4.3 核酸（举一反三专项训练，黑吉辽蒙专用） 【上好课】 化学人教版选择性必修3

4.3 核酸 题型01 核酸的组成和分类 题型02 核酸的结构及生物功能 题型01 核酸的组成和分类 1．核酸的分类 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)和核糖核酸(RNA) 2．核酸的组成 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。因此，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)。转化关系如图所示： 3．戊糖结构简式 4．碱基 (1)碱基：是具有碱性的杂环有机化合物 (2)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)四种 (3)DNA中的碱基主要有：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四种 (4)碱基的名称(符号)和结构简式 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U) 5．核酸的合成与水解 6．腺苷三磷酸(ATP) (1)形成：腺嘌呤核苷中的核糖羟基与磷酸反应，可形成腺苷酸(AMP)、腺苷二磷酸(ADP)及腺苷三磷酸(ATP) (2)ATP中的特殊键：磷酸与核糖之间通过磷酯键连接，磷酸与磷酸之间形磷酸酐键。 (3)ATP的水解过程的能量变化： 【典例1】（24-25高二下·辽宁·期末）化学与人类社会可持续发展息息相关。下列有关叙述正确的是 A．糯米、糯玉米等有比较黏的口感，是因为含有较多支链淀粉 B．蛋白质分子中氨基酸单体的排列顺序称为蛋白质的二级结构 C．工业盐酸显亮黄色，是因为水解产生 D．分子的多聚核苷酸链中，核苷酸之间通过氢键连接 【答案】A 【详解】A．支链淀粉结构分支多，容易与水分子作用，黏性较大，糯米等因含较多支链淀粉而口感黏，A正确； B．蛋白质一级结构是氨基酸排列顺序，二级结构是α螺旋、β折叠等局部构象，B错误； C．工业盐酸显黄色是因Fe3+的颜色（FeCl3溶液呈黄色），而非Fe(OH)3（红褐色），C错误； D．RNA链中核苷酸通过磷酸二酯键连接，氢键存在于RNA局部结构或DNA双链间，D错误； 故选A。 1．（24-25高二下·辽宁·期末）核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的分子，核酸的水解产物如图所示，下列说法错误的是 A．核苷酸缩合聚合可以得到核酸 B．通过红外光谱仪能检测核酸结构中含有的官能团 C．DNA分子由两条多聚核苷酸链组成，两条链上的碱基通过氢键作用结合成碱基对 D．核糖和脱氧核糖均属于寡糖 【答案】D 【详解】A．核苷与磷酸缩合形成了组成核酸的基本单元——核苷酸，核苷酸缩合聚合可以得到核酸，A正确； B．红外光谱可以测定化合物中存在的基团，故通过红外光谱仪可检测核酸结构中含有的官能团，B正确； C．分子由两条多聚核苷酸链组成，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，C正确； D．糖水解后能产生单糖的称为寡糖或低聚糖，核糖和脱氧核糖均属于单糖，不属于寡糖，D错误； 故选D。 2．（23-24高二下·辽宁锦州·期末）生活中处处有化学。下列说法错误的是 A．液态氯乙烷汽化时吸收大量热，具有冷冻麻醉的作用 B．油酸甘油酯、麦芽糖在一定条件下都能发生水解反应 C．用于生产烹饪器具手柄等产品的酚醛树脂属于聚酯类化合物 D．DNA分子的两条链上的碱基互补配对，形成的氢键数目不同 【答案】C 【详解】A．液态氯乙烷汽化时吸收大量热，使周围温度降低，具有冷冻麻醉的作用，A正确； B．油酸甘油酯中含酯基，能水解；麦芽糖为二糖，能水解为单糖，B正确； C．酚醛树脂结构简式为：，不含酯基，不是聚酯类化合物，C错误； D．DNA分子呈双螺旋结构，两条链上的碱基通过氢键作用，实现碱基互补配对，DNA分子链上碱基的数目不同，形成的氢键数目不同，D正确； 故选C。 3．（22-23高二下·辽宁大连·月考）下列说法正确的是 A．蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳 B．所有蛋白质溶液加入浓硝酸都会产生白色沉淀，加热后沉淀变蓝色 C．核酸一定是由磷酸、脱氧核糖和碱基通过一定方式结合的生物大分子 D．熔融态SiO2经快速冷却可以形成水晶晶体 【答案】A 【详解】A．