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1、2022年秋高中生物 第二章 組成細(xì)胞的分子 第3節(jié) 遺傳信息的攜帶者——核酸學(xué)案 新人教版必修1 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．說(shuō)出核酸的種類及功能。(重點(diǎn)) 2．比較DNA與RNA的不同。 核心概念 核酸　脫氧核糖　核糖　脫氧核苷酸　核糖核苷酸 　　一、核酸的分類和功能 1．種類 2．功能： (1)細(xì)胞內(nèi)攜帶__遺傳信息____的物質(zhì)。 (2)在生物體的__遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成____中具有重要作用。 二、實(shí)驗(yàn)：觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布 1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模撼醪秸莆沼^察__DNA和RNA____在細(xì)胞中分布的方法。 2．實(shí)驗(yàn)原理： (1)DNA和RNA在細(xì)胞中的主要分

2、布部位不同。 (2)甲基綠和吡羅紅兩種染色劑對(duì)DNA和RNA的親和力不同： __甲基綠____＋DNA→綠色；__吡羅紅____＋RNA→紅色。 3．實(shí)驗(yàn)步驟： 4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論： (1)細(xì)胞核區(qū)域呈現(xiàn)綠色―→__DNA____主要分布在細(xì)胞核中。 (2)細(xì)胞質(zhì)區(qū)域呈現(xiàn)紅色―→__RNA____主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。 三、核酸是由核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈 1．核酸的基本組成單位——核苷酸 (1)脫氧核苷酸：構(gòu)成__DNA____的基本單位，如下圖。 (2)核糖核苷酸：構(gòu)成__RNA____的基本單位，如下圖。 2．核酸的構(gòu)成 3．遺傳信息的多樣性 (1

3、)絕大多數(shù)的生物，其遺傳信息貯存在__DNA____分子中，而且每個(gè)個(gè)體的DNA的__脫氧核苷酸序列____各有特點(diǎn)。 (2)組成DNA的脫氧核苷酸雖然只有4種，但是如果數(shù)量不限，在連成長(zhǎng)鏈時(shí)，__排列順序____是極其多樣化的，它所貯存的遺傳信息的信息容量也是非常大的。 ？思考 1．為什么不宜選用綠色植物的葉肉細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？ 提示：綠色植物葉肉細(xì)胞含葉綠體，其顏色會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 2．若選用大腸桿菌做實(shí)驗(yàn)材料，在顯微鏡下會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？ 提示：大腸桿菌是原核生物，其DNA存在于擬核中，因此呈現(xiàn)綠色的是擬核。 H　　判斷題 1．DNA和RNA的基本組成單位都是核苷酸。一分子核

4、苷酸由一分子含氮堿基、一分子五碳糖和一分子磷酸構(gòu)成。(　√　) 2．核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，DNA只分布在細(xì)胞核內(nèi)，RNA只分布在細(xì)胞質(zhì)中。(　×　) 3．DNA和RNA分子的堿基組成相同。(　×　) 4．分子大小相同，堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息一定相同。 (　×　) 5．核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有重要的作用。(　√　) 6．每個(gè)核酸分子是由幾十個(gè)乃至上千億個(gè)核苷酸連接而成的長(zhǎng)鏈。 (　√　) 7．甲基綠和吡羅紅對(duì)DNA和RNA的親和力不同，“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實(shí)驗(yàn)中應(yīng)分別加入甲基綠和吡羅紅。(　×　

5、) 8．鹽酸有利于染色體中的DNA與蛋白質(zhì)分開(kāi)，并使DNA水解。(　×　) 知識(shí)點(diǎn)1　核酸的結(jié)構(gòu) Z　 1．DNA與RNA的比較 項(xiàng)目 DNA RNA 基本 單位 名稱 脫氧核苷酸 核糖核苷酸 組成 磷酸 磷酸 五碳糖 脫氧核糖 核糖 堿基 A、G、C(共有) T(特有) U(特有) 種類 4種 4種 一般結(jié)構(gòu) 兩條核苷酸鏈 一條核苷酸鏈 檢測(cè) 試劑 甲基綠吡羅紅染色劑 現(xiàn)象 綠色 紅色 分布 主要在細(xì)胞核 主要在細(xì)胞質(zhì) 2．生物體中核酸、遺傳物質(zhì)、堿基和核苷酸種類的分析 生物類別 核酸種類 遺傳物質(zhì) 堿基

