第四章 生物大分子 第三节 核酸 讲义-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

本高中化学讲义聚焦核酸的组成、分类、结构及生物功能核心知识点，先从核酸按戊糖不同分为DNA和RNA入手，梳理核苷酸水解为磷酸、核苷，核苷进一步水解为戊糖和碱基的组成关系，再阐述DNA双螺旋与RNA单链结构，最后关联基因及遗传信息传递功能，构建从组成到结构再到功能的学习支架。 资料通过表格系统整合知识要点，例题涵盖组成判断、水解产物比较等多维度考点，融入我国人工合成核酸等科研成就。既培养科学思维（如通过结构分析推理功能），又渗透科学态度与责任（激发民族自豪感），课中辅助教师高效授课，课后助力学生通过多样练习巩固知识、弥补盲点。

第三节 核酸 知识1 核酸（nucleic acid）的组成和分类☆ 项目 内容 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) 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（base）。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 戊糖的结构简式 碱基 碱基是具有碱性的杂环有机化合物，RNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶（分别用字母A、G、C、U表示）。 DNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶（用字母T表示）。结构简式可表示为 腺嘌呤(A)：、鸟嘌呤(G)：、胞嘧啶(C)： 尿嘧啶(U)：、胸腺嘧啶(T)： · 例题 考点：核酸的组成结构 1．（2025•湖南模拟）物质P和Q是生产核酸类药物的中间体，下列说法不正确的是（　　） A．P和Q中的碱基部分是腺嘌呤，是DNA和RNA中的主要碱基 B．P为核苷，Q为核苷酸，Q在酶的作用下水解得到P和磷酸 C．组成P和Q的核糖结构为 D．物质Q还可以和两个磷酸分子反应生成ATP 知识2 核酸的结构及生物功能☆ 项目 内容 DNA分子的双螺旋结构特点 （1）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。 （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 RNA的结构特点 RNA也是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 基因 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，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 RNA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 我国在核酸的研究中取得的成绩 （1）1981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。 （2）1999年，我国参与了人类基因组计划，称为参与该项计划的唯一发展中国家。 （3）2002年，我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制 对核酸的机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 · 例题 2．（2026•同步）判断题 (1)组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸( ) (2)核酸是具有遗传信息的蛋白质( ) (3)DNA是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板( ) (4)RNA可以根据DNA提供的信息，控制蛋白质合成( ) (5)核酸分为DNA和RNA，是一类含磷的高分子化合物( ) 3．（2026•同步）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 4．（2026•同步）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 5.如图为糖类概念图，下列说法不正确的是(　　) A.若某种单糖A为果糖，则物质①是蔗糖 B.若③是绿色植物光合作用的产物，则③是淀粉 C.若构成物质②的碱基有胸腺嘧啶，则某种单糖A为核糖 D.若④是腺嘌呤核糖核苷酸，则它可参与ATP的组成 6．（2026•同步）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高分子化合物 B.RNA主要存在于细胞核中，而DNA主要存在于细胞质中 C.核酸分为脱氧核糖核酸和核糖核酸两种 D.1981年，我国科学工作者用人工方法合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸 7．（2026•同步）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 8．（2026•同步）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mRNA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 9．（2026•同步）DNA变性是指 A.分子中磷酸二酯键断裂 B.DNA 分子中碱基丢失 C.DNA 分子由超螺旋→双链双螺旋 D.互补碱基之间氢键断裂 10．（2026•同步）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 11．（2026•同步）化合物G是生命体合成核酸的必需前体物质，对机体免疫功能和修复具有重要作用。化合物G 的一种合成路线如下： （1）化合物A中含氧官能团的名称为 和 。 （2）化合物E的分子式为C5H10O3N2，其结构简式为 ；由F→G的反应类型为 。 （3）一定条件下F可转化为H()，写出同时满足下列条件 的H的一种同分异构体的结构简式： 。 ①能与FeCl3溶液发生显色反应；②能与盐酸反应；③分子中只含有3种不同化学环境的H （4）已知： 请写出以为原料制备的合成路线流程图(无机试 剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)。 第 1 页 共 35 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 核酸 知识1 核酸（nucleic acid）的组成和分类☆ 项目 内容 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) 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（base）。