4-3 核酸 同步作业 《化学（农林牧渔）》同步教学 高教版

专题四 杂环化合物、生物碱和核酸 第三节 核酸 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 下列关于核酸的说法，正确的是（ ） A. 核酸是由核苷酸通过磷酸二酯键连接形成的高分子化合物 B. 核酸仅存在于细胞核中，细胞质中不含核酸 C. 核酸的组成元素是C、H、O、N，不含磷元素 D. 核酸分为DNA和RNA，两者的基本组成单位相同 2. 核酸的基本组成单位是（ ） A. 氨基酸 B. 核苷酸 C. 葡萄糖 D. 脂肪酸 3. 核苷酸的组成成分不包括（ ） A. 磷酸基团 B. 五碳糖 C. 含氮碱基 D. 胆固醇 4. 下列关于DNA和RNA结构差异的说法，错误的是（ ） A. DNA中的五碳糖是脱氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖 B. DNA含有的碱基是A、T、C、G，RNA含有的碱基是A、U、C、G C. DNA通常是双链结构，RNA通常是单链结构 D. DNA和RNA的磷酸基团不同，DNA含磷酸，RNA不含磷酸 5. 核酸的主要生理功能是（ ） A. 提供能量，是生物体的主要能量来源 B. 储存和传递遗传信息，控制生物的生长发育和代谢 C. 构成细胞膜结构，维持细胞形态 D. 作为酶的组成成分，催化生物化学反应 6. 农林生产中，核酸技术的主要应用不包括（ ） A. 作物品种改良（如转基因作物培育） B. 畜禽疫病快速检测 C. 饲料中蛋白质含量测定 D. 农产品真伪鉴别 7. 下列关于DNA复制的说法，正确的是（ ） A. DNA复制不需要模板，直接合成新的DNA分子 B. DNA复制需要酶的催化、ATP供能，遵循碱基互补配对原则 C. DNA复制仅发生在细胞核中，细胞质中无DNA复制 D. DNA复制产生的子代DNA分子与亲代DNA分子完全不同 8. 核酸在水解酶的作用下，最终水解产物是（ ） A. 核苷酸 B. 磷酸、五碳糖、含氮碱基 C. 氨基酸 D. 葡萄糖 9. 下列技术中，基于核酸分子杂交原理的是（ ） A. 蛋白质电泳 B. PCR技术（多聚酶链式反应） C. 核酸探针检测疫病 D. 酶联免疫吸附试验（ELISA） 10. 下列关于RNA功能的说法，错误的是（ ） A. mRNA（信使RNA）可传递遗传信息，指导蛋白质合成 B. tRNA（转运RNA）可运输氨基酸，参与蛋白质合成 C. rRNA（核糖体RNA）是核糖体的组成成分，参与蛋白质合成 D. RNA不能作为遗传物质，仅DNA可作为遗传物质 11. 核酸的稳定性与以下因素无关的是（ ） A. 五碳糖的种类（脱氧核糖 vs 核糖） B. 链的结构（双链 vs 单链） C. 含氮碱基的种类 D. 分子的大小（核苷酸数量） （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 核酸根据五碳糖的不同分为______和______，其英文缩写分别为______和______。 2. 核苷酸由______、______和______三部分组成，其中含氮碱基分为______（如A、G）和______（如T、C、U）两类。 3. DNA的中文名称是______，其五碳糖为______，含有的特有碱基是______；RNA的中文名称是______，其五碳糖为______，含有的特有碱基是______。 4. 核酸分子中，核苷酸之间通过______键连接形成长链；DNA双链之间通过______键连接，遵循______原则。 5. 农林生产中，PCR技术的核心用途是______，可用于______（如疫病病原检测、转基因作物鉴定）。 6. 核酸的化学性质主要有______、______、______，其中______是核酸变性的重要特征。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 核酸和蛋白质都是生物大分子，其基本组成单位分别是核苷酸和氨基酸。（ ） 2. 