6、種類 核苷酸種類 細(xì)胞生物 DNA和 RNA DNA A、G、 C、T、U 8種 病毒 只含DNA DNA A、G、C、T 4種 只含RNA RNA A、G、C、U 4種 Y　 核酸初步水解與徹底水解的產(chǎn)物不同 (1)水解是指大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，若得到的小分子有機(jī)物還可以水解則為初步水解，若得到的小分子有機(jī)物不能再水解則為徹底水解。 (2)DNA與RNA初步水解與徹底水解的產(chǎn)物。 物質(zhì) 初步水解的產(chǎn)物 徹底水解的產(chǎn)物 DNA 脫氧核苷酸 磷酸、脫氧核糖和堿基 RNA 核糖核苷酸 磷酸、核糖和堿基 D　 典例1　下列關(guān)于

7、DNA和RNA的敘述中，錯(cuò)誤的是(　D　) A．DNA中特有的成分是脫氧核糖和T(胸腺嘧啶) B．RNA中特有的成分是核糖和U(尿嘧啶) C．DNA一般是雙鏈的，RNA一般是單鏈的 D．真核細(xì)胞的DNA只分布在細(xì)胞核中，RNA只分布在細(xì)胞質(zhì)中 [解析]　DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸，其特有的成分是脫氧核糖和胸腺嘧啶(T)；RNA的基本組成單位是核糖核苷酸，其特有的成分是核糖和尿嘧啶(U)。DNA一般是雙鏈的，RNA一般是單鏈的。真核細(xì)胞的DNA和RNA在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均有分布，DNA主要分布在細(xì)胞核中，RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。 〔變式訓(xùn)練1〕　(2018·泰安高一檢測(cè))下列

8、有關(guān)核酸的敘述中，正確的是(　C　) A．除病毒外，一切生物都含有核酸　 B．核酸是由C、H、O、N 4種元素組成的化合物 C．核酸是遺傳信息的攜帶者　 D．核酸的基本組成單位是脫氧核苷酸 [解析]　病毒也含有核酸，A錯(cuò)誤；核酸的組成元素是C、H、O、N、P，B錯(cuò)誤；核酸是遺傳信息的攜帶者，C正確；核酸的基本組成單位是核苷酸，脫氧核苷酸是DNA的基本組成單位，D錯(cuò)誤。 知識(shí)點(diǎn)2　觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布 Z　 1．實(shí)驗(yàn)中的試劑及其作用 試劑 作用 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl溶液 保持口腔上皮細(xì)胞形態(tài) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的鹽酸 ①改變細(xì)胞膜的通透性，加速染色

9、劑進(jìn)入細(xì)胞。②使染色質(zhì)中的DNA與蛋白質(zhì)分離，有利于DNA與染色劑結(jié)合 蒸餾水 沖洗掉載玻片上的鹽酸 甲基綠和吡羅紅混合染色劑 使DNA和RNA著色 2．實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)注意事項(xiàng) (1)制片： ①用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl溶液而不是蒸餾水。原因是：保持口腔上皮細(xì)胞形態(tài)，細(xì)胞在蒸餾水中會(huì)吸水漲破。 ②取口腔上皮細(xì)胞時(shí)必須漱口。原因是防止混雜食物碎屑。 ③牙簽使用前要嚴(yán)格消毒。 ④載玻片要烘干。要在酒精燈火焰上來(lái)回移動(dòng)，防止載玻片受熱不均勻而破裂；燒干至細(xì)胞吸附住即可。 (2)水解：要注意掌握水溫(30℃)和時(shí)間(5 min)，才能達(dá)到水解的目的。 (3)沖洗：緩水流以防止細(xì)

