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第二节细胞中的生物大分子
第1课时 生物大分子的基本骨架与核酸
1.碳原子之间通过单键、双键或三键形成的不同长度
的链状、分支链状或环状结构称为有机物的碳骨架。
2．碳骨架的结构、长短以及与碳骨架相连接的原
子团，决定了有机化合物的基本性质。
3．核酸的组成元素有C、H、O、N、P 5种；核酸
分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两类。
4．核糖核酸的组成单位是核糖核苷酸，脱氧核糖
核酸的基本单位是脱氧核糖核苷酸。
5．DNA主要集中在细胞核中，细胞质的线粒体、叶
绿体中也含少量DNA；RNA主要分布在细胞质中。
6．DNA是绝大多数生物的遗传物质，RNA是少数
病毒的遗传物质。
一、生物大分子的基本骨架[填表]
碳原子之间的化学键
单键、双键和三键
碳骨架的形状
链状、分支链或环状
与碳原子相连的原子
主要是碳、氢、氧、氮、硫
碳骨架及连接的原子团
决定有机化合物的基本性质
二、核酸的结构和功能
1．核酸的化学组成
(1)元素组成：核酸由C、H、O、N、P 5种元素组成。
(2)基本结构单位——核苷酸：
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①核苷酸的组成：[识图填空]
②核苷酸的分类：根据五碳糖的不同，核苷酸分为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸，前者是DNA的结构单位，后者是RNA的结构单位。
2．核酸在细胞中的分布
DNA主要集中在细胞核内，少量分布于线粒体和叶绿体内，RNA主要分布在细胞质中。
3．DNA分子的结构特点
(1)DNA分子是由两条脱氧核苷酸链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。
(2)脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。
(3)碱基排列在内侧。
4．核酸的功能
核酸是携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有主要作用。
1．判断下列说法的正误
(1)原子的化学性质主要由原子核决定(×)
(2)碳原子的4个价电子可与其他碳原子结合，也可与其他原子结合，但主要与氢、氧、氮及硫结合(√)
(3)有机化合物的基本性质不仅与碳骨架结构的排列和长短有关，还与和碳骨架相连的原子团有关(√)
(4)组成核苷酸的五碳糖有2种(√)
(5)在DNA中含氮碱基有5种(×)
(6)DNA分子由两条脱氧核苷酸链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构(√)
(7)所有生物的遗传物质均是DNA(×)
2．DNA的基本组成单位是( )
A．核苷酸 B．核糖核苷酸 C．脱氧核苷酸
解析：选C 核酸的基本单位是核苷酸；核酸中的脱氧核糖核酸(DNA)的基本组成单位是脱氧核苷酸(也可以称为脱氧核糖核苷酸)。
3．所有的核苷酸分子中都含有( )
A．核糖 B．含氮碱基 C．脱氧核糖
解析：选B 核苷酸分子由五碳糖、碱基、磷酸组成，五碳糖有核糖与脱氧核糖两种，不同核苷酸分子都含有含氮碱基。
4．下列关于核酸的叙述，正确的是( )
A．组成核酸的碱基共有4种
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B．所有生物的遗传物质都是DNA
C．核酸包括DNA和RNA
解析：选C 组成核酸的碱基共有A、T、C、G、U 5种；所有生物的遗传物质是DNA或RNA；核酸包括DNA和RNA。
5．人体遗传物质的组成成分有( )
A．碱基5种，五碳糖2种，核苷酸8种
B．碱基4种，五碳糖1种，核苷酸4种
C．碱基5种，五碳糖1种，核苷酸8种
解析：选B 人体遗传物质是DNA，DNA中含有4种碱基，五碳糖是脱氧核糖，有1种，核苷酸是脱氧核苷酸，有4种。
6．细胞内储存遗传信息的物质是( )
A．核酸 B．核糖核苷酸 C．脱氧核糖核苷酸
解析：选A 核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
核心要点核酸的组成成分及两类核酸的比较
1．核酸组成成分的研究方法——水解法
(1)五碳糖分为两种：核糖和脱氧核糖。
(2)含氮碱基有5种：分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶(U)。
2．比较DNA与RNA的异同
类型
DNA
RNA
五碳糖
脱氧核糖
核糖
特有碱基
T
U
共有的碱基
A、C、G
碱基对
A－T、C－G
一般无
酸
磷酸
空间结构
双螺旋
单链
主要分布
细胞核
细胞质
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3.核酸的结构与功能关系
[名师点拨] 对DNA双螺旋的理解
(1)两条脱氧核苷酸链反向的原因是由核苷酸的结构及碱基对的组成决定的。
(2)平行是因为碱基对的长度是相同的。
