4.3 核酸（同步讲义）化学人教版选择性必修3

第四章 生物大分子 第三节 核酸 教学目标 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。 重点和难点 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。 ◆知识点一 核酸的分类与组成 1.核酸的分类 核酸是生物体遗传信息的携带者，因其最早在细胞核中发现，并具有酸性，故而得名。分类依据：根据组成中所含戊糖的不同。 2.核酸的组成 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，相对分子质量可达上百万。碱基与戊糖缩合形成核苷，核苷与磷酸缩合形成了组成核酸的基本单元——核苷酸，核苷酸缩合聚合形成磷酸二酯键并得到核酸。 (1)基本单元：核苷酸。 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：核糖或脱氧核糖，以环状结构存在于核酸中。 (3)碱基 碱基是具有碱性的杂环有机化合物，主要有： 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) 即学即练 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。 ◆知识点二 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）DNA的生物功能 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。 在细胞增殖过程中，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。核酸携带的遗传信息通过DNA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。 （2）RNA的生物功能 RNA参与遗传信息的传递过程，主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。少部分RNA作为酶，对生物体内的化学反应起催化作用。 (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。 即学即练 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。 考点一 核酸的组成 【例1】DNA与RNA完全水解后产物的特点是 A．部分碱基相同，戊糖相同 B．部分碱基不同，戊糖不同 C．碱基相同，戊糖不同 D．碱基不同，戊糖相同 【答案】B 【详解】DNA完全水解的产物是脱氧核糖，磷酸和碱基，RNA完全水解的产物是核糖，磷酸和碱基，部分碱基不同，戊糖不同，综上所述故选B。 【变式1-1】比较DNA和RNA的分子结构，DNA特有的化学成分是 A．核糖与胸腺嘧啶 B．核糖与腺嘌呤 C．脱氧核糖与腺嘌呤 D．脱氧核糖与胸腺嘧啶 【答案】D 【详解】A．核糖是RNA中特有的糖，A错误； B．核糖是RNA中特有的糖，B错误； C．DNA和RNA中都含有腺嘌呤，C错误； D．与RNA相比，DNA所特有的成分是脱氧核糖和胸腺嘧啶，D正确； 故选D。 【变式1-2】下列缩合产物或水解产物不正确的是 A．核苷酸的缩合聚合产物为核酸 B．戊糖与碱基的缩合产物为核苷酸 C．核苷酸的水解产物为核苷与磷酸 D．核酸的最终水解产物为戊糖、碱基和磷酸 【答案】B 【分析】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； 【详解】根据分析可知，戊糖与碱基缩合产物为核苷，B选项描述错误，符合题意； 综上，本题选B 考点二 核酸的结构 【例2】核酸有两种：含核糖的是核糖核酸(RNA)，含脱氧核糖的是脱氧核糖核酸(DNA)，人类的基因组通过从细胞核里的DNA向蛋白质的合成机制发出生产蛋白质的指令运作，这些指令通过RNA传送。核糖是合成核酸的重要原料，常见的两种核糖结构简式为：D­核糖 ；戊醛糖CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO。下列关于核糖的叙述不正确的是 A．戊醛糖和D­核糖互为同分异构体 B．它们都能发生酯化反应 C．戊醛糖属于单糖 D．由戊醛糖→脱氧核糖(CH2OH—CHOH—CHOH—CH2—CHO)可看成是一个氧化过程 【答案】D 【详解】A．它们的分子式相同，都为C5H10O5，但结构不同，它们互为同分异构体； B．分子结构中都有羟基，能发生酯化反应； C．戊醛糖不能再水解，属单糖； D．戊醛糖(C5H10O5)→脱氧核糖(C5H10O4)少一个氧，应为还原过程； 答案选D。 【变式2-1】（多选）如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是 A．DNA与RNA在核苷酸上的不同点只有②方面 B．如果②为核糖，则③有4种 C．③在生物体中共有8种，彻底水解的产物也有8种 D．人体内的遗传物质彻底水解会得到6种产物 【答案】BD 【详解】A．DNA与RNA在碱基上也有差距，DNA中有碱基T、RNA中含有碱基U，A错误； B．