2025年高中化學(xué)新教材同步 選擇性必修第三冊 第4章　第3節(jié)　核酸

第三節(jié)核酸［核心素養(yǎng)發(fā)展目標］1.能辨識核糖核酸、脫氧核糖核酸中的磷酯鍵，能基于氫鍵分析堿基的配對原理。能說明核糖核酸、脫氧核糖核酸對于生命遺傳的意義。2.了解脫氧核糖核酸、核糖核酸的結(jié)構(gòu)特點和生物功能。認識核酸的意義，體會化學(xué)科學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中所起的重要作用。一、核酸的組成1.分類分類依據(jù)：根據(jù)組成中所含戊糖的不同。2.組成(1)基本單元：核苷酸。核苷酸由磷酸、戊糖和堿基結(jié)合而成。核酸是由許多核苷酸單體形成的聚合物，是一種生物大分子。核酸在酶的作用下，可以發(fā)生水解反應(yīng)，過程如圖所示：(2)戊糖(3)堿基堿基是具有堿性的雜環(huán)有機化合物，主要有：腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸是生產(chǎn)核酸類藥物的中間體，請在以下結(jié)構(gòu)簡式中圈出戊糖、堿基和磷酸所對應(yīng)的部分。提示1.分析下面的概念圖，下列敘述正確的是()A.A表示的堿基有5種B.B表示的是核糖C.D表示核糖核苷酸D.D表示脫氧核苷酸答案D解析組成DNA的基本單元是脫氧核苷酸，脫氧核苷酸由磷酸、脫氧核糖和堿基組成，所以A表示堿基。DNA中的堿基有4種，A錯誤；B表示脫氧核糖，B錯誤；D表示脫氧核苷酸，C錯誤、D正確。2.如圖1是脫氧核糖核酸(DNA)的結(jié)構(gòu)片段，它的堿基中胞嘧啶的結(jié)構(gòu)如圖2，下列說法正確的是()A.脫氧核糖核酸中含有的化學(xué)鍵都是不同原子形成的極性共價鍵B.2?脫氧核糖(C5H10O4)與葡萄糖屬于同系物，都能發(fā)生銀鏡反應(yīng)C.胞嘧啶的分子式為C4H5N3O，含有的官能團是氨基和酰胺基D.脫氧核糖核酸由磷酸、2?脫氧核糖和堿基通過一定方式結(jié)合而成答案D解析根據(jù)脫氧核糖核酸的結(jié)構(gòu)可知，其中含有的化學(xué)鍵既有不同原子間形成的極性共價鍵，也有碳原子之間形成的非極性共價鍵，A錯誤；胞嘧啶的分子式為C4H5N3O，含有的官能團有酰胺基、碳碳雙鍵和氨基，C錯誤；圖1為脫氧核糖核酸的結(jié)構(gòu)片段，由其結(jié)構(gòu)判斷可知脫氧核糖核酸由磷酸、2?脫氧核糖和堿基通過一定方式結(jié)合而成，D正確。1.DNA和RNA的對比組成脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)磷酸都含有核苷戊糖脫氧核糖核糖堿基相同腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)不同胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)2.核酸的形成二、核酸的結(jié)構(gòu)和生物功能1.核酸的結(jié)構(gòu)(1)DNA①由兩條多聚核苷酸鏈組成，兩條鏈平行盤繞，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。核苷酸之間通過磷酯鍵連接。②每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，堿基排列在內(nèi)側(cè)。③兩條鏈上的堿基遵循堿基互補配對原則，通過氫鍵結(jié)合成堿基對，腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對，鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對。(2)RNA①一般呈單鏈狀結(jié)構(gòu)，比DNA分子小得多。②與DNA對比，核糖替代了脫氧核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。2.核酸的生物功能(1)基因：有一定堿基排列順序的DNA片段含有特定的遺傳信息，被稱為基因。(2)核酸的生物功能核酸是生物體遺傳信息的載體。DNA分子上的基因決定生物體的一系列性狀。RNA參與遺傳信息的傳遞過程。核酸攜帶的遺傳信息通過DNA復(fù)制被精確地傳遞給下一代，通過控制蛋白質(zhì)的合成來影響生物體的性狀。(3)我國在核酸研究中取得的成績①1981年，我國科學(xué)家采用有機合成與酶促合成相結(jié)合的方法，人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸。②1999年，我國參與了人類基因組計劃，成為參與該項計劃的唯一發(fā)展中國家。③2002年，我國科學(xué)家完成了水稻基因組圖譜的繪制。(1)RNA主要存在于細胞核中，它根據(jù)DNA提供的信息控制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成()(2)DNA分子由兩條多聚核苷酸鏈組成，兩條鏈平行盤繞，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)()(3)DNA分子每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在內(nèi)側(cè)，堿基排列在外側(cè)()(4)RNA也是以核苷酸為基本構(gòu)成單位，其中的戊糖和堿基與DNA中的不同，脫氧核糖替代了核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)()答案(1)×(2)√(3)×(4)×DNA分子的多聚核苷酸鏈中，核苷酸之間通過磷酯鍵連接。請類比蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，指出DNA分子、核苷酸和磷酯鍵分別對應(yīng)蛋白質(zhì)的哪些部分。提示DNA分子核苷酸磷酯鍵蛋白質(zhì)氨基酸肽鍵1.(2023·濟南高二檢測)下列關(guān)于如圖所示過程的敘述錯誤的是()A.甲是磷酸，在不同的核苷酸中種類相同B.乙是戊糖，在DNA中是脫氧核糖，在RNA中是核糖C.丙是堿基，在人體細胞遺傳物質(zhì)中有5種D.丁是核苷酸，在一個細胞中有8種答案C解析甲是磷酸，在不同的核苷酸中種類相同，A項正確；乙是戊糖，在DNA中是脫氧核糖，在RNA中是核糖，B項正確；丙是堿基，在人體細胞遺傳物質(zhì)DNA中有4種，即A、T、C、G，C項錯誤；丁是核苷酸，在一個細胞中既有DNA又有RNA，所以有8種，即4種脫氧核糖核苷酸和4種核糖核苷酸，D項正確。2.核酸檢測為確認病毒感染提供了關(guān)鍵的支持性證據(jù)。某核糖核酸(RNA)的結(jié)構(gòu)片段如圖，它在酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、堿基和某酸。下列說法不正確的是()A.核酸也可能通過人工合成的方法得到B.該核糖核酸水解生成的戊糖能溶于水C.該核酸水解生成的堿基中含有氮元素D.該核酸完全水解生成的酸是H3PO3答案D解析采用有機合成反應(yīng)或酶促合成反應(yīng)可進行核酸大分子的合成，A正確；堿基是形成核苷的含氮化合物，所以該核酸水解生成的堿基中含有氮元素，C正確；從圖中分析可知，該核酸完全水解生成的酸是H3PO4，D錯誤。3.下列有關(guān)核酸的敘述正確的是()A.核酸對生物體的生長、繁殖、遺傳、變異等起著決定性作用，是生命活動的控制者，大量存在于細胞核中B.核酸指揮控制著蛋白質(zhì)的合成、細胞的分裂，主要存在于細胞質(zhì)中C.生物體遺傳信息的載體DNA，大量存在于細胞核中，決定蛋白質(zhì)的合成D.生物體遺傳信息的載體RNA，大量存在于細胞質(zhì)中，控制蛋白質(zhì)的合成答案C解析核酸根據(jù)戊糖的不同分為DNA和RNA，核酸是遺傳信息的攜帶者，對于生物的遺傳變異及蛋白質(zhì)的生物合成具有重要作用，RNA主要存在于細胞質(zhì)中，根據(jù)DNA提供的遺傳信息控制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，DNA大量存在于細胞核中，是生物體遺傳信息的載體，決定蛋白質(zhì)的合成。課時對點練［分值：100分］(選擇題1~13題，每小題5分，共65分)題組一核酸的組成1.下列有關(guān)核酸的敘述正確的是()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等元素組成的小分子有機物C.核酸是生物體的遺傳物質(zhì)D.組成核酸的基本單位是脫氧核苷酸答案C解析一般來說，病毒由核酸和蛋白質(zhì)組成，A不正確；核酸是由C、H、O、N、P等元素組成的有機高分子，B不正確；核酸按戊糖的不同分為核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)兩大類，其中DNA的基本單位是脫氧核苷酸，D不正確。2.(2023·廣州高二期末)下列關(guān)于核酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)說法正確的是()A.