(3)不同DNA的外侧都是由脱氧核糖和磷酸交替排列组成基本骨架。
(4)DNA的不同主要是因为内侧的碱基或碱基对的排列顺序不同。
[思考探究]
(1)是什么原因导致DNA中信息容量巨大？
提示：脱氧核苷酸的排列顺序。
(2)禽流感病毒的遗传物质是DNA吗？
提示：不是DNA，是RNA。
(3)具有细胞结构生物的核苷酸、五碳糖和碱基各有几种？
提示：核苷酸8种，五碳糖2种，碱基5种。
(4)病毒类生物的核苷酸、五碳糖和碱基各有几种？
提示：核苷酸4种，五碳糖1种，碱基4种。
[题组冲关]
1．关于双链DNA分子结构的叙述，不正确的是( )
A．一般都含有4种脱氧核苷酸
B．碱基之间的化学键是氢键
C．脱氧核糖和磷酸交替连接排列在内侧，构成基本骨架
D．由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构
解析：选C DNA的结构单位是4种脱氧核苷酸；成对的碱基之间通过氢键配对；脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架；由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。
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2．关于DNA和RNA的比较，不正确的是( )
A．DNA是遗传物质，RNA不是遗传物质
B．DNA含有碱基T，RNA不含有
C．DNA含有脱氧核苷酸，RNA不含有
D．DNA和RNA彻底水解的产物中都有碱基A、C、G
解析：选A 绝大多数生物体的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA。DNA含有碱基T，RNA不含有。DNA的基本单位是脱氧核苷酸，RNA的基本单位是核糖核苷酸。DNA和RNA彻底水解的产物中都有碱基A、C、G。
一、选择题
1．构成生物体大分子基本骨架是( )
A．氮元素 B．氧元素
C．碳骨架 D．氢原子
解析：选C 生物大分子都由许多单体连接而成的，每个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架。
2．核糖与核酸都不含有的元素是( )
A．N B．O
C．P D．S
解析：选D 核糖的元素组成是C、H、O，核酸的元素组成是C、H、O、N、P，所以它们都不含有的元素是S。
3．右图的全称是( )
A．胸腺嘧啶核糖核酸
B．胸腺嘧啶脱氧核苷酸
C．腺嘌呤脱氧核苷酸
D．胸腺嘧啶核糖核苷酸
解析：选B 图中的含氮碱基是T，即胸腺嘧啶，只能参与脱氧核苷酸的组成，所以图中的五碳糖是脱氧核糖，该图的全称只能是胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
4．下列各项叙述正确的是( )
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A．DNA和RNA都能携带遗传信息
B．DNA和RNA的基本组成单位都是脱氧核苷酸
C．DNA只分布在细胞核内，RNA只分布在细胞质中
D．不同生物的DNA其核苷酸的序列是相同的
解析：选A 绝大部分生物以DNA作为遗传物质，RNA病毒以RNA作为遗传物质。RNA的基本单位是核糖核苷酸。DNA主要分布在细胞核内，细胞质中也有，RNA主要分布在细胞质中，细胞核中也有。DNA具有多样性，不同生物的DNA其核苷酸排列顺序具有特异性。
5．关于DNA和RNA特点的比较，叙述正确的是( )
A．在细胞内存在的主要部位相同
B．构成的五碳糖不同
C．核苷酸之间的连接方式不同
D．构成的碱基相同
解析：选B DNA主要分布在细胞核内，RNA主要分布在细胞质中。构成DNA的五碳糖是脱氧核糖，而RNA中的五碳糖是核糖。两者核苷酸之间都是五碳糖与相邻核苷酸的磷酸基脱水形成磷酸二酯键相连。构成DNA的碱基是A、G、C、T，构成RNA的碱基没有T而含有U。
6．下列与生物体内核酸分子功能多样性无关的是( )
A．核苷酸的组成种类 B．核苷酸的连接方式
C．核苷酸的排列顺序 D．核苷酸的数量多少
解析：选B 生物体内的核酸是由多个核苷酸按一定的顺序通过脱水缩合而成的，核苷酸的组成种类、排列顺序和数目的多少决定了核酸分子结构的多样性，进而决定核酸分子功能的多样性，核苷酸的连接方式相同，都是通过磷酸二酯键连接起来的。
7．由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸所形成的化合物是( )
A．RNA B．DNA
C．核酸 D．核苷酸
解析：选D 由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸所形成的化合物是核苷酸，核苷酸是核酸的单体。
8．下列有关核酸的叙述，不正确的是( )
A．核酸由C、H、O、N、P元素组成
B．核酸的基本组成单位是DNA和RNA
C．核酸能控制蛋白质的合成
D．DNA主要存在于细胞核内
解析：选B 核酸由C、H、O、N、P元素组成；核酸包括DNA和RNA，基本组成单位是核苷酸；核酸能控制蛋白质合成；DNA主要存在于细胞核内，少数存在于细胞质中。
