2.5 核酸是遗传信息的携带者课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件聚焦“核酸是遗传信息的携带者”，系统讲解核酸的种类、分布、组成及生物大分子的碳链骨架。通过DNA指纹技术案件侦破、亲子鉴定等问题探讨导入，衔接细胞分子组成知识，搭建从生活实例到分子结构的学习支架。 其亮点在于融合问题驱动与探究实践，如设计卡纸制作脱氧核苷酸模型、书写结构通式等活动，结合科学思维（对比DNA与RNA表格分析）和生命观念（结构与功能观）。课堂总结梳理生物大分子共性，习题巩固强化应用，助力学生直观理解核酸功能，教师可提升教学互动性与知识传递效率。

高中必修 1 分子与细胞 SZ-LWH 第2章 组成细胞的分子 第五节 核酸是遗传信息的携带者 1.7.2013 同学们好！今天我们将一起探索生命中一个非常神奇的分子——核酸。大家有没有想过，为什么我们会长得像自己的爸爸妈妈？为什么有些疾病会遗传？这些问题的答案，都藏在我们今天要学习的内容里。让我们一起揭开“核酸是遗传信息的携带者”这个秘密吧！ ‹#› 问题 探讨 SZ-LWH DNA指纹技术在案件侦破工作中有重要的用途。刑侦人员将从案发现场收集到的血液、头发等样品中提取的DNA，与犯罪嫌疑人的DNA进行对比分析，这种独特的遗传标记就有可能为案件的侦破提供关键的证据支持。 讨论： 1. 为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息？ DNA是生物的主要遗传物质，携带着决定生物性状的遗传信息。不同个体之间的DNA脱氧核苷酸排列顺序存在显著差异，这种特异性如同人类的指纹一样独一无二，因此通过比对DNA序列，就能精准识别并锁定犯罪嫌疑人的身份信息。 1.7.2013 同学们，我们先来看一个有趣的案例。在一些侦探电影里，警察常常通过一滴血或者一根头发就能找到罪犯，这听起来是不是很神奇？这其实就是DNA指纹技术的应用。大家想一想，为什么DNA能像指纹一样，帮助警察确定嫌疑人的身份呢？没错，因为每个人的DNA都是独一无二的，它就像我们的“生命密码”，储存着我们的遗传信息。 ‹#› 问题 探讨 SZ-LWH 2.你还能说出DNA鉴定技术在其他方面的应用吗？ 01 亲子鉴定 基于孟德尔遗传定律，通过比对父母与子女的DNA基因位点，能精准判定亲子血缘关系，是司法认定与民事证明中最权威的生物学依据。 02 灾难遇难者身份辨认 在地震、空难等突发灾害后，遗体往往难以直接辨认，通过DNA样本与家属的亲缘比对，可高效确认遇难者身份，为善后与祭奠提供关键支撑。 03 物种起源与进化研究 提取古生物化石或人类遗骸中的DNA片段，通过基因测序分析，可追溯物种演化脉络，还原人类起源、迁徙路线及不同生物间的亲缘关系。 1.7.2013 除了破案，DNA鉴定技术还有很多其他用途。比如，大家可能听说过“亲子鉴定”，就是通过对比DNA来确定父母和孩子之间的血缘关系。在一些重大灾难后，也可以通过DNA来辨认遇难者的身份。此外，科学家还能通过分析古代生物的DNA，来研究人类的起源和不同物种之间的亲缘关系。DNA真是一位了不起的“历史记录者”！ ‹#› 目录 目 录 SZ-LWH 1 2 3 核酸的种类、分布及其组成 生物大分子以碳链为骨架 课堂总结 1.7.2013 今天这节课，我们将围绕三个核心问题展开。首先，我们会认识核酸的两大成员——DNA和RNA，看看它们在细胞里住在哪里，又是由什么构成的。接着，我们会探讨核酸作为一种生物大分子，它的基本骨架是什么。最后，我们会对本节课的内容进行总结。 ‹#› 一、核酸的种类、分布及其组成 SZ-LWH DNA 核酸 脱氧核糖核酸（简称DNA） 核糖核酸（简称RNA） DNA主要分布在拟核区域；RNA主要分布在细胞质基质中。 无细胞结构，仅含DNA或RNA其中一种，存在于病毒颗粒内部。 真核：细胞核（主要场所） 线粒体、叶绿体（少量分布） 真核：细胞质（主要） (1)真核细胞 (2)原核细胞 (3)病毒 核酸的种类及其分布 1.1 1.7.2013 首先，我们来认识一下核酸的家庭成员。核酸主要有两位成员：DNA和RNA。如果把细胞比作一个大工厂，那么DNA就是工厂的“总设计图纸”，非常重要，所以它主要待在“司令部”——细胞核里。