如果②为核糖，则该核苷酸是核糖核苷酸，则③有4种A、C、G、U，B正确； C．③在生物体中共有5种，彻底水解的产物可以是脱氧核糖、核糖、磷酸、5种含氮碱基，C错误； D．人体内的遗传物质为DNA，彻底水解会得到脱氧核糖、磷酸、4种含氮碱基，D正确； 故选C。 【变式2-2】（多选）核酸检测对防疫新冠肺炎意义重大。如图1是脱氧核糖核酸(DNA)的结构片段，它的碱基中胞嘧啶的结构如图2，下列说法正确的是 A．脱氧核糖核酸中含有的化学键都是不同原子形成的极性共价键 B．2－脱氧核糖(C5H10O4)与葡萄糖属于同系物，都能发生银镜反应 C．胞嘧啶分子式为C4H5N3O，含有的官能团是氨基、碳碳双键和肽键 D．脱氧核糖核酸由磷酸、2－脱氧核糖和碱基通过一定方式结合而成 【答案】CD 【详解】A．根据脱氧核糖核酸的结构可知，其中含有的化学键既有不同原子间形成的极性共价键，也有碳原子之间形成的非极性共价键，A错误； B．2-脱氧核糖(C5H10O4)无醛基，不能发生银镜反应，B错误； C．胞嘧啶的分子式为C4H5N3O，含有的官能团是肽键、碳碳双键和氨基，C正确； D．图1为脱氧核糖核酸结构片段，由其结构判断可知脱氧核糖核酸由磷酸、2-脱氧核糖和碱基通过一定方式结合而成，D正确； 故选：CD。 考点三 核酸的生物功能 【例3】下列叙述中，哪项不是核酸的生理功能 A．作为遗传信息的载体，存在于每个细胞中 B．是生物的遗传物质 C．是生物体进行生命活动的主要承担者 D．对生物体的遗传变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用 【答案】C 【详解】A．核酸作为遗传信息的载体，一般来说，每个细胞中均含有核酸，A正确； B．核酸是遗传信息的携带者，核酸是一切生物的遗传物质，B正确； C．生命活动的主要承担者是蛋白质，不是核酸，C错误； D．核酸对生物体的遗传变异，以及蛋白质的生物合成都有极其重要的作用，D正确； 故选C。 【变式3-1】有关核酸的叙述正确的是(　　) A．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 B．核酸指挥控制着蛋白质的合成，细胞的分裂，主要存在于细胞质中 C．生物体遗传信息的载体DNA，大量存在于细胞核中，决定蛋白质的合成 D．生物体遗传信息的载体RNA，大量存在于细胞质中，控制蛋白质的合成 【答案】C 【分析】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。 【详解】A．RNA主要存在于细胞质中，DNA大量存在于细胞核中，A错误； B．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，B错误； C．DNA大量存在于细胞核中，是生物体遗传信息的载体，决定蛋白质的合成，C正确； D．生物体遗传信息的载体是DNA，D错误。 答案选C。 【变式3-2】下列有关核酸的叙述中，正确的是 A．除病毒外，一切生物都有核酸存在 B．核酸分子均呈双螺旋结构 C．核酸是生物的遗传物质 D．组成核酸的基本单元是脱氧核苷酸 【答案】C 【详解】A．大多数病毒由核酸和蛋白质组成，A错误； B．分子呈双螺旋结构，分子一般呈单链状结构，B错误； C．核酸是生物的遗传物质，C正确； D．天然的核酸按其组成中所含戊糖的不同分为核糖核酸和脱氧核糖核酸两大类，其中组成的基本单元是脱氧核糖核苷酸，组成的基本单元是核糖核苷酸，D错误； 故 C。 基础达标 1．下列关于核酸的功能的叙述正确的是 A．细胞核中的遗传物质主要是DNA，细胞质中的遗传物质主要是RNA B．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相同 C．只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质 D．在人的肌肉细胞中，DNA上含有此人的全部遗传信息 【答案】D 【详解】A．细胞核和细胞质中的遗传物质均为DNA，故A错误； B．核酸分子所携带的遗传信息储存在四种碱基的排列顺序之中，故分子大小相同，碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息可能不同，故B错误； C．细胞中的细胞核、线粒体、叶绿体DNA携带遗传信息，病毒(非细胞生物)的核酸(DNA或RNA)也携带遗传信息，故C错误； D．在人体的体细胞中，每个有核的体细胞中都含有相同的DNA分子，也即是每个细胞内的DNA上都含有此人全部的遗传信息，故D正确； 故答案选D。 2．将DNA分子完全水解后得到的化学物质是 A．核苷酸、五碳糖、碱基 B．核苷酸、磷酸、碱基 C．脱氧核糖、磷酸、碱基 D．核糖、磷酸、碱基 【答案】C 【详解】分子由脱氧核苷酸聚合而成，一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基构成，故分子完全水解得到的产物是磷酸、含氮碱基、脱氧核糖，C正确。 3．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．DNA是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板 D．