蔗糖和氨是极性分子，易溶于水，四氧化碳是非极性分子，难溶于四氯化碳，A正确； B．在蛋白质溶液中加入浓硝酸，溶于水的蛋白质析出凝结成固体，从而出现白色沉淀，加热后蛋白质发生变性沉淀变黄，B错误； C．核酸有核糖核酸和脱氧核糖核酸两类，脱氧核糖核酸由磷酸、脱氧核糖核苷酸和碱基通过一定方式结合而成，核糖核酸由磷酸、核糖核苷酸和碱基通过一定方式结合而成，C错误； D．熔融态二氧化硅缓慢冷却形成的才是是水晶，因此熔融二氧化硅迅速冷却形成的不是水晶而是玛瑙，D错误； 故选A。 题型02 核酸的结构及生物功能 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。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 ①RNA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) ②RNA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)基因：有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息，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 ①DNA分子的生物功能 DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列性状。在细胞繁殖分裂过程中，会发生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 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)我国在核酸的研究中取得的成绩 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 (4)对核酸的结构和生物功能研究的意义 使人们深入认识生命活动规律，更好地利用生物资源，有助于提高疾病诊断和治疗水平，促进医学、农业等的发展 3．核酸的类别及其比较 类别 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA) 组成差异 二者主要差异在于戊糖的不同 脱氧核糖 核糖 存在 主要存在于细胞核中 主要存在于细胞质中 生理功能 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 根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成 4．碱基互补配对原则 (1)在DNA分子中，A与T配对，G与C配对；在某些双链RNA分子中，A与U配对，G与C配对 (2)定量关系 ①DNA分子中：A＝T，G＝C即A＋G＝T＋C。也就是DNA分子中嘌呤总数＝嘧啶总数 ②DNA分子中：两个互补配对的碱基之和的比值与该DNA分子中每一单键中之一比值相等 ＝＝ ③不同生物的DNA分子中，不同 【典例2】（24-25高二下·辽宁·阶段练习）“极地破冰”“太空养鱼”等彰显了我国科技发展的巨大成就。下列说法不正确的是 A．“太空种子”培育过程会涉及基因结构的精准操作，DNA双螺旋是通过氢键使碱基配对形成 B．神舟十八号乘组带着水和斑马鱼进入空间站进行科学实验：水是一种由极性键构成的极性分子 C．载人飞船采用了太阳能刚性电池阵，将化学能转化为电能供飞船使用 D．国产大飞机C919的机身采用了第三代铝锂合金材料，工业上可用电解熔融氧化铝冶炼金属铝 【答案】C 【详解】A．DNA双螺旋是通过氢键使碱基配对形成，腺嘌呤与胸腺嘧啶配对、鸟嘌呤与胞嘧啶配对，A正确； B．水中氢氧键是极性键，水是V形分子，分子中正负电中心不重合，所以水是极性分子，B正确； C．太阳能电池工作时将太阳能转化为电能，C错误； D．工业上电解熔融氧化铝冶炼金属铝，D正确； 答案选C。 1．（23-24高二下·辽宁大连·期末）生物体中普遍存在的有机化合物是生命活动的物质基础。下列说法错误的是 A．植物油催化加氢的产物可作为制造人造奶油的原料 B．蔗糖可水解生成葡萄糖和果糖两种寡糖 C．蛋白质发生变性时，其一级结构不发生变化 D．核苷酸聚合生成多聚核苷酸的过程中发生了酯化反应 【答案】B 【详解】A．植物油催化加氢的产物是饱和脂肪酸甘油酯，可作为制造人造奶油的原料，A项正确； B．蔗糖可水解生成葡萄糖和果糖两种单糖，B项错误； C．蛋白质发生变性时，主要破坏的是二级结构和三级结构，其一级结构不发生变化，C项正确； D．