而RNA则是“传令兵”，它会把DNA的指令带到工厂的“生产车间”——细胞质里去。不同类型的细胞，它们的“住址”也略有不同。 ‹#› 一、核酸的种类、分布及其组成 SZ-LWH 活动1：观察几种核苷酸，写出他们的结构通式 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 磷酸 核糖 碱基 组成特点： 1. 五碳糖为核糖（C₅H₁₀O₅），比脱氧核糖多一个氧原子。 2. 碱基种类：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)。 3. 是RNA（核糖核酸）的基本组成单位。 磷酸 脱氧核糖 碱基 组成特点： 1. 五碳糖为脱氧核糖（C₅H₁₀O₄），比核糖少一个氧原子。 2. 碱基种类：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)。 3. 是DNA（脱氧核糖核酸）的基本组成单位。 1.7.2013 我们已经知道核酸是由核苷酸组成的，那核苷酸长什么样呢？大家看屏幕上的这些化学结构式，它们就是核苷酸。我们可以把它们分成两大类：核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸。大家仔细观察，它们的结构有什么相同和不同的地方呢？ ‹#› 一、核酸的种类、分布及其组成 SZ-LWH (1) 核酸的基本单位——核苷酸 核苷酸如同“乐高积木”，是构建核酸的单体，每个核苷酸都由磷酸、五碳糖和含氮碱基这三部分连接而成。 核苷酸 五碳糖 磷酸 含氮的碱基 + + 【资料1】酶解法实验表明：水解DNA得到的五碳糖是脱氧核糖，碱基为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)； 而水解RNA得到的五碳糖是核糖，碱基为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)。 【思考】从五碳糖和碱基的角度，分析构成DNA与RNA的核苷酸有何本质区别？ 核酸是由核苷酸连接形成的长链 1.2 1.7.2013 刚刚我们看到了核苷酸的结构，现在我们来拆解一下它。每个核苷酸都由三个部分组成：磷酸、五碳糖和含氮碱基。大家可以把它想象成一个有三个零件的乐高积木。科学家们通过实验发现，构成DNA和RNA的核苷酸，它们的“零件”是不一样的。DNA的五碳糖是脱氧核糖，碱基里有T；而RNA的五碳糖是核糖，碱基里有U。这就是它们的根本区别。 ‹#› 核酸的种类、分布及其组成 分类依据：五碳糖的化学结构差异 核苷酸是核酸的基本组成单位，根据五碳糖的不同，可分为两大类：脱氧核苷酸和核糖核苷酸。 01. 脱氧核苷酸 (DNA的单体) ▸ 五碳糖：脱氧核糖（比核糖少一个氧原子） ▸ 特有碱基：胸腺嘧啶 (T)（无尿嘧啶U） ▸ 共有碱基：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C) 02. 核糖核苷酸 (RNA的单体) ▸ 五碳糖：核糖（比脱氧核糖多一个氧原子） ▸ 特有碱基：尿嘧啶 (U)（无胸腺嘧啶T） ▸ 共有碱基：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C) 核酸的化学组成元素 基本元素：C（碳）、H（氢）、O（氧）、N（氮）、P（磷）。其中，磷(P)是核酸的特征元素，这也是区分核酸与其他生物大分子（如蛋白质）的重要标志。 1.7.2013 所以，根据五碳糖的不同，核苷酸可以分为两大类：脱氧核苷酸和核糖核苷酸。它们的区别就像两个双胞胎，一个叫“脱氧”，一个叫“核糖”。它们的“个性标签”——碱基也略有不同：脱氧核苷酸有T，而核糖核苷酸有U。记住这个口诀：“DNA有T，RNA有U”。 ‹#› 一、核酸的种类、分布及其组成 SZ-LWH 脱氧核糖 磷酸 含氮碱基 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 核糖 磷酸 含氮碱基 A G C U A G C T 4种 4种 ④核苷酸的命名 腺嘌呤核糖核苷酸 鸟嘌呤核糖核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 尿嘧啶核糖核苷酸 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 【思考】细胞中的核酸、核苷酸、碱基各有多少种？ 