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 【答案】D 【详解】A．组成天然蛋白质的氨基酸几乎都是α-氨基酸，A正确； B．盐析可以使蛋白质因溶解度变小而析出，所以利用盐析可以分离提纯蛋白质，B正确； C．DNA是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板，C正确； D．RNA主要存在于细胞质中，D错误； 故选D。 4．下列概念图中所填内容正确的有 ①脱氧核苷酸    ②8种    ③5种碱基    ④脱氧核糖    ⑤脱氧核苷酸链 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 【答案】B 【详解】根据图中DNA可以确定①为脱氧核苷酸、②4种、③4种碱基、④为脱氧核糖、⑤为脱氧核苷酸链，①④⑤正确，正确的有3个； 故选B。 5．关于DNA的碱基组成，正确的说法是 A．腺嘌呤与鸟嘌呤分子数相等，胞嘧啶与胸腺嘧啶分子数相等 B．不同种类DNA碱基组成比例相同 C．同一生物的不同器官DNA碱基组成不同 D．年龄增长但DNA碱基组成不变 【答案】D 【详解】A．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，A错误； B．不同生物种类DNA碱基组成比例不同，B错误； C．同一生物的不同组织、不同器官的DNA碱基组成相同，C错误； D．随年龄增长，DNA甲基化水平升高，但甲基化只是对DNA的修饰，不改变碱基组成，D正确； 综上所述答案为D。 6．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所含的五碳糖和磷酸不同 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 【详解】A．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，故A正确； B．不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸相同，故B错误； C．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； D．不同人体内DNA的空间结构都是双螺旋结构，故D错误； 故选A。 7．下列有关核酸的叙述正确的是 A．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，只存在于细胞核中 B．核酸指挥控制着蛋白质的合成、细胞的分裂，只存在于细胞质中 C．生物体遗传信息的载体DNA大量存在于细胞核中 D．RNA不参与遗传信息的传递过程 【答案】C 【详解】A．核酸包括DNA和RNA，RNA主要存在于细胞质中(病毒的RNA在蛋白质外壳内)，DNA大量存在于细胞核中，A错误； B．核酸包括DNA和RNA，RNA主要存在于细胞质中(病毒的RNA在蛋白质外壳内)，DNA大量存在于细胞核中，B错误； C．DNA大量存在于细胞核中，是生物体遗传信息的载体，C正确； D．RNA参与遗传信息的传递过程，D错误； 答案选C。 8．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．磷酸二酯键 D．二硫键 【答案】B 【详解】A．DNA分子结构中不存在肽键，A不正确； B．DNA分子结构中连接碱基A与T的是氢键，B正确； C．DNA分子结构中连接脱氧核苷酸的是磷酸二酯键，而连接碱基A与T的是氢键，C不正确； D．DNA分子结构中不存在二硫键，D错误； 故选B。 综合应用 9．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 【详解】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； 故答案选B。 10．某DNA分子的片段如图所示，下列关于该片段的说法不正确的是 A（腺嘌呤）    T（胸腺嘧啶） A．胸腺嘧啶与酸或碱溶液均可反应生成盐 B．该片段结构最多与发生加成 C．DNA分子可通过氢键①②形成双螺旋结构 D．该片段不能使酸性高锰酸钾褪色 【答案】D 【详解】A．由结构简式可知，胸腺嘧啶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，该片段结构中碳碳双键和碳氮双键一定条件下能与氢气发生加成反应，则1mol该片段结构最多与5mol氢气发生加成反应，故B正确； C．由结构简式可知，该片段结构中①②为碱基通过氢键作用结合成碱基对，则DNA分子可通过氢键①②形成双螺旋结构，故C正确； D．由结构简式可知，该片段结构中含有的碳碳双键能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应使溶液褪色，故D错误； 故选D。 11．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 【详解】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。 