10、胞被水流沖走。 (4)染色： ①吡羅紅甲基綠染色劑的配制要用蒸餾水。 ②吡羅紅甲基綠染色劑是混合染色劑，要現(xiàn)配現(xiàn)用。(關(guān)鍵詞：混合) ③甲基綠與DNA的親和力強(qiáng)，吡羅紅與RNA的親和力強(qiáng)。(關(guān)鍵詞：親和力) 知識(shí)貼士 實(shí)驗(yàn)材料選取的注意事項(xiàng) ①若選用動(dòng)物細(xì)胞，不能用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞，因?yàn)槠錄](méi)有細(xì)胞核。 ②若選用植物細(xì)胞，應(yīng)該選用無(wú)色的，不宜用葉肉細(xì)胞，防止光合色素的干擾。 ③DNA和RNA在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均有分布，只是量不同，結(jié)果中強(qiáng)調(diào)“主要”而不能說(shuō)“只”存在于細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中。 D　 典例2　下列關(guān)于“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實(shí)驗(yàn)的敘述正確的是(　B　

11、) A．甲基綠和吡羅紅對(duì)DNA和RNA的親和力不同，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)分別加入甲基綠和吡羅紅 B．鹽酸能夠改變細(xì)胞膜的通透性，加速染色劑進(jìn)入細(xì)胞 C．該實(shí)驗(yàn)用口腔上皮細(xì)胞而不用葉肉細(xì)胞，是因?yàn)槿~肉細(xì)胞不含RNA D．鹽酸有利于染色質(zhì)中DNA與蛋白質(zhì)分開(kāi)，不利于DNA與染色劑結(jié)合 [解析]　動(dòng)植物細(xì)胞中均含有DNA和RNA，該實(shí)驗(yàn)不用葉肉細(xì)胞的原因是葉肉細(xì)胞含葉綠體，呈綠色，不利于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察。鹽酸能夠改變細(xì)胞膜的通透性，同時(shí)使染色質(zhì)中的DNA與蛋白質(zhì)分離，有利于DNA與染色劑結(jié)合。 〔變式訓(xùn)練2〕　(2018·山東濰坊高三質(zhì)檢)“觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布”實(shí)驗(yàn)中，操作正確的是(　C

12、　) A．可以用紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞替代人口腔上皮細(xì)胞 B．將涂片用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的鹽酸處理后，直接用染色劑染色 C．觀察時(shí)應(yīng)選擇染色均勻、色澤較淺的區(qū)域 D．先用低倍鏡找到清晰的細(xì)胞后，直接轉(zhuǎn)換高倍鏡觀察 [解析]　觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布時(shí)可以用洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料，而不能用紫色洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞，因?yàn)樽仙笫[鱗片葉外表皮細(xì)胞有顏色，影響實(shí)驗(yàn)的觀察；涂片用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的鹽酸處理后，應(yīng)用蒸餾水緩水流沖洗后染色；低倍鏡找到清晰的細(xì)胞后，應(yīng)把物像移至視野中央，再換用高倍鏡觀察。 核苷酸種類和核酸種類的判斷方法 1．核苷酸種類的判斷 下圖是兩種核苷酸

13、，判斷它們的方法有以下兩種： (1)根據(jù)五碳糖的種類進(jìn)行判斷：甲的五碳糖是核糖，所以甲是RNA的基本組成單位——核糖核苷酸；乙的五碳糖是脫氧核糖，所以乙是DNA的基本組成單位——脫氧核苷酸。 (2)根據(jù)堿基種類進(jìn)行判斷：甲中含有U，所以甲為核糖核苷酸；乙中含有T，所以乙為脫氧核苷酸。 2．核酸種類的判斷 下圖是DNA和RNA兩種核酸，區(qū)分它們的方法有以下兩種： (1)看成分。由于DNA特有的成分是脫氧核糖和T(胸腺嘧啶)，RNA特有的成分是核糖和U(尿嘧啶)，所以從圖中的堿基種類就可以判斷甲是DNA，乙是RNA。 (2)看結(jié)構(gòu)。DNA一般是雙鏈的，RNA一般是單鏈的，由此可

