第四章 生物大分子 第三节 核酸 学习导航 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。 教学过程 一、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 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)。结构简式分别可表示为： 腺嘌呤(A)： 鸟嘌呤(G)： 胞嘧啶(C)： 尿嘧啶(U)： 胸腺嘧啶(T)：二、核酸的结构及生物功能 1．DNA分子的双螺旋结构具有以下特点：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；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；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)。RNA分子一般呈单链状结构，比DNA分子小得多。 3．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。 4．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。在细胞繁殖过程中，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特定性状的发生和发育。 5．RNA的生物功能 RNA则主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。 6．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，成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。 7．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。 【归纳总结】 核酸的类别及其比较 类别 组成差异 存在 生理脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA) 二者主要差异在于戊糖的不同 脱氧核糖 主要存在于细胞核中 生物体遗传信息的载体，还指挥着蛋白质核糖 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 功能 的合成、细胞的和制造新的细胞 课时训练 1．将双螺旋结构的DNA分子彻底水解，得到的产物是 A．两条脱氧核苷酸长链 C．磷酸、含氮碱基、脱氧核糖 2．下列不属于高分子化合物的是 A．淀粉 B．油脂 C．纤维素 D．核酸 B．四种脱氧核苷酸 D．C、H、O、N、P五种元素 3．如图表示生物体内核酸的基本组成单元模式图，下列说法正确的是 A．若③是尿嘧啶，则此图是组成RNA的原料 B．DNA分子结构的多样性取决于③的种类 C．若③为脱氧核糖，则与③相连的③有五种 D．DNA和RNA在核苷酸上的不同点只在③方面 4．下列说法不正确的是 A．酶的催化条件通常比较温和 B．核酸一般由几千到几十万个原子组成，相对分子质量可达十几万至几百万 C．核酸可以在生物体外合成 D．核酸是良好的储能物质 5．下列说法正确的是 A．油脂主要成分为高级脂肪酸甘油酯，它是可水解的高分子化合物 B．淀粉和纤维素互为同分异构体，在酸作用下水解的最终产物都是葡萄糖 C．顺-2-丁烯和反-2-丁烯加氢产物不相同 D．DNA分子中的一个碱基与另一个碱基形成氢键，不同碱基间形成的氢键数目不同 6．2020年“新冠病毒”在全球肆虐，下列有关说法不正确的是 ．．．A．为提高消毒效果，可将酒精中乙醇的体积分数增至95% B．核酸检测是确认病毒种类的有效途径之一，核酸可以水解 C．新冠病毒颗粒直径在80nm左右，在空气中形成气溶胶，可能传播较远的距离 D．免洗洗手液的有效成分活性胶质银离子能使蛋白质变性 7．冠病毒(如图)由蛋白质和核酸组成，核酸由核苷酸组成．核苷酸的单体由五碳糖( C5H10O5) 、磷酸基和含氮碱基构成．下列说法正确的是 A．蛋白质、核酸和糖类均属于高分子化合物 B．蛋白质和五碳糖中含有的元素种类相同 C．五碳糖与葡萄糖互为同系物 D．NaClO等含氯消毒剂可用于杀死新冠病毒是因为它们能使病毒蛋白变性 8．下列对有机物的描述错误的是（ ） A．核糖核酸和脱氧核糖核酸都含有磷酯键 B．甲酰胺、丙氨酰甘氨酸分子中均含有酰胺基 C．人体内组成蛋白质的氨基酸均为α—氨基酸，其中一部分需从食物中摄取 D．1mol纤维素最多和3mol乙酸发生酯化反应 答案解析 1．C 【详解】 DNA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DNA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。 2．B 【详解】 A．淀粉是多糖，相对分子质量在一万以上，为天然高分子化合物，故A错误； B．油脂，相对分子质量较小，不是高分子化合物，故B正确； C．纤维素是多糖，相对分子质量在一万以上，为天然高分子化合物，故C错误； D．核酸，相对分子质量在一万以上，为天然高分子化合物，故D错误； 答案选B。 3．A 【详解】 A．若③是尿嘧啶，则该核苷酸是核糖核苷酸，是组成RNA的基本单元，A正确； B．DNA分子结构的多样性取决于4种③(碱基)的排列顺序，B错误； C．若③为脱氧核糖，则该核苷酸为脱氧核糖核苷酸，与③相连的③有4种，C错误； D．RNA和RNA在核苷酸上的不同点除了在③方面，还有③方面，D错误； 故选A。 4．D 【详解】 A．大多数酶的本质为蛋白质，催化条件通常比较温和，故A正确； B．核酸是由许多核苷酸单体聚合形成的生物大分子化合物，原子个数多、相对分子质量大，故B正确； C．核酸可以在生物体外合成，如PCR技术，故C正确； D．脂肪是生物体内的储能物质，核酸是携带遗传信息的物质，故D错误； 故选D。 5．D 【详解】 A．相对分子质量大于10000的属于高分子化合物，油脂主要成分为高级脂肪酸甘油酯，相对分子质量较小，不属于高分子化合物，A项错误； B．淀粉和纤维素都是多糖，在酸作用下水解的最终产物都是葡萄糖，分子式都可用(C6H10O5)n表示，但两者的n值不同，则它们不是同分异构体，B项错误； C．顺-2-丁烯和反-2-丁烯加氢产物都是丁烷，丁烷不存在顺反异构，C项错误； D．在DNA分子中碱基A和碱基T通过两个氢键形成碱基对，碱基G和C通过三个氢键形成碱基对，D项正确； 答案选D。 6．A 【详解】 A．当酒精中乙醇的体积分数为75%时，消毒效果最好，浓度增至95%时消毒效果反而变差，A不正确； B．核酸分为脱氧核糖核酸和核糖核酸两种，它们都能完全或部分发生水解，B正确； C．新冠病毒颗粒直径80nm左右，在胶体颗粒直径的范围内，所以在空气中能形成气溶胶，随空气流动而发生传播，C正确； D．免洗洗手液的有效成分为活性胶质银离子，银离子属于重金属离子，能使蛋白质发生变性，D正确； 故选A。 7．D 【详解】 A．蛋白质、核酸属于高分子化合物，糖类中的单糖、二糖不是高分子化合物，故A错误； B．蛋白质中含有C、H、N、O等元素，五碳糖中含有C、H、O三种元素，故B错误； C．五碳糖(C5H10O5)结构为与葡萄糖结构不同，不是同系物，故C错误； D．NaClO等含氯消毒剂可用于杀死新冠病毒，是因为它们具有氧化性，能使病毒蛋白变性，故D正确； 选D。 8．D 【详解】 A. 核糖核酸和脱氧核糖核酸都由一分子的磷酸，一分子的五碳糖构成，它们的不同在于五碳糖的不同，故A正确； B. 甲酰胺的结构是确； C. 人体内组成蛋白质的氨基酸均为α—氨基酸，其中一部分需从食物中摄取，如甲硫氨酸需从食物中摄取，故C正确； D. 纤维素的分子式是(C6H10O5)n，一个片段有3个羟基，1mol纤维素最多和3nmol乙酸发生酯化反应，故、丙氨酰甘氨酸的结构是，分子中均含有酰胺基，故B正D错误； 选D。