2、8、5 1.7.2013 我们知道了核苷酸的分类，那它们具体叫什么名字呢？命名规则很简单，就是“碱基名 + 五碳糖名 + 核苷酸”。比如，含有腺嘌呤和脱氧核糖的，就叫腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。大家数一数，细胞里一共有多少种核苷酸和碱基呢？没错，核酸有2种，核苷酸有8种，碱基有5种。 ‹#› 一、核酸的种类、分布及其组成 SZ-LWH (2) DNA和RNA的区别 特性 DNA（脱氧核糖核酸） RNA（核糖核酸） 基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 五碳糖 脱氧核糖 核糖 含氮碱基 A、C、G、T A、C、G、U 结构 双螺旋结构 大多为单链结构 核酸是由核苷酸连接形成的长链 1.2 1.7.2013 现在，我们来系统地对比一下DNA和RNA这对“兄弟”。它们在基本单位、五碳糖、碱基和结构上都有明显的不同。DNA是双链的双螺旋结构，像一个扭曲的梯子，非常稳定；而RNA通常是单链的，像一条弯曲的线，比较灵活。一个负责储存信息，一个负责传递信息，分工明确！ ‹#› 一、核酸的种类、分布及其组成 活动2 用卡纸制作四种脱氧核苷酸的模型，仿照示意图完成四个核苷酸的连接 01 核心连接机制 核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成长链。一个核苷酸的磷酸基团与相邻核苷酸的脱氧核糖（3'-OH）发生脱水缩合反应，脱去一分子水，将单体“串联”成多聚体。 02 模型构建步骤 ① 制作4种脱氧核苷酸单体（磷酸、脱氧核糖、含氮碱基）； ② 找准连接位点：磷酸连脱氧核糖的5'端，碱基连1'端； ③ 依次连接：前一个的磷酸与后一个的核糖3'端结合，形成链式结构。 03 探究与思考 通过物理模型构建，直观理解核酸的线性结构特征；思考：若碱基排列顺序改变，会对核酸的功能产生什么影响？尝试分析不同排列组合的多样性意义。 💡 关键结论：核酸的长链结构由核苷酸通过磷酸二酯键连接而成，这一结构是遗传信息储存和传递的物质基础，也是生物多样性的分子根源。 1.7.2013 我们已经知道核苷酸是核酸的基本单位，那它们是如何连接在一起形成长链的呢？大家看这个示意图，核苷酸们手拉手，通过磷酸二酯键连接起来，就像串珠子一样，形成了一条长长的核酸链。这个过程就叫做脱水缩合。 ‹#› 一、核酸的种类、分布及其组成 SZ-LWH 活动2 用卡纸制作四种脱氧核苷酸的模型，仿照示意图完成四个核苷酸的连接 不同排列顺序的核苷酸链 核苷酸的排列顺序如同“生命密码”，其多样性决定了遗传信息的无限可能，这正是生物性状千差万别的根本原因。 1.7.2013 同学们，想象一下，如果我们有四种不同颜色的珠子（代表四种核苷酸），我们可以串出多少种不同的项链呢？答案是无数种！同样，核苷酸的排列顺序也是多种多样的。正是这些不同的排列顺序，决定了核酸携带的遗传信息的多样性。 ‹#› 一、核酸的种类、分布及其组成 SZ-LWH 活动2 用卡纸制作四种脱氧核苷酸的模型，仿照示意图完成四个核苷酸的连接 不同排列顺序的核苷酸链 核苷酸的排列顺序承载着生物的遗传密码，微小的排列差异便造就了生命的多样性。如同字母组合成不同的文字，A、T、C、G的不同排列不仅决定了我们的身高、肤色等性状，更让每个生命都拥有独一无二的“身份标识”。 1.7.2013 大家看，仅仅改变几个核苷酸的排列顺序，就能得到一条全新的核酸链。人与人之间的差异，比如身高、肤色、眼睛颜色的不同，本质上就是我们体内DNA中核苷酸排列顺序的不同。这本由A、T、C、G组成的“生命密码本”，决定了我们每个人都是独一无二的。 ‹#› 一、核酸的种类、分布及其组成 SZ-LWH 03 核酸的多样性及功能 ① 多样性的根本原因 构成核酸的核苷酸具有数目不同和排列顺序极其多样的特点，这两种因素共同造就了核酸分子的多样性，也是生物界多样性的分子基础。 ② 核酸的核心功能 a. 