12．核酸检测为确认病毒感染提供了关键的支持性证据.某核糖核酸(RNA)的结构片段示意图如图，它在蛋白酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、碱基和某酸。下列说法错误的是 A．该核糖核酸可能通过人工合成的方法得到 B．该核糖核酸催化水解所使用的蛋白酶是蛋白质，其催化活性与温度有关 C．该核糖核酸水解生成的碱基中不含氮元素 D．该核糖核酸完全水解生成的酸是H3PO4 【答案】C 【详解】A．核酸能通过人工合成的方法得到，A项正确； B．题述蛋白酶属于蛋白质，其催化活性与温度有关，B项正确； C．碱基中含有、、等元素，C项错误； D．该核糖核酸为磷酸、戊糖、碱基发生缩聚反应生成，可水解生成磷酸，D项正确. 故选：C。 13．组成核酸的基本单元是核苷酸，下图是核酸的某一结构片段，下列说法错误的是 A．脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)结构中的碱基相同，戊糖不同 B．碱基与戊糖缩合形成核苷，核苷与磷酸缩合形成核苷酸，核苷酸缩合聚合得到核酸 C．核苷酸在一定条件下，既可以与酸反应，又可以与碱反应 D．核酸分子中碱基通过氢键实现互补配对 【答案】A 【详解】A．脱氧核糖核酸(DNA)的戊糖为脱氧核糖，碱基为：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶，核糖核酸(RNA)的戊糖为核糖，碱基为：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶，两者的碱基不完全相同，戊糖不同，故A错误； B．碱基与戊糖缩合形成核苷，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，如图：，故B正确； C．核苷酸中的磷酸基团能与碱反应，碱基与酸反应，因此核苷酸在一定条件下，既可以与酸反应，又可以与碱反应，故C正确； D．核酸分子中碱基通过氢键实现互补配对，DNA中腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对，RNA中尿嘧啶（U）替代了胸腺嘧啶（T），结合成碱基对，遵循碱基互补配对原则，故D正确； 故选A。 拓展培优 14．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 【详解】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。 15．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 【分析】DNA分子结构的主要特点：（1）由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构；（2）外侧由脱氧核糖和磷酸交替连结构成基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成碱基对。碱基间的配对遵循碱基互补配对原则，即A-T、C-G．A与T之间由2个氢键连接，G与C之间由3个氢键连接。 【详解】A. 磷酸和脱氧核糖的羟基之间形成酯基，①代表磷酯键，故A正确； B. 双链DNA分子中，A和T之间有2个氢键，故B正确； C. 双链DNA分子中，G与C之间有3个氢键，故C正确； D. DNA转录成三种RNA，再RNA翻译成蛋白质，故D错误； 故选D。 【点睛】本题的难点是BC，要能够观察到双链DNA分子中，A和T之间有2个氢键、C和G之间有3个氢键。 16．请仔细观察下图，回答下列问题。 (1)该图表示的物质名称为___________，是构成___________的基本单元。根据碱基的不同，该物质主要分为___________种，若碱基为A，则此基本单元的全称是___________。 (2)若把图中虚线框内的氧原子去掉，则其名称应为___________，是构成___________的基本单元，组成该物质的主要碱基有___________。若碱基为A，则此基本单元的全称是___________。 【答案】(1) 核糖核苷酸 4 腺嘌呤核糖核苷酸 (2) 脱氧核糖核苷酸 鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 【详解】（1）由核糖、磷酸、碱基通过一定方式结合而成的是核糖核苷酸，是构成的基本单元。主要含有A、U、G、C四种碱基，含有A的基本组成单位为腺嘌呤核糖核苷酸。 故答案为：核糖核苷酸；；4；腺嘌呤核糖核苷酸； （2）由脱氧核糖、磷酸、碱基通过一定方式结合而成的是脱氧核糖核苷酸，是构成的基本单元。主要含有A、T、G、C四种碱基，含有A的基本组成单位为腺嘌吟脱氧核糖核苷酸。 故答案为：脱氧核糖核苷酸；；鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶；腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 生物大分子 第三节 核酸 教学目标 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。 