14、判斷出甲是DNA，乙是RNA。 典例3　(2018·河南鄭州高三模擬)下圖為核苷酸的結(jié)構(gòu)模式圖。下列關(guān)于核苷酸及核酸的敘述，錯(cuò)誤的是(　C　) A．核苷酸的種類可以根據(jù)圖中的②和③進(jìn)行判斷 B．徹底水解DNA，可以得到1種①、1種②和4種③ C．在人的口腔上皮細(xì)胞中，含有2種②和4種③ D．若某種核酸含有T，則該核酸主要分布在細(xì)胞核中 [解析]　圖中①、②、③分別是磷酸、五碳糖和堿基。根據(jù)五碳糖的種類和堿基的種類可判斷核苷酸的種類：若含有脫氧核糖或T，則為DNA的基本組成單位——脫氧核苷酸；若含有核糖或U.則為RNA的基本組成單位——核糖核苷酸，A項(xiàng)正確。DNA的徹底水解產(chǎn)物是

15、脫氧核苷酸的3種組成成分：磷酸、脫氧核糖和堿基(A、G、C、T)，B項(xiàng)正確。在人的口腔上皮細(xì)胞中同時(shí)含有DNA和RNA，故其內(nèi)五碳糖有2種——脫氧核糖和核糖，堿基有5種——A、G、C、T、U，C項(xiàng)錯(cuò)誤。若某種核酸含有T，則該核酸為DNA，DNA主要分布在細(xì)胞核中，D項(xiàng)正確。 3．DNA、RNA、蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物和代謝終產(chǎn)物的比較 項(xiàng)目 DNA RNA 蛋白質(zhì) 基本單位 脫氧核苷酸 核糖核苷酸 氨基酸 初步水 解產(chǎn)物 4種脫氧核苷酸 4種核糖核苷酸 多肽 徹底水 解產(chǎn)物 脫氧核糖、含氮 堿基和磷酸 核糖、含氮堿基和磷酸 氨基酸 代謝終產(chǎn)物 CO2、H2

16、O、尿素和磷酸鹽等 CO2、H2O和尿素 典例4　大豆根尖細(xì)胞所含的核酸中，含有堿基A、G、C、T的核苷酸種類數(shù)共有(　B　) A．8　　 B．7　 C．5　　 D．4 [解析]　此題考查學(xué)生對(duì)核酸種類、結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。大豆細(xì)胞中的核酸包括DNA和RNA。組成DNA的核苷酸為脫氧核苷酸，分別含有堿基A、G、C、T；組成RNA的核苷酸為核糖核苷酸，分別含有堿基A、G、C、U。所以答案為B。 典例5　下列關(guān)于DNA和RNA的敘述中，正確的是(　C　) A．DNA只存在于細(xì)胞核中，RNA只存在于細(xì)胞質(zhì)中 B．兩種核酸中堿基都相同 C．兩種核酸中的五碳糖不相同 D．病毒中的遺傳物質(zhì)都是RNA [解析]　DNA和RNA的區(qū)別主要體現(xiàn)在兩個(gè)地方：一是五碳糖，二是堿基。 1．元素組成：C、H、O、N、P。 2．核酸的分類：DNA(脫氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)。 3．核酸的基本組成單位——核苷酸：核苷酸由一分子五碳糖、一分子磷酸、一分子含氮堿基組成。 4．核酸的功能：核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。 5．核酸在真核細(xì)胞中的分布：DNA主要存在于細(xì)胞核中，此外，在線粒體和葉綠體中也有少量分布。RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，少量存在于細(xì)胞核中。