信息载体：核酸是细胞内携带遗传信息的物质，承载着生物体发育、繁殖的全部指令。 b. 生命调控：在生物体的遗传、变异以及蛋白质的生物合成过程中起决定性作用，是生命活动正常进行的“总开关”。 核酸的多样性与生命功能 1.3 1.7.2013 总结一下，核酸为什么具有多样性呢？主要有两个原因：一是组成核酸的核苷酸数量不同，二是核苷酸的排列顺序多种多样。而核酸的功能非常重要，它不仅携带遗传信息，还在生物的遗传、变异和蛋白质的合成中扮演着关键角色。可以说，没有核酸，就没有生命的延续和多样性。 ‹#› 一、核酸的种类、分布及其组成 (4) 核酸的空间结构 DNA：双螺旋的遗传基石 由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构，磷酸与脱氧核糖构成外侧骨架，碱基互补配对形成内侧核心。其结构稳定、碱基排列多样，是生物遗传信息的主要储存载体，承载着物种的遗传密码。 RNA：单链的功能执行者 通常为单链结构，分子较小且形态灵活，可形成局部双链区（如tRNA的三叶草结构）。它是遗传信息的“信使”与“翻译官”，在蛋白质合成中负责传递遗传密码、转运氨基酸等，还参与基因表达的调控过程。 生物基础课程 | 核酸篇 1.7.2013 最后我们来看看核酸的空间结构。DNA的结构非常经典，是一个双螺旋结构，就像一个旋转的楼梯，非常稳定，适合长期储存信息。而RNA通常是单链的，形态比较多样，可以折叠成各种形状，方便它执行各种任务。 ‹#› 习题巩固 SZ-LWH （5）在豌豆的叶肉细胞中，由A、C、T、U 4种碱基参与构成的核苷酸共有 ______ 种。 解析：豌豆叶肉细胞同时含有DNA和RNA。A、C碱基可分别构成脱氧核苷酸和核糖核苷酸（各2种）；T仅存在于DNA中，U仅存在于RNA中（各1种）。总计：2+2+1+1 = 6种核苷酸。 6 1.7.2013 我们来做一道练习题巩固一下。题目是：在豌豆的叶肉细胞中，由A、C、T、U这四种碱基参与构成的核苷酸一共有多少种？大家想一想，豌豆细胞里既有DNA又有RNA。A和C两种碱基，在DNA和RNA里都有，所以各能形成2种核苷酸。而T只在DNA里有，U只在RNA里有，各形成1种。所以总共是 2+2+1+1 = 6种。 ‹#› 目录 目 录 SZ-LWH 1 2 3 核酸的种类、分布及其组成 生物大分子以碳链为骨架 课堂总结 1.7.2013 好的，关于核酸的种类、分布和组成我们就学到这里。接下来，我们进入第二部分，探讨一个更宏观的话题：生物大分子以碳链为骨架。 ‹#› 二、生物大分子以碳链为骨架 SZ-LWH 蛋白质 DNA 淀粉 糖原 纤维素 RNA 活动3 细胞中的生物大分子有哪些？它们有什么共同之处？ 1.7.2013 同学们，我们已经学习了核酸，它是一种生物大分子。除了核酸，细胞里还有哪些生物大分子呢？比如我们之前学过的蛋白质、淀粉等。大家观察一下屏幕上的这些大分子，它们有什么共同的特点呢？ ‹#› 二、生物大分子以碳链为骨架 SZ-LWH 葡萄糖 氨基酸 核苷酸 多 糖 蛋白质 核 酸 单 体 多聚体 脱水缩合 水解 【碳是生命的最基本、最核心的元素，没有碳就没有生命】 1.7.2013 这些生物大分子虽然功能不同，但它们的基本结构很相似。它们都是由一个个小单位连接而成的。这些小单位我们称之为“单体”，而由单体连接成的大分子则称为“多聚体”。比如，葡萄糖是单体，连接起来就形成了多糖这个多聚体。氨基酸连接起来形成蛋白质，核苷酸连接起来形成核酸。而连接这些单体的基本骨架，就是碳链。 ‹#› 二、生物大分子以碳链为骨架 SZ-LWH 生物大分子是由许多基本单位连接而成的，这些基本单位称为单体，这些生物大分子又称为单体的多聚体。 单体 (基本单位) 多聚体 (生物大分子) 单糖 多糖 氨基酸 蛋白质 核苷酸 核酸 每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成多聚体，碳是生命的核心元素。 单体和多聚体 2.1 1.7.2013 我们来总结一下单体和多聚体的关系。单糖组成多糖，氨基酸组成蛋白质，核苷酸组成核酸。它们的共同点是，每一个单体都以碳链为基本骨架。碳就像建筑中的钢筋，支撑起了整个生命大厦。所以说，碳是生命的核心元素。 ‹#› 二、生物大分子以碳链为骨架 SZ-LWH 3.