重点和难点 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。 ◆知识点一 核酸的分类与组成 1.核酸的分类 核酸是生物体遗传信息的携带者，因其最早在细胞核中发现，并具有酸性，故而得名。分类依据：根据组成中所含 的不同。 2.核酸的组成 核酸可以看作 、 和 通过一定方式结合而成的生物大分子，相对分子质量可达上百万。碱基与戊糖缩合形成 ，核苷与磷酸缩合形成了组成核酸的基本单元—— ，核苷酸缩合聚合形成磷酸二酯键并得到核酸。 (1)基本单元：核苷酸。 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：核糖或脱氧核糖，以环状结构存在于核酸中。 (3)碱基 碱基是具有碱性的杂环有机化合物，主要有： 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) 即学即练 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 ◆知识点二 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 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 配对，鸟嘌呤(G)与 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， 替代胸腺嘧啶(T)。 2.核酸的生物功能 （1）DNA的生物功能 有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的 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。 在细胞增殖过程中，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。核酸携带的遗传信息通过DNA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。 （2）RNA的生物功能 RNA参与遗传信息的 过程，主要负责 、 和 DNA所携带的遗传信息。少部分RNA作为酶，对生物体内的化学反应起催化作用。 (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。 即学即练 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 考点一 核酸的组成 【例1】DNA与RNA完全水解后产物的特点是 A．部分碱基相同，戊糖相同 B．部分碱基不同，戊糖不同 C．碱基相同，戊糖不同 D．碱基不同，戊糖相同 【变式1-1】比较DNA和RNA的分子结构，DNA特有的化学成分是 A．核糖与胸腺嘧啶 B．核糖与腺嘌呤 C．脱氧核糖与腺嘌呤 D．脱氧核糖与胸腺嘧啶 【变式1-2】下列缩合产物或水解产物不正确的是 A．核苷酸的缩合聚合产物为核酸 B．戊糖与碱基的缩合产物为核苷酸 C．核苷酸的水解产物为核苷与磷酸 D．核酸的最终水解产物为戊糖、碱基和磷酸 考点二 核酸的结构 【例2】核酸有两种：含核糖的是核糖核酸(RNA)，含脱氧核糖的是脱氧核糖核酸(DNA)，人类的基因组通过从细胞核里的DNA向蛋白质的合成机制发出生产蛋白质的指令运作，这些指令通过RNA传送。核糖是合成核酸的重要原料，常见的两种核糖结构简式为：D­核糖 ；戊醛糖CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO。下列关于核糖的叙述不正确的是 A．戊醛糖和D­核糖互为同分异构体 B．它们都能发生酯化反应 C．戊醛糖属于单糖 D．由戊醛糖→脱氧核糖(CH2OH—CHOH—CHOH—CH2—CHO)可看成是一个氧化过程 【变式2-1】（多选）如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是 A．DNA与RNA在核苷酸上的不同点只有②方面 B．如果②为核糖，则③有4种 C．③在生物体中共有8种，彻底水解的产物也有8种 D．人体内的遗传物质彻底水解会得到6种产物 【变式2-2】（多选）核酸检测对防疫新冠肺炎意义重大。如图1是脱氧核糖核酸(DNA)的结构片段，它的碱基中胞嘧啶的结构如图2，下列说法正确的是 A．脱氧核糖核酸中含有的化学键都是不同原子形成的极性共价键 B．2－脱氧核糖(C5H10O4)与葡萄糖属于同系物，都能发生银镜反应 C．胞嘧啶分子式为C4H5N3O，含有的官能团是氨基、碳碳双键和肽键 D．脱氧核糖核酸由磷酸、2－脱氧核糖和碱基通过一定方式结合而成 考点三 核酸的生物功能 【例3】下列叙述中，哪项不是核酸的生理功能 A．作为遗传信息的载体，存在于每个细胞中 B．是生物的遗传物质 C．是生物体进行生命活动的主要承担者 D．对生物体的遗传变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用 【变式3-1】有关核酸的叙述正确的是(　　) A．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 B．