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 戊糖的结构简式 碱基 碱基是具有碱性的杂环有机化合物，RNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶（分别用字母A、G、C、U表示）。 DNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶（用字母T表示）。结构简式可表示为 腺嘌呤(A)：、鸟嘌呤(G)：、胞嘧啶(C)： 尿嘧啶(U)：、胸腺嘧啶(T)： · 例题 考点：核酸的组成结构 1．（2025•湖南模拟）物质P和Q是生产核酸类药物的中间体，下列说法不正确的是（　　） A．P和Q中的碱基部分是腺嘌呤，是DNA和RNA中的主要碱基 B．P为核苷，Q为核苷酸，Q在酶的作用下水解得到P和磷酸 C．组成P和Q的核糖结构为 D．物质Q还可以和两个磷酸分子反应生成ATP 【解答】解：A．P和Q的碱基部分是腺嘌呤，是DNA和RNA中的主要碱基，故A正确； B．P为腺嘌呤核苷，Q为腺嘌呤核苷酸，Q在酶的作用下能水解得到腺嘌呤核苷（P）和磷酸（H3PO4），故B正确； C．根据结构式可推出P和Q的核糖结构为，为脱氧核糖，故C错误； D．物质Q（腺嘌呤核苷酸）再结合两个磷酸分子生成腺苷三磷酸（ATP）：，故D正确； 故选：C。 知识2 核酸的结构及生物功能☆ 项目 内容 DNA分子的双螺旋结构特点 （1）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。 （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 RNA的结构特点 RNA也是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 基因 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，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 RNA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 我国在核酸的研究中取得的成绩 （1）1981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。 （2）1999年，我国参与了人类基因组计划，称为参与该项计划的唯一发展中国家。 （3）2002年，我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制 对核酸的机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 · 例题 2．（2026•同步）判断题 (1)组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸( ) (2)核酸是具有遗传信息的蛋白质( ) (3)DNA是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板( ) (4)RNA可以根据DNA提供的信息，控制蛋白质合成( ) (5)核酸分为DNA和RNA，是一类含磷的高分子化合物( ) 【参考答案】× × √ √ √ 3．（2026•同步）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 【参考答案】B 4．（2026•同步）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 【参考答案】C 5.如图为糖类概念图，下列说法不正确的是(　　) A.若某种单糖A为果糖，则物质①是蔗糖 B.若③是绿色植物光合作用的产物，则③是淀粉 C.若构成物质②的碱基有胸腺嘧啶，则某种单糖A为核糖 D.若④是腺嘌呤核糖核苷酸，则它可参与ATP的组成 【参考答案】C 6．（2026•同步）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高分子化合物 B.RNA主要存在于细胞核中，而DNA主要存在于细胞质中 C.核酸分为脱氧核糖核酸和核糖核酸两种 D.1981年，我国科学工作者用人工方法合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸 【参考答案】B 【质量水平】 考点 细化内容 核酸的概念、分类及实际应用 A 核酸是一类含磷的生物高分子化合物 B DNA大量存在与细胞核中，RNA主要存在于细胞质中 C 核酸分为脱氧核糖核酸和核糖核酸两种 D 1981年，我国科学工作者用人工方法合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸 7．（2026•同步）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 【参考答案】C 【质量水平】 考点 细化内容 核酸的概念、分类及结构 A 一般地说，病毒由核酸和蛋白质组成 B 核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的高分子化合物 C 核酸分为脱氧核糖核酸和核糖核酸两种 D DNA的基本单位是脱氧核苷酸 8．（2026•同步）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mRNA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 【参考答案】D 【质量水平】 考点 细化内容 核酸的结构及性质 A 结构不同，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，属于单糖 D 戊醛糖→脱氧核糖少一个氧，应为还原过程 9．（2026•同步）DNA变性是指 A.分子中磷酸二酯键断裂 B.DNA 分子中碱基丢失 C.DNA 分子由超螺旋→双链双螺旋 D.互补碱基之间氢键断裂 【参考答案】D 【质量水平】 考点 细化内容 核酸的结构及生物功能 A DNA变性的概念 B C D 10．（2026•同步）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 【参考答案】D 【质量水平】 考点 细化内容 核酸的结构 A DNA与RNA完全水解后产物为戊糖、含氮碱基、磷酸 B C D 11．（2026•同步）化合物G是生命体合成核酸的必需前体物质，对机体免疫功能和修复具有重要作用。化合物G 的一种合成路线如下： （1）化合物A中含氧官能团的名称为 和 。 （2）化合物E的分子式为C5H10O3N2，其结构简式为 ；由F→G的反应类型为 。 （3）一定条件下F可转化为H()，写出同时满足下列条件 的H的一种同分异构体的结构简式： 。 ①能与FeCl3溶液发生显色反应；②能与盐酸反应；③分子中只含有3种不同化学环境的H （4）已知： 请写出以为原料制备的合成路线流程图(无机试 剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)。 【参考答案】 （1）羟基、酯基 （2） 取代反应 （3）或 （4） 第 1 页 共 35 页 学科网（北京）股份有限公司 $