碳是生命的核心元素，没有碳就没有生命，它构成了生物大分子的基本骨架，是细胞构建与生命活动的物质基础。 4.细胞是由化学元素和化合物共同构成的生命系统，各类化合物各司其职，协同维持细胞的结构与功能： (1)多糖、蛋白质、核酸等生物大分子均以碳链为基本骨架，它们是细胞结构的重要组成成分，承载着遗传、催化、结构支撑等关键功能。 (2)糖类是细胞生命活动的主要能源物质，脂质则是良好的储能物质并参与膜结构构建，二者为细胞代谢提供能量保障。 (3)水是细胞内含量最多的化合物，参与物质运输与生化反应；无机盐则维持细胞渗透压、酸碱平衡，参与物质合成与生理调节。 (4)细胞内化合物的含量和比例处于动态平衡中，这种稳态调控是细胞正常增殖、分化和代谢的重要保障。 1.7.2013 所以，我们再次强调，碳是生命的核心元素。细胞就是由各种化学元素和化合物构成的一个精密系统。生物大分子构成了细胞的基本框架，糖类和脂质提供能量，水和无机盐则参与各种生命活动。这些物质的含量和比例保持着动态平衡，共同维持着细胞的生命活动。 ‹#› 习题巩固 SZ-LWH 3. (2023·山东济南高一期中)如图①～⑦表示几种化学元素所组成的化合物，下列叙述正确的是 A. 若⑥主要分布在细胞核中，则③一共有4种 B. 若②具有保温和保护作用，②一定是一种生物大分子 C. ⑤可能具有催化作用，①一定含有一个氨基和一个羧基 D. 若⑦是植物细胞的储能物质，则④只存在于植物细胞中 【答案】A【解析】若⑥主要分布在细胞核，则⑥为DNA，③为脱氧核苷酸，共4种；②若是脂肪则不是生物大分子；①是氨基酸，至少含一个氨基和一个羧基；④是葡萄糖，动植物细胞均有分布。 1.7.2013 我们再来做一道综合题。这道题考察了我们对细胞中各种化合物的理解。大家仔细分析每个选项，结合我们今天学的知识，看看哪个选项是正确的。提示一下，⑥如果主要分布在细胞核，那它很可能是DNA。 ‹#› 习题巩固 4.生命科学常用图示表示微观物质的结构，图1～3分别表示植物细胞中常见的三种有机物，则图1～3可分别表示（ ） A.多肽、RNA、淀粉 B.DNA、RNA、纤维素 C.DNA、蛋白质、糖原 D.蛋白质、核酸、糖原 【正确答案：A】解析：多肽的基本单位是氨基酸（约20种），对应图1多种单体；RNA的基本单位是4种核糖核苷酸，对应图2四种单体；淀粉的基本单位是葡萄糖（仅1种），对应图3一种单体。且淀粉是植物细胞特有的多糖。 SZ-LWH 1.7.2013 最后一题。这道题通过图示来考察我们对生物大分子结构的认识。图1的基本单位有很多种，图2的基本单位有四种，图3的基本单位只有一种。结合我们学过的知识，大家判断一下它们分别是什么。 ‹#› 课堂小结 01 核酸 | 遗传信息载体 •元素组成：C、H、O、N、P •基本单位：核苷酸（脱氧/核糖） •分类体系：DNA（双链）、RNA（单链） •核心功能：携带遗传信息，决定生物性状，是细胞内的遗传物质 02 多糖 | 能量与结构支撑 •元素组成：C、H、O（仅含三种元素） •基本单位：单糖（如葡萄糖、果糖） •典型代表：淀粉（植物储能）、糖原（动物储能）、纤维素（植物细胞壁） •核心功能：主要能源物质，部分参与细胞结构构建 03 蛋白质 | 生命活动执行者 •元素组成：C、H、O、N（部分含S、Fe等） •基本单位：氨基酸（约20种，通过肽键连接） •结构层次：一级→二级→三级→四级结构，结构决定功能 •核心功能：催化、运输、免疫、调节等，生命活动的主要承担者 💡 核心归纳：生物大分子均以“碳链”为基本骨架，由单体通过脱水缩合形成多聚体。其结构的多样性（如核苷酸/氨基酸的排列顺序）决定了功能的多样性，共同构成了生命活动的物质基础。 1.7.2013 好了，同学们，今天的课就快结束了。我们一起来回顾一下本节课的核心内容。我们学习了核酸的种类、分布和组成，知道了它是由核苷酸构成的，并且通过核苷酸的不同排列顺序来储存遗传信息。同时，我们还了解了生物大分子都以碳链为骨架。希望大家能记住这些重要的知识点。 ‹#› SZ-LWH 谢谢！ 1.7.2013 今天的课就到这里，感谢同学们的认真听讲！希望通过这节课，大家对核酸有了更深入的了解。生命科学的世界还有很多奥秘等着我们去探索，让我们保持好奇心，继续学习吧！下课！ ‹#› $