天然核酸分為核糖核酸和脫氧核糖核酸B.核酸簡稱DNAC.核酸水解的最終產(chǎn)物是氨基酸D.人們跑步后肌肉酸痛是因為產(chǎn)生了核酸答案A解析天然核酸根據(jù)其組成中戊糖的不同，分為核糖核酸和脫氧核糖核酸，故A正確；核酸水解的最終產(chǎn)物是磷酸、戊糖和堿基，故C錯誤；人們跑步后肌肉酸痛是因為產(chǎn)生了乳酸，不是核酸，故D錯誤。題組二核酸的結(jié)構(gòu)3.如圖表示DNA分子結(jié)構(gòu)中的一部分，其中連接堿基A與T的是()A.肽鍵 B.氫鍵C.磷酯鍵 D.二硫鍵答案B4.(2023·深圳高二期中)DNA指紋法在案件偵破工作中有著重要作用，從案發(fā)現(xiàn)場提取DNA樣品，可為案件偵破提供證據(jù)，其中的生物學(xué)原理是()A.不同人體內(nèi)的DNA所含的脫氧核苷酸排列順序不同B.不同人體內(nèi)的DNA所含的戊糖和磷酸不同C.不同人體內(nèi)的DNA所含的堿基種類不同D.不同人體內(nèi)的DNA的空間結(jié)構(gòu)不同答案A解析遺傳信息儲存在堿基對的排列順序中，也就是所含的脫氧核苷酸的排列順序，DNA指紋法可為案件偵破提供證據(jù)的原理是人與人之間的遺傳信息不同，故A正確。5.如圖表示的是組成某種核酸的基本單元，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.該物質(zhì)是組成RNA的基本單元B.該物質(zhì)組成的分子呈雙螺旋結(jié)構(gòu)C.圖中堿基可能是腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶或尿嘧啶D.該物質(zhì)組成的核酸參與遺傳信息的傳遞過程答案B解析題圖中物質(zhì)含有磷酸、核糖和堿基，為核糖核苷酸，是組成RNA的基本單元，A項正確；RNA參與遺傳信息的傳遞過程，D項正確。6.(2023·佛山高二檢測)物質(zhì)M的結(jié)構(gòu)簡式如圖，下列關(guān)于M的敘述正確的是()A.M是一種核苷酸B.M中的堿基為嘧啶C.該化合物能發(fā)生水解反應(yīng)D.M發(fā)生縮聚反應(yīng)可以生成核酸答案C解析M是一種核苷，A錯誤；M中的堿基為嘌呤，B錯誤；M是核苷，可以水解生成戊糖和堿基，C正確；核酸是核苷酸縮聚得到的，M沒有磷酸基，不能發(fā)生縮聚反應(yīng)，D錯誤。7.如圖為核苷酸的模式圖，下列相關(guān)說法正確的是()A.DNA與RNA在核苷酸上的不同點只有②方面B.如果②為核糖，則③有4種C.③在生物體中共有8種D.人體內(nèi)的遺傳物質(zhì)徹底水解會得到8種產(chǎn)物答案B解析DNA與RNA的堿基上也有差異，DNA中有堿基T，RNA中有堿基U，A錯誤；如果②為核糖，則該核苷酸是核糖核苷酸，則③有A、C、G、U4種，B正確；③在生物體中共有5種，C錯誤；人體內(nèi)的遺傳物質(zhì)是DNA，徹底水解的產(chǎn)物是脫氧核糖、磷酸和4種含氮堿基，D錯誤。8.某DNA分子的片段如圖所示。下列關(guān)于該片段的說法不正確的是()A.氫鍵①②是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要作用力B.該片段能使溴水和酸性高錳酸鉀溶液褪色C.胸腺嘧啶與酸或堿溶液均可反應(yīng)生成鹽D.腺嘌呤是一個五碳脫氧核糖分子答案D解析DNA分子可通過氫鍵形成穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)，A正確；該片段結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵，能與溴水發(fā)生加成反應(yīng)使其褪色，與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化反應(yīng)使其褪色，B正確；胸腺嘧啶分子中含有的酰胺基能在酸性或堿性條件下發(fā)生水解反應(yīng)生成鹽，C正確；腺嘌呤是脫氧核糖核酸和核糖核酸中的一種堿基，不是脫氧核糖分子，D錯誤。題組三核酸的生物功能9.下列有關(guān)核酸的敘述錯誤的是()A.生物體內(nèi)具有遺傳功能的大分子B.細胞內(nèi)生命物質(zhì)的主要成分之一C.由含氮堿基、脫氧核糖和磷酸組成D.由核苷酸聚合而成的大分子答案C10.下列說法不正確的是()A.組成天然蛋白質(zhì)的氨基酸幾乎都是α?氨基酸B.利用鹽析可以分離和提純蛋白質(zhì)C.有一定堿基排列順序的DNA片段含有特定的遺傳信息D.DNA主要存在于細胞核中，它根據(jù)RNA提供的信息控制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成答案D解析鹽析不改變蛋白質(zhì)的生理活性，只是使其暫時失去溶解性，利用多次鹽析和溶解可分離、提純蛋白質(zhì)，故B正確；RNA主要存在于細胞質(zhì)中，根據(jù)DNA提供的信息控制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，故D錯誤。11.(2024·武漢高二月考)人類的基因組通過從細胞核里的DNA向蛋白質(zhì)的合成機制發(fā)出生產(chǎn)蛋白質(zhì)的指令運作，這些指令通過mRNA傳送。核糖是合成核酸的重要原料，常見的兩種核糖結(jié)構(gòu)簡式為D?核糖：；戊醛糖：CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO。下列關(guān)于核糖的敘述不正確的是()A.戊醛糖和D?核糖互為同分異構(gòu)體B.它們都能發(fā)生酯化反應(yīng)C.戊醛糖屬于單糖D.由戊醛糖→脫氧核糖(CH2OH—CHOH—CHOH—CH2—CHO)可看成是一個氧化過程答案D解析A項，它們的分子式相同，都為C5H10O5，結(jié)構(gòu)不同，互為同分異構(gòu)體；B項，分子結(jié)構(gòu)中都有羥基，能發(fā)生酯化反應(yīng)；C項，戊醛糖不能再水解，屬于單糖；D項，戊醛糖(C5H10O5)→脫氧核糖(C5H10O4)少一個氧，應(yīng)為還原過程。12.檢測病毒特異序列的方法最常見的是熒光定量PCR(聚合酶鏈式反應(yīng))。因PCR模板僅為DNA，因此在進行PCR前，應(yīng)將病毒核酸(RNA)逆轉(zhuǎn)錄為DNA，再進行擴增并檢測。圖示是PCR的示例，其中“三磷酸堿基脫氧核苷酸”是PCR擴增所需的基礎(chǔ)原料；“引物”是病毒RNA特異序列片段。下列有關(guān)說法錯誤的是()A.核酸是一種生物大分子，可發(fā)生水解反應(yīng)得到核苷酸B.脫氧核苷酸是RNA的基本單元C.病毒核酸(RNA)逆轉(zhuǎn)錄為DNA時需要特定的堿基進行配對D.整個PCR過程離不開酶的催化答案B解析脫氧核苷酸是DNA的基本單元，核糖核苷酸是RNA的基本單元，B錯誤；PCR過程中，必須使用DNA聚合酶，D正確。13.腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸是生產(chǎn)核酸類藥物的中間體，結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯誤的是()A.腺嘌呤核苷分子中有4個手性碳原子B.腺嘌呤核苷酸分子中5個氮原子一定在同一平面上C.腺嘌呤核苷酸只能與NaOH溶液反應(yīng)，不能與鹽酸反應(yīng)D.由腺嘌呤核苷合成腺嘌呤核苷酸的過程中發(fā)生取代反應(yīng)，形成磷酯鍵答案C解析中標*的4個碳原子為手性碳原子，A項正確；腺嘌呤核苷酸分子中連有氨基的六元環(huán)是平面形結(jié)構(gòu)，六元環(huán)上的原子和與此六元環(huán)直接相連的原子共平面，所以5個氮原子一定在同一平面上，B項正確；腺嘌呤核苷酸中含有氨基，可以與鹽酸反應(yīng)，C項錯誤；由腺嘌呤核苷與H3PO4反應(yīng)生成腺嘌呤核苷酸的反應(yīng)屬于酯化反應(yīng)，形成了磷酯鍵，酯化反應(yīng)屬于取代反應(yīng)，D項正確。14.(20分)(2023·日照高二期末)核酸是細胞內(nèi)重要的生物大分子，請回答下列有關(guān)核酸的問題：(1)核酸的基本組成單元是，請寫出圖中字母M、N、Q所表示的物質(zhì)名稱：M、N、Q。

(2)核酸種類的不同是由于上圖中N的不同，N有種。組成DNA的N為。

(3)上圖中的Q共有種。組成DNA的Q是。

(4)絕大多數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)是，病毒的遺傳物質(zhì)是。

答案(1)核苷酸磷酸戊糖堿基(2)2脫氧核糖(3)5A、G、C、T(4)DNADNA或RNA解析(1)核酸的基本組成單元是核苷酸，核苷酸是由一分子磷酸M和一分子戊糖N和一分子堿基Q組成的。(2)核酸可分為DNA和RNA，它們的主要區(qū)別是戊糖不同，有脫氧核糖和核糖2種，組成DNA的是脫氧核糖。(3)Q是堿基，在DNA和RNA中各有4種，但A、G、C是相同的，加上特有的T和U共5種。組成DNA的堿基是A、G、C、T。15.(15分)核酸是由許多核苷酸聚合成的生物大分子，為生物體的