核苷酸聚合生成多聚核苷酸中相邻核苷酸之间的连接键即为磷酸二酯键，所以该过程发生了酯化反应，D项正确； 答案选B。 2．糖类、油脂、蛋白质和核酸都是与生命息息相关的物质。下列说法正确的是 A．糖类和油脂均能发生水解反应 B．蛋白质和核酸均属于高分子化合物 C．淀粉和纤维素互为同分异构体 D．油脂的皂化反应可用酸做催化剂 【答案】B 【详解】A．糖类中的单糖不能发生水解反应，A错误； B．蛋白质是由氨基酸聚合而成的高分子化合物，核酸是由核苷酸单体聚合而成的生物大分子化合物，二者均属于高分子化合物，B正确； C．淀粉和纤维素的化学式均为(C6H10O5)n，但其中的n是不同的，所以不是同分异构体，C错误； D．油脂的皂化反应是油脂在碱性条件下的水解反应，不可用酸做催化剂，D错误； 故选B。 3．（22-23高二下·辽宁沈阳·期末）化学与生产、生活、科技等密切相关，下列说法不正确的是 A．将重油裂解为轻质油作燃料，有利于实现“碳达峰” B．核酸检测是确认病毒类型的有效手段，核苷酸缩合聚合可以得到核酸 C．制作宇航服常用的材料有聚酯膜、聚四氟乙烯等，聚四氟乙烯的单体属于卤代烃 D．护航“神舟十五号”的主降落伞由高强度的芳纶纤维等制作而成，芳纶纤维属于合成纤维 【答案】A 【详解】A．将重油裂解为轻质油作然料会使燃料燃烧较充分，但并不能减少二氧化碳的排放量，达不到“碳达峰”的目的，A符合题意； B．核酸是由许多核苷酸缩合聚合而成的生物大分子物质，B不符合题意； C．聚四氟乙烯的单体为四氟乙烯，属于卤代烃，C不符合题意； D．芳纶纤维全称脂环丙烯酸树脂纤维，属于合成纤维，D不符合题意； 故选A。 / 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 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.3 核酸 题型01 核酸的组成和分类 题型02 核酸的结构及生物功能 题型01 核酸的组成和分类 1．核酸的分类 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)和核糖核酸(RNA) 2．核酸的组成 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。因此，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)。转化关系如图所示： 3．戊糖结构简式 4．碱基 (1)碱基：是具有碱性的杂环有机化合物 (2)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)四种 (3)DNA中的碱基主要有：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四种 (4)碱基的名称(符号)和结构简式 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U) 5．核酸的合成与水解 6．腺苷三磷酸(ATP) (1)形成：腺嘌呤核苷中的核糖羟基与磷酸反应，可形成腺苷酸(AMP)、腺苷二磷酸(ADP)及腺苷三磷酸(ATP) (2)ATP中的特殊键：磷酸与核糖之间通过磷酯键连接，磷酸与磷酸之间形磷酸酐键。 (3)ATP的水解过程的能量变化： 【典例1】（24-25高二下·辽宁·期末）化学与人类社会可持续发展息息相关。下列有关叙述正确的是 A．糯米、糯玉米等有比较黏的口感，是因为含有较多支链淀粉 B．蛋白质分子中氨基酸单体的排列顺序称为蛋白质的二级结构 C．工业盐酸显亮黄色，是因为水解产生 D．分子的多聚核苷酸链中，核苷酸之间通过氢键连接 1．（24-25高二下·辽宁·期末）核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的分子，核酸的水解产物如图所示，下列说法错误的是 A．核苷酸缩合聚合可以得到核酸 B．通过红外光谱仪能检测核酸结构中含有的官能团 C．DNA分子由两条多聚核苷酸链组成，两条链上的碱基通过氢键作用结合成碱基对 D．核糖和脱氧核糖均属于寡糖 2．（23-24高二下·辽宁锦州·期末）生活中处处有化学。下列说法错误的是 A．液态氯乙烷汽化时吸收大量热，具有冷冻麻醉的作用 B．油酸甘油酯、麦芽糖在一定条件下都能发生水解反应 C．用于生产烹饪器具手柄等产品的酚醛树脂属于聚酯类化合物 D．DNA分子的两条链上的碱基互补配对，形成的氢键数目不同 3．（22-23高二下·辽宁大连·月考）下列说法正确的是 A．蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳 B．所有蛋白质溶液加入浓硝酸都会产生白色沉淀，加热后沉淀变蓝色 C．核酸一定是由磷酸、脱氧核糖和碱基通过一定方式结合的生物大分子 D．熔融态SiO2经快速冷却可以形成水晶晶体 题型02 核酸的结构及生物功能 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。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 ①RNA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) ②RNA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)基因：有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息，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 ①DNA分子的生物功能 DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列性状。在细胞繁殖分裂过程中，会发生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 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)我国在核酸的研究中取得的成绩 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 (4)对核酸的结构和生物功能研究的意义 使人们深入认识生命活动规律，更好地利用生物资源，有助于提高疾病诊断和治疗水平，促进医学、农业等的发展 3．核酸的类别及其比较 类别 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA) 组成差异 二者主要差异在于戊糖的不同 脱氧核糖 核糖 存在 主要存在于细胞核中 主要存在于细胞质中 生理功能 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 根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成 4．碱基互补配对原则 (1)在DNA分子中，A与T配对，G与C配对；在某些双链RNA分子中，A与U配对，G与C配对 (2)定量关系 ①DNA分子中：A＝T，G＝C即A＋G＝T＋C。也就是DNA分子中嘌呤总数＝嘧啶总数 ②DNA分子中：两个互补配对的碱基之和的比值与该DNA分子中每一单键中之一比值相等 ＝＝ ③不同生物的DNA分子中，不同 【典例2】（24-25高二下·辽宁·阶段练习）“极地破冰”“太空养鱼”等彰显了我国科技发展的巨大成就。下列说法不正确的是 A．“太空种子”培育过程会涉及基因结构的精准操作，DNA双螺旋是通过氢键使碱基配对形成 B．神舟十八号乘组带着水和斑马鱼进入空间站进行科学实验：水是一种由极性键构成的极性分子 C．载人飞船采用了太阳能刚性电池阵，将化学能转化为电能供飞船使用 D．国产大飞机C919的机身采用了第三代铝锂合金材料，工业上可用电解熔融氧化铝冶炼金属铝 1．（23-24高二下·辽宁大连·期末）生物体中普遍存在的有机化合物是生命活动的物质基础。下列说法错误的是 A．植物油催化加氢的产物可作为制造人造奶油的原料 B．蔗糖可水解生成葡萄糖和果糖两种寡糖 C．蛋白质发生变性时，其一级结构不发生变化 D．核苷酸聚合生成多聚核苷酸的过程中发生了酯化反应 2．糖类、油脂、蛋白质和核酸都是与生命息息相关的物质。下列说法正确的是 A．糖类和油脂均能发生水解反应 B．蛋白质和核酸均属于高分子化合物 C．淀粉和纤维素互为同分异构体 D．油脂的皂化反应可用酸做催化剂 3．（22-23高二下·辽宁沈阳·期末）化学与生产、生活、科技等密切相关，下列说法不正确的是 A．将重油裂解为轻质油作燃料，有利于实现“碳达峰” B．核酸检测是确认病毒类型的有效手段，核苷酸缩合聚合可以得到核酸 C．制作宇航服常用的材料有聚酯膜、聚四氟乙烯等，聚四氟乙烯的单体属于卤代烃 D．护航“神舟十五号”的主降落伞由高强度的芳纶纤维等制作而成，芳纶纤维属于合成纤维 / 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 学科网（北京）股份有限公司 $