所有生物的遗传物质都是DNA，RNA仅作为遗传信息的传递者。（ ） 3. DNA双链结构中，A与T配对、G与C配对，碱基之间通过氢键连接。（ ） 4. 核酸变性是指核酸分子双链解开为单链，该过程是不可逆的。（ ） 5. 转基因作物的培育利用了核酸的遗传信息传递功能，将目的基因导入作物基因组。（ ） 6. 核酸探针技术可特异性识别目标核酸序列，用于快速检测畜禽疫病病原。（ ） 7. 核酸的水解反应在酸性、碱性条件下都能发生，最终产物均为核苷酸。（ ） 8. rRNA是细胞中含量最多的RNA，参与核糖体的构成和蛋白质合成。（ ） 9. 农产品中核酸的营养价值较低，因此核酸技术在农业中的应用仅局限于育种和检测。（ ） 二、提升题（共30分） 简答题与探究题（每题10分，共30分） 1. ① 简述核酸技术在农林牧渔中的两个应用场景，结合核酸的性质说明作用机制；② 对比分析DNA和RNA在组成、结构、功能三个方面的差异；③ 某PCR反应中，初始DNA模板量为0.1μg，经过30次循环后，DNA产量计算公式为：最终产量=初始模板量×2ⁿ（n为循环次数），计算最终DNA产量（写出计算过程）。 2. ① 设计实验验证“DNA具有热变性和复性特性”，写出实验原理、仪器、步骤、预期现象及结论；② 简述核酸在作物育种中的应用价值（至少2个方面），结合具体技术说明；③ 农林生产中，如何利用核酸技术检测饲料中的转基因成分？写出简要实验思路及原理。 3. ① 分析核酸技术在畜禽疫病防控中的应用优势（至少3点），结合具体例子说明；② 为什么DNA比RNA更适合作为生物的遗传物质？从结构稳定性角度解释；③ 某农产品疑似为转基因作物，如何通过核酸技术初步鉴定？写出实验方法及判断依据。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. A 2. B 3. D 4. D 5. B 6. C 7. B 8. B 9. C 10. D 11. D （二）填空题 1. 脱氧核糖核酸；核糖核酸；DNA；RNA 2. 磷酸基团；五碳糖；含氮碱基；嘌呤；嘧啶 3. 脱氧核糖核酸；脱氧核糖；胸腺嘧啶（T）；核糖核酸；核糖；尿嘧啶（U） 4. 磷酸二酯；氢；碱基互补配对（A-T、G-C、A-U） 5. 扩增特定核酸序列；疫病检测（或转基因鉴定） 6. 变性；复性；水解；变性（或解链） （三）判断题 1. √ 2. × 3. √ 4. × 5. √ 6. √ 7. × 8. √ 9. × 二、提升题 1. ① 核酸技术在农林牧渔中的应用场景： 场景一：畜禽疫病快速检测（核酸探针技术）。利用核酸分子杂交原理，设计与疫病病原（如禽流感病毒）特异性核酸序列互补的探针；探针与样品中病原核酸结合后，通过显色或荧光信号检测；作用机制：核酸碱基互补配对的特异性，确保检测结果准确，可在疫病早期快速确诊，避免疫情扩散。 场景二：转基因作物培育（基因工程技术）。提取目标基因（如抗虫基因）的DNA片段，通过载体导入作物细胞的基因组中；作用机制：核酸的遗传信息传递功能，目标基因在作物中表达，使作物获得抗虫、抗除草剂等优良性状，提高产量和品质。 ② DNA和RNA的差异对比： 组成：DNA含脱氧核糖、碱基A/T/C/G、磷酸；RNA含核糖、碱基A/U/C/G、磷酸；核心差异是五碳糖（脱氧核糖 vs 核糖）和特有碱基（T vs U）。 结构：DNA多为双链螺旋结构，链间通过氢键连接，结构稳定；RNA多为单链结构，部分区域可形成局部双链，结构灵活性高，稳定性低于DNA。 功能：DNA主要储存遗传信息，通过复制传递给子代；RNA功能多样，mRNA传递遗传信息、tRNA转运氨基酸、rRNA参与蛋白质合成，部分RNA可作为酶催化反应。 ③ PCR扩增DNA产量计算： 已知：初始模板量=0.1μg，n=30次循环，公式：最终产量=初始模板量×2ⁿ。 计算过程：最终产量=0.1μg×2³⁰ = 0.1μg×1073741824 ≈ 1.07×10⁸μg = 107.37g。 2. ① DNA热变性和复性特性验证实验： 实验原理：DNA双链在加热（如90-95℃）条件下，氢键断裂，双链解开为单链（变性），溶液吸光度（260nm）升高；冷却（如55-65℃）后，单链可重新通过氢键结合形成双链（复性），吸光度降低。 仪器：紫外分光光度计、恒温水浴锅、试管、移液管、DNA溶液、蒸馏水。 步骤：1. 取适量DNA溶液于试管中，用蒸馏水稀释至合适浓度，测定260nm处吸光度（A₀）；2. 将试管置于95℃恒温水浴锅中加热10分钟，迅速测定260nm处吸光度（A₁）；3. 将加热后的DNA溶液置于55℃恒温水浴锅中保温20分钟，冷却至室温后，测定260nm处吸光度（A₂）；4. 对比A₀、A₁、A₂的数值变化。 预期现象及结论：A₁ > A₀，证明DNA加热后发生变性，双链解开为单链，吸光度升高；A₂ < A₁且接近A₀，证明冷却后DNA单链重新结合形成双链，发生复性，验证DNA具有热变性和复性特性。 ② 核酸在作物育种中的应用价值： 价值一：转基因育种。通过基因工程技术将优良基因（如抗虫基因Bt、抗除草剂基因）导入作物基因组，使作物获得目标性状；例如，转基因抗虫棉导入Bt基因，其表达的蛋白质可杀死棉铃虫，减少农药使用，提高产量；核心是利用核酸的遗传信息传递和表达功能。 价值二：分子标记辅助育种。利用与作物优良性状（如抗病、高产）紧密连锁的核酸分子标记，快速筛选含目标性状的植株；例如，水稻抗稻瘟病育种中，通过检测特定分子标记，可在苗期筛选抗病植株，缩短育种周期；核心是利用核酸序列的特异性，实现性状的快速鉴定。 ③ 饲料中转基因成分检测的实验思路及原理： 实验原理：转基因成分含特异性核酸序列（如启动子、终止子或目的基因），通过PCR技术扩增该序列，若扩增出目标条带，则证明含转基因成分。 实验思路：1. 提取饲料中的基因组DNA；2. 设计转基因特异性引物（如CaMV35S启动子引物）；3. 进行PCR扩增，设置阳性对照（已知转基因样品）和阴性对照（非转基因样品）；4. 扩增产物经琼脂糖凝胶电泳分离，紫外灯下观察是否出现目标条带；5. 若出现与阳性对照一致的条带，证明饲料含转基因成分。 3. ① 核酸技术在畜禽疫病防控中的应用优势： 优势1：检测速度快。核酸扩增技术（如PCR）可在数小时内完成病原检测，相比传统培养法（需数天）大幅缩短时间，便于早期防控；例如，非洲猪瘟病毒的PCR检测，可快速确诊感染猪只，及时隔离。 优势2：特异性强。基于碱基互补配对原则，核酸探针或引物仅与目标病原核酸结合，避免交叉反应；例如，区分禽流感病毒H5和H7亚型，通过特异性引物扩增，可精准鉴定毒株类型。 优势3：灵敏度高。PCR技术可扩增微量病原核酸（如10个拷贝），即使感染早期病原含量低也能检测到；例如，畜禽隐性感染疫病的检测，可提前发现感染个体，防止疫情扩散。 优势4：可量化检测。实时荧光PCR技术可定量分析病原载量，评估感染程度，指导治疗方案；例如，猪蓝耳病病毒载量检测，可判断病情轻重，调整用药剂量。 ② DNA作为遗传物质的结构稳定性解释： 五碳糖差异：DNA含脱氧核糖（2号碳上为H），RNA含核糖（2号碳上为OH）；脱氧核糖的结构更稳定，不易被水解，而核糖的OH基团易发生反应，导致RNA易降解。 链结构差异：DNA为双链螺旋结构，双链之间通过氢键连接，形成稳定的空间结构，且双链可保护内部碱基免受外界损伤；RNA多为单链，结构松散，易被核酸酶降解。 修复机制：DNA复制过程中有错配修复系统，可纠正碱基配对错误，维持遗传信息的准确性；RNA复制无完善的修复机制，突变率更高，稳定性差。因此，DNA结构更稳定，更适合长期储存和传递遗传信息。 ③ 转基因作物的核酸鉴定方法及判断依据： 实验方法：PCR扩增+琼脂糖凝胶电泳。 实验步骤：1. 提取作物叶片的基因组DNA；2. 设计两组引物：一组为转基因特异性引物（如35S启动子、NOS终止子），另一组为内参引物（如作物自身看家基因，确保DNA提取成功）；3. 进行PCR扩增，设置阳性对照（已知转基因作物）和阴性对照（非转基因作物）；4. 扩增产物电泳后，观察条带。 判断依据：若内参引物扩增出目标条带（证明DNA提取有效），且转基因特异性引物扩增出与阳性对照一致的条带，则初步判断该作物为转基因作物；若仅内参引物有条带，转基因引物无条带，则为非转基因作物。 学科网（北京）股份有限公司 $