RNA都由磷酸、戊糖和氨基组成 B．DNA和RNA的基本单位都是脱氧核苷酸 C．细胞核中只有DNA而无RNA D．DNA与RNA都能携带遗传信息，一切生物的遗传物质都是核酸 答案　D 解析　DNA和RNA都由磷酸、戊糖和含氮碱基组成，A错误；DNA和RNA的基本单位都是核苷酸，DNA的基本单位是脱氧核苷酸，RNA的基本单位是核糖核苷酸，B错误；细胞核中既含有DNA，也含有RNA，C错误。 [练2]　下列关于核酸的结构和性质说法正确的是(　　) A．核酸是一种无机酸 B．核酸的性质与蛋白质相似，不会变性 C．核酸一般由几千到几十万个原子组成，相对分子质量可达十几万至几百万 D．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 答案　C 解析　核酸是由多个核苷酸相互聚合而形成的有机酸，A错误；核酸性质与蛋白质类似，在重金属盐、加热等化学或物理因素的影响下可以发生变性，B错误；核酸根据五碳糖不同分为DNA和RNA，核酸是遗传信息的携带者，对于生物的遗传变异及蛋白质的生物合成具有重要作用，其中RNA主要存在于细胞质中，DNA大量存在于细胞核中，D错误。 [练3]　下列说法正确的是(　　) A．生命细胞中碱基、核苷酸、五碳糖种类分别是5种、8种和2种 B．大肠杆菌细胞中含有碱基A、T、G、C的核苷酸共6种 C．组成核酸的基本单位是核糖核苷酸 D．DNA与RNA的不同点只在于五碳糖和碱基的不同 答案　A 解析　大肠杆菌细胞中既含有DNA，又含有RNA，故含有碱基A、T、G、C的核苷酸共7种，B错误；组成核酸的基本单位是核苷酸，C错误；DNA与RNA的不同点除了五碳糖和碱基的不同外，还有结构的不同，DNA一般是双链，RNA一般是单链，D错误。 第二、三节　课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列说法正确的是(　　) A．牛奶中含量最多的物质是蛋白质，不是水 B．所有蛋白质均含有C、H、O、N四种元素 C．蛋白质加热后会变性，这种变化是可逆的 D．人体中的氨基酸不能由自身合成的属于非必需氨基酸 答案　B 解析　牛奶中含量最多的是水，其次是蛋白质，A错误；蛋白质由氨基酸构成，一定含有C、H、O、N这四种元素，B正确；蛋白质在加热后会变性，这种变化是不可逆的，例如煮熟的蛋白不会变成蛋清，C错误；人体中的必需氨基酸不能由自身合成，必须从外界摄取，D错误。 2.天然蛋白质水解的最终产物是α­氨基酸，结构如图所示，下列有关α­氨基酸的说法中错误的是(　　) A．α­氨基酸难溶于水 B．α­氨基酸在酸溶液中主要以阳离子形式存在 C．α­氨基酸在碱溶液中主要以阴离子形式存在 D．α­氨基酸既能与酸反应，又能与碱反应 答案　A 解析　α­氨基酸分子中都含有氨基和羧基，氨基和羧基是亲水基团，一般能溶于水，A错误。 3．人们得重感冒之后，常吃一种抗生素——头孢氨苄，分子式为C16H17N3O4S·H2O，其化学结构为 有关其说法不正确的是(　　) A．1 mol该分子最多能与4 mol H2反应 B．在一定条件下，能发生水解反应生成氨基酸 C．头孢氨苄易溶于水，能使溴水褪色 D．该分子能与碳酸氢钠反应，也能与盐酸反应 答案　C 解析　由于肽键中的碳氧双键和羧基中的碳氧双键不能与H2进行加成，故1 mol头孢氨苄分子只能与4 mol的氢气反应，A正确；头孢氨苄含有肽键，水解能生成氨基酸，B正确；头孢氨苄分子中含亲水基不多，水溶性不大，微溶于水，C错误；头孢氨苄含有羧基和氨基，既能与碳酸氢钠反应也能与盐酸反应，D正确。 4．色氨酸是植物体内生长素生物合成重要的前体物质，普遍存在于高等植物中。纯净的色氨酸为白色或微黄色结晶或结晶性粉末，微溶于水，易溶于稀盐酸或氢氧化钠溶液，其结构如图所示，下列有关说法错误的是(　　) A．色氨酸的分子式为C11H12N2O2 B．色氨酸能发生氧化反应、加成反应、酯化反应、取代反应 C．色氨酸易溶于酸或碱溶液是因为其与酸、碱都能反应生成盐 D．将色氨酸与甘氨酸(NH2CH2COOH)混合，在一定条件下最多能形成3种二肽 答案　D 解析　色氨酸分子中含有1个氨基和1个羧基，甘氨酸分子中含有1个羧基和1个氨基，色氨酸自身能形成1种二肽、甘氨酸自身能形成1种二肽，色氨酸与甘氨酸能形成2种二肽，所以在一定条件下最多能形成4种二肽，D错误。 5．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．蛋白质和核酸均是高分子 B．NaClO溶液用作消毒剂，是因为NaClO能使病毒蛋白变性 C．五碳糖(C5H10O5)与葡萄糖互为同系物 D．蛋白质中含C、H、O、N等元素 答案　C 6．脱氧核糖核酸的结构片段如下图：(其中以表示氢键) 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．氢键对该高分子的性能有很大影响 C．完全水解产物的单个分子中，一定含有官能团—NH2和—OH D．其中碱基的一种结构简式为 答案　C 解析　完全水解后，某些产物中，如不含羟基，C错误。 7．关于蛋白质性质的说法中，不正确的是(　　) A．蛋白质溶液中加入任何盐溶液，都会使蛋白质发生变性 B．蛋白质水解的最终产物是多种氨基酸 C．微热条件下，含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸时会显黄色 D．蛋白质既能与强酸反应又能与强碱反应 答案　A 8．在自然界中，许多天然生物大分子的生物结构为螺旋状。下列相关的叙述正确的是(　　) A．核酸分子多样性取决于核酸中核苷酸的种类、数量和排列顺序 B．DNA的螺旋结构由核糖和磷酸交替排列构成基本骨架 C．双链DNA分子的每个脱氧核糖上均只连着一个磷酸和一个碱基 D．破坏某蛋白质的螺旋结构一定不影响其功能 答案　A 解析　DNA的螺旋结构中，基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替排列构成的，B错误；双链DNA分子中，大部分脱氧核糖上连着两个磷酸和一个碱基，C错误；蛋白质的螺旋结构是空间结构，破坏某蛋白质的螺旋结构会影响其功能，D错误。 二、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意) 9．下列说法中，正确的是(　　) A．组成天然蛋白质的氨基酸都是α－氨基酸 B．加热会使蛋白质变性，因此吃生鸡蛋比吃熟鸡蛋好 C．酶的催化作用必须在强碱性条件下才能进行 D．根据组成，可将核酸分为DNA和RNA 答案　AD 10．关于下图的下列说法不正确的是(　　) A．①代表磷酯键 B．A与T之间有2个氢键 C．G与C之间有3个氢键 D．RNA指导DNA合成蛋白质 答案　D 11．环氧乙烷(EO)可用作生产一次性口罩时的灭菌剂。EO通过与蛋白质上的羧基、氨基、巯基(—SH)等发生作用(原理如图)，使蛋白质失去反应基，从而达到灭菌的目的。下列说法不正确的是(　　) A．EO与乙醛互为同分异构体 B．蛋白质只有在蛋白酶的作用下才可发生水解，最终得到氨基酸 C．用EO灭菌后的口罩应对EO的残余量进行安全检测 D．图中所示的反应为取代反应 答案　BD 12．阿斯巴甜的结构简式如图，其具有清爽的甜味，甜度约为蔗糖的200倍。下列有关说法不正确的是(　　) A．阿斯巴甜在一定条件下既能与酸反应、又能与碱反应 B．阿斯巴甜分子中有2个手性碳原子 C．分子式为C14H16N2O5 D．阿斯巴甜的水解产物中有两种氨基酸 答案　C 三、非选择题 13．根据所学知识，分析下列甲、乙、丙、丁四幅图，回答下列问题： (1)甲为____________________分子，乙为____________________分子。 (2)据图分析，甲和乙从化学组成上的区别是________________________________；__________________________________。从物质组成看，甲的基本单位叫________________，有________种；乙的基本单位叫____________，有________种；从分布上看，甲主要分布在________内，乙主要分布在________中。 (3)丙图中核苷酸的名称是____________。该核苷酸是构成哪一种核酸的原料？________。若在图中________(填序号)位置上去掉一个氧原子便可成为人体遗传物质的基本原料。 (4)丁图所示物质的名称叫______________________，④的名称是________。 答案　(1)脱氧核糖核酸(DNA)　核糖核酸(RNA) (2)甲中含有脱氧核糖，乙中含有核糖　甲中含有特有碱基T，乙中含有特有碱基U　脱氧核糖核苷酸　4　核糖核苷酸　4　细胞核　细胞质 (3)腺嘌呤核糖核苷酸　RNA　② (4)胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸　脱氧核糖 14．下列是某蛋白质的结构片段： (1)上述蛋白质的结构片段的水解产物中不属于α­氨基酸的结构简式是__________________________。 (2)上述蛋白质的结构片段水解后的氨基酸中，某氨基酸碳、氢原子数比值最大。 ①该氨基酸与NaOH反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②两分子该氨基酸缩合形成环状物质的分子式为__________。 ③该氨基酸的同分异构体中，属于硝基化合物且苯环上除硝基外只有甲基的同分异构体有________种。 (3)已知上述蛋白质结构片段的相对分子质量为364，则水解生成的各种氨基酸的相对分子质量之和为________。 答案　(1) (2)① ②C16H14N2O2　③6　 (3)436 解析　(1)根据蛋白质的水解规律，可得该蛋白质的结构片段水解生成的氨基酸如下：、、、H2N—CH2—COOH，其中不属于α­氨基酸。 (2) 分子中碳、氢原子数比值最大，其分子式为C8H9NO2，两分子缩合形成环状物质时应脱去两分子H2O，根据原子守恒可知所得缩合物的分子式为C16H14N2O2；满足题意的同分异构体应有6种，分别是、、 (六个位置上是硝基)。 (3)水解生成了4种氨基酸，相应地增加了4个H2O分子的相对分子质量，即水解生成的各种氨基酸的相对分子质量之和为364＋72＝436。 1 学科网（北京）股份有限公司 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