9．小麦叶肉细胞中的核酸含有的碱基种类是( )
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A．5种 B．4种
C．8种 D．1种
解析：选A 小麦叶肉细胞中，含有DNA和RNA两种核酸，DNA中的五碳糖是脱氧核糖，碱基种类是A、T、G、C 4种，根据碱基不同，基本组成单位是4种脱氧核糖核苷酸；RNA中的五碳糖是核糖，碱基种类是A、U、G、C 4种，根据碱基不同，基本组成单位是4种核糖核苷酸；因此小麦叶肉细胞中的核酸含有碱基、五碳糖及核苷酸种类依次是5、2、8。
10．在某种核酸的组成中，能同时具有的是( )
A．核糖和脱氧核糖 B．胸腺嘧啶和尿嘧啶
C．脱氧核糖和尿嘧啶 D．核糖和腺嘌呤
解析：选D 一种核酸只含有一种五碳糖；胸腺嘧啶只位于DNA，而尿嘧啶只位于RNA，脱氧核糖只位于DNA，核糖和腺嘌呤可都位于RNA中。
二、非选择题
11．如图表示DNA分子结构中的一条脱氧核苷酸长链，请据图回答下列问题：
(1)组成DNA的元素有____________。
(2)图中的1表示________，2表示____________，3有________种。
(3)1、2、3结合在一起的物质叫 ________________。
(4)RNA与DNA的组成成分相比，RNA中特有的两种小分子有机物是______________和______________。
解析：(1)组成DNA的元素有C、H、O、N、P 5种。(2)图中的1表示磷酸；2表示脱氧核糖；3表示含氮碱基，有A、G、C、T 4种。(3)1、2、3结合在一起的物质叫脱氧核苷酸。(4)RNA与DNA的组成成分相比，RNA中特有的两种小分子有机物是核糖和尿嘧啶。
答案：(1)C、H、O、N、P (2)磷酸 脱氧核糖 4
(3)脱氧核苷酸 (4)核糖 尿嘧啶
12．图1为细胞内遗传信息携带者的组成示意图，图2所表示的分子结构式为某种核苷酸，请仔细观察后回答下列问题：
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(1)细胞内遗传信息的携带者是[ ]________，包括两类：一类是__________________，简称DNA；另一类是核糖核酸，简称RNA。图2所示的核苷酸是构成____________(写中文名称)的原料。
(2)图1中，已知1分子的e是由1分子[b]磷酸、1分子[c]五碳糖、1分子[d]______________组成的，e的名称是____________，共有____________种。
(3)图1中，a包括______________________元素，f被彻底水解后的产物是__________________(用字母表示)。
(4)图2中，在____________(①或②)位置上去掉一个氧原子便可成为人体遗传物质的基本原料。
解析：(1)题图1中的f(核酸)是细胞内遗传信息的携带者，核酸包括两类：一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；另一类是核糖核酸，简称RNA。图2所示的核苷酸是构成核糖核酸的原料。(2)图1中e是核苷酸，1分子的核苷酸是由1分子b(磷酸)、1分子c(五碳糖)、1分子d(含氮碱基)组成的，核苷酸共有8种(4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸)。(3)图1中的a包括C、H、O、N、P元素，f(核酸)被彻底水解后的产物是b、c、d(磷酸、五碳糖、含氮碱基)。(4)图2中的①位置上去掉一个氧原子为腺嘌呤脱氧核苷酸，便可成为人体遗传物质(DNA)的基本原料。
答案：(1)f 核酸 脱氧核糖核酸 核糖核酸 (2)含氮碱基 核苷酸 8 (3)C、H、O、N、P b、c、d (4)①
一、选择题
1．下列结构中，DNA不具有的是( )
解析：选B 组成DNA的碱基种类有4种，分别是A、G、C、T，没有U。
2．由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a可构成化合物b(如图所示)，下列相关叙述正确的是( )
A．若m为尿嘧啶，则DNA中肯定不含b这种化合物
B．若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸
C．若a为核糖，b则为DNA的基本组成单位
D．若由b构成RNA，则m有A、G、C、T 4种
解析：选A 若m为尿嘧啶U，则b为尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA中特有的化合物；若m为腺嘌呤，则b可能是腺嘌呤脱氧核苷酸，也可能是腺嘌呤核糖核苷酸；若a为核糖，则b为核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位；若由b构成RNA，则m有A、G、C、U 4种，RNA中不含碱基T。
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3．植物细胞的核酸中，含有含氮碱基A、G、T、U的核糖核苷酸种类数为( )
A．6 B．7
C．3 D．4
解析：选C 植物细胞有两种核酸，即RNA、DNA，核糖核苷酸是RNA的基本单位，T是组成DNA的碱基，所以含有A、G、 U的核糖核苷酸种类数为3种。
4．蓝藻与人体中由A、T、G 3种碱基参与构成的核苷酸种类分别为( )
A．3、3 B．3、6
C．6、6 D．5、5
解析：选D 细胞中，由碱基A构成的核苷酸有2种，由碱基G构成的核苷酸也有2种，由碱基T构成的核苷酸只有1种。
5．下面是DNA和RNA组成的结构示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．病毒中都有5种碱基和8种核苷酸
B．硝化细菌的遗传物质由5种碱基构成
C．人体细胞的细胞质中可存在上述2种核酸
D．DNA彻底水解得到的产物中有2种五碳糖
解析：选C 病毒可包括DNA病毒和RNA病毒，两类病毒均含4种碱基、4种核苷酸；硝化细菌的遗传物质为DNA，应由4种碱基构成；DNA中只含脱氧核糖，不含核糖；细胞质中既含DNA又含RNA。
6．以下几种核苷酸中，不存在的是( )
A．鸟嘌呤核糖核苷酸 B．胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
C．尿嘧啶脱氧核糖核苷酸 D．腺嘌呤核糖核苷酸
解析：选C 尿嘧啶是RNA特有的碱基，只能形成尿嘧啶核糖核苷酸，不存在尿嘧啶脱氧核糖核苷酸。
7．科学家说“碳是生命的核心元素”，其原因是碳原子( )
A．参与所有化合物的组成 B．是细胞中含量最多的
C．构成生物大分子的骨架 D．是生物界特有的
解析：选C 碳原子不能参与所有化合物的组成，如水(H2O)，也不是生物界特有的；氧在活细胞中含量最多。
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8．以下关于DNA与RNA特点的比较，叙述正确的是( )
A．在细胞中分布的主要部位相同
B．DNA不含尿嘧啶，RNA不含胸腺嘧啶
C．DNA和RNA都由两条核苷酸链组成
D．DNA和RNA在同种生物的不同细胞中含量相同
解析：选B DNA主要分布在细胞核中，而RNA主要分布在细胞质中；DNA含有胸腺嘧啶，不含尿嘧啶，RNA含有尿嘧啶，不含胸腺嘧啶；DNA一般是双链，RNA一般是单链；线粒体中也有DNA，同种生物不同细胞中DNA和RNA的含量不都相同。
二、非选择题
9．下图表示生物体内的某种物质，请分析回答：
(1)A包括______________等元素。
(2)B的名称叫____________，1分子的B是由________、______________、______________组成的。
(3)C的作用是_________________________________________________________。
(4)与D相比，E中所特有的组成成分是__________。
解析：(1)由题意分析D主要分布在细胞核内，E主要分布在细胞质中，故D、E分别为DNA、RNA，组成核酸的元素是C、H、O、N、P。(2)核酸的基本单位叫核苷酸，1分子核苷酸由1分子五碳糖、1分子含氮碱基、1分子磷酸三部分组成。(3)C代表核酸，是遗传信息的携带者。(4)RNA中的五碳糖是核糖，特有的碱基是尿嘧啶。
答案：(1)C、H、O、N、P (2)核苷酸 1分子五碳糖 1分子含氮碱基 1分子磷酸 (3)遗传信息的携带者 (4)核糖和尿嘧啶
10．下面为DNA分子结构图，据图回答：
(1)写出下列各部分名称：
①________________，②________________，
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③________________，④________________。
(2)RNA的含氮碱基有_______________________________________________________。(用字母表示)
(3)DNA主要分布在____________；RNA主要分布在____________。
(4)DNA是____________________的携带者，基本单位有______种，不同个体DNA的____________序列各有特点，决定了生物个体的特异性。
解析：(1)分析题图可知，①是脱氧核糖，②是胞嘧啶，③是磷酸，④是胞嘧啶脱氧核糖核苷酸。(2)RNA中的碱基是腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、尿嘧啶U。(3)DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。(4)DNA是遗传信息的携带者，基本单位是脱氧核苷酸，根据碱基的不同可分为4种，不同个体DNA的脱氧核苷酸排列顺序是特定的，决定了DNA分子的特异性。
答案：(1)脱氧核糖 胞嘧啶 磷酸 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 (2)A、G、C、U (3)细胞核 细胞质 (4)遗传信息 4 脱氧核苷酸
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