核酸指挥控制着蛋白质的合成，细胞的分裂，主要存在于细胞质中 C．生物体遗传信息的载体DNA，大量存在于细胞核中，决定蛋白质的合成 D．生物体遗传信息的载体RNA，大量存在于细胞质中，控制蛋白质的合成 【变式3-2】下列有关核酸的叙述中，正确的是 A．除病毒外，一切生物都有核酸存在 B．核酸分子均呈双螺旋结构 C．核酸是生物的遗传物质 D．组成核酸的基本单元是脱氧核苷酸 基础达标 1．下列关于核酸的功能的叙述正确的是 A．细胞核中的遗传物质主要是DNA，细胞质中的遗传物质主要是RNA B．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相同 C．只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质 D．在人的肌肉细胞中，DNA上含有此人的全部遗传信息 2．将DNA分子完全水解后得到的化学物质是 A．核苷酸、五碳糖、碱基 B．核苷酸、磷酸、碱基 C．脱氧核糖、磷酸、碱基 D．核糖、磷酸、碱基 3．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．DNA是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板 D．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 4．下列概念图中所填内容正确的有 ①脱氧核苷酸    ②8种    ③5种碱基    ④脱氧核糖    ⑤脱氧核苷酸链 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 5．关于DNA的碱基组成，正确的说法是 A．腺嘌呤与鸟嘌呤分子数相等，胞嘧啶与胸腺嘧啶分子数相等 B．不同种类DNA碱基组成比例相同 C．同一生物的不同器官DNA碱基组成不同 D．年龄增长但DNA碱基组成不变 6．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所含的五碳糖和磷酸不同 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 7．下列有关核酸的叙述正确的是 A．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，只存在于细胞核中 B．核酸指挥控制着蛋白质的合成、细胞的分裂，只存在于细胞质中 C．生物体遗传信息的载体DNA大量存在于细胞核中 D．RNA不参与遗传信息的传递过程 8．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．磷酸二酯键 D．二硫键 综合应用 9．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 10．某DNA分子的片段如图所示，下列关于该片段的说法不正确的是 A（腺嘌呤）    T（胸腺嘧啶） A．胸腺嘧啶与酸或碱溶液均可反应生成盐 B．该片段结构最多与发生加成 C．DNA分子可通过氢键①②形成双螺旋结构 D．该片段不能使酸性高锰酸钾褪色 11．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 12．核酸检测为确认病毒感染提供了关键的支持性证据.某核糖核酸(RNA)的结构片段示意图如图，它在蛋白酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、碱基和某酸。下列说法错误的是 A．该核糖核酸可能通过人工合成的方法得到 B．该核糖核酸催化水解所使用的蛋白酶是蛋白质，其催化活性与温度有关 C．该核糖核酸水解生成的碱基中不含氮元素 D．该核糖核酸完全水解生成的酸是H3PO4 13．组成核酸的基本单元是核苷酸，下图是核酸的某一结构片段，下列说法错误的是 A．脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)结构中的碱基相同，戊糖不同 B．碱基与戊糖缩合形成核苷，核苷与磷酸缩合形成核苷酸，核苷酸缩合聚合得到核酸 C．核苷酸在一定条件下，既可以与酸反应，又可以与碱反应 D．核酸分子中碱基通过氢键实现互补配对 拓展培优 14．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 15．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 16．请仔细观察下图，回答下列问题。 (1)该图表示的物质名称为___________，是构成___________的基本单元。根据碱基的不同，该物质主要分为___________种，若碱基为A，则此基本单元的全称是___________。 (2)若把图中虚线框内的氧原子去掉，则其名称应为___________，是构成___________的基本单元，组成该物质的主要碱基有___________。若碱基为A，则此基本单元的全称是___________。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $