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第4讲 遗传信息的携带者——核酸
细胞中的糖类和脂质
[考纲要求] 1.核酸的结构和功能(Ⅱ)。2.糖类、脂质的种类和作用(Ⅱ)。3.实验：观察DNA、RNA在细胞中的分布。
一、核酸的结构、功能和分布
1．核酸的结构
(1)化学元素：C、H、O、N、P。
(2)单体——核苷酸。
①填写单体的组成成分：a.磷酸；b.五碳糖；c.含氮碱基。
②填写有关组成成分的种类：b.2种；c.5种。
③单体的种类
(3)比较DNA和RNA在组成上的区别：①DNA特有的结构：脱氧核糖、胸腺嘧啶(T)；②RNA特有的结构：核糖、尿嘧啶(U)。
2．核酸的功能
(1)细胞内携带遗传信息的物质。
(2)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。
[巧记] DNA组成结构的“五、四、三、二、一”
五：五种元素；四：四种单体；三：三种小分子；二：二条脱氧核苷酸长链；一：一种双螺旋结构。
二、细胞中的糖类
1．化学组成与种类
2．功能
(1)组成生物的重要成分。
(2)生物体的主要能源物质。
[判一判]
1．所有糖都有甜味 ( × )
2．所有糖都是能源物质 ( × )
提示 并非所有的糖都是能源物质，如核糖、纤维素不提供能量。
3．所有糖都必须经消化后才能吸收 ( × )
4．所有糖都可以用斐林试剂鉴定 ( × )
提示 斐林试剂只能鉴定可溶性还原糖，而淀粉、蔗糖均为非还原糖，不能用斐林试剂鉴定。
5．各种生物的细胞壁都是由纤维素参与构成的 ( × )
提示 纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，而原核细胞的细胞壁不含纤维素，是由肽聚糖构成的。
三、细胞中的脂质
[连一连]
[判一判]
1．所有的激素都是蛋白质 ( × )
2．脂肪、磷脂、胆固醇都可参与膜结构的组成 ( × )
考点一 透视核酸的结构层次
1．完善核酸结构层次的相关名称
2．不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况
生物类别
核酸
核苷酸
碱基
遗传物质
举例
原核生物和真核生物
含有DNA和RNA两种核酸
8
5
DNA
细菌、人等
病毒
只含DNA
4
4
DNA
噬菌体
只含RNA
4
4
RNA
烟草花叶病毒
易错警示 核苷酸、DNA、RNA和ATP中“A”的含义辨析
(1)核苷酸分子中的A是腺嘌呤。
(2)DNA和RNA中的A是腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸。
(3)ATP中的A是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
1.如图所示，a、b和c构成了化合物m。下列叙述正确的是( )
A．若c为腺嘌呤，则m为腺嘌呤脱氧核苷酸
B．禽流感病原体和幽门螺杆菌体内的m都为4种
C．ATP脱去两个磷酸基团，可形成m中的一种
D．b和c交替连接，构成遗传物质的基本骨架
答案 C
解析 若c为腺嘌呤，则m为腺嘌呤脱氧核苷酸或腺嘌呤核糖核苷酸；禽流感病原体是禽流感病毒，其为RNA病毒，故体内的m为4种，而幽门螺杆菌是原核生物，含有DNA和RNA，故体内的m为8种；ATP脱去两个磷酸基团变为腺嘌呤核糖核苷酸，它是m中的一种；图中的a和b交替连接，构成遗传物质的基本骨架。
2．细胞内的生物大分子是由单体相互结合形成的多聚体。图中甲、乙、丙为细胞内重要的三种多聚体，a和b为其单体。请结合此图，判断相关叙述中正确的是( )
A．在人体细胞内，a共有4种
B．ATP是由a连接两个高能磷酸键形成的
C．b可与双缩脲试剂发生紫色反应
D．在某人的神经细胞和肝细胞中，甲一般相同，乙、丙一般不相同
答案 D
解析 T2噬菌体为DNA病毒，主要成分是DNA和蛋白质；甲流病毒为RNA病毒，主要成分是RNA和蛋白质。由此可知，甲为DNA，乙为RNA，丙为蛋白质，相应的a为核苷酸，b为氨基酸。人体细胞内a共有8种；ATP为三磷酸腺苷，断裂两个高能磷酸键后为一磷酸腺苷，即腺嘌呤核糖核苷酸，而a是核苷酸，包括脱氧核苷酸和核糖核苷酸；蛋白质或多肽因为有肽键，可与双缩脲试剂发生紫色反应，而氨基酸不能发生紫色反应。
碱基种类与核苷酸种类的关系
1．只有DNA或RNA的生物——病毒
4种碱基＋1种磷酸＋1种五碳糖
2．同时含有DNA和RNA的生物——所有真核生物和原核生物
考点二 蛋白质与核酸之间的联系
1．区别下表中的蛋白质与核酸
蛋白质
核酸
元素组成
至少含C、H、O、N
C、H、O、N、P
基本单位
氨基酸
核苷酸
连接方式
合成场所
核糖体
细胞核(主要)、线粒体、叶绿体
结构多样性的原因
①氨基酸种类不同；②氨基酸数目成百上千；③氨基酸排列顺序千变万化；④肽链的盘曲、折叠方式及其形成的蛋白质空间结构千差万别
①核苷酸数量不同；②核苷酸排列顺序多样
功能
①构成细胞和生物体；②催化；③调节；④运输；⑤免疫；⑥信息传递
①生物的遗传物质；②参与信息传递和表达；③产生可遗传的变异
2.完善蛋白质与核酸之间的关系
(1)核酸控制蛋白质的合成
(2)DNA多样性蛋白质多样性生物多样性
易错警示 有关细胞多样性和物种特异性的辨析
(1)细胞多样性的原因分析
不同生物细胞多样性的根本原因是DNA分子的多样性；而同一生物细胞多样性的根本原因是基因的选择性表达(转录形成的mRNA不同)。上述两种情况下细胞多样性的直接原因均是蛋白质分子的多样性。
(2)物质分子与物种特异性之间的关系辨析
蛋白质、核酸的结构及种类具有物种特异性，因而可以从分子水平上，通过分析不同物种的核酸和蛋白质来区分或判断不同物种间的亲缘关系，也可用于刑事案件的侦破或亲子鉴定，但生物体内的水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸等则不具有物种特异性。
3．如图是人体细胞中三种重要的大分子有机物B、G、E的元素组成、基本单位及相互关系图。下列关于此图的叙述，不正确的是 ( )
A．E→G发生的主要场所是细胞核，G→B发生的场所是核糖体
B．B的功能多样性只与b的种类、数目和排列顺序有关
C．E中e的排列顺序决定了B中b的排列顺序
D．元素X是N，元素Y是N和P
答案 B
解析 从图中分子之间的关系可知，G的组成元素是C、H、O、N、P，它又是生物大分子，因此可能是某种核酸，E通过控制G合成实现对B合成的控制，由此可推断E是DNA，G是mRNA，B是蛋白质。E→G为转录过程，主要发生在细胞核中，G→B是翻译过程，发生在核糖体中；B的功能多样性取决于它结构的多样性，除与氨基酸(b)的种类、数目和排列顺序有关外，还与蛋白质的空间结构有关；DNA分子上的脱氧核苷酸(e)的排列顺序代表遗传信息，它决定着蛋白质上氨基酸的排列顺序；氨基酸一般由C、H、O、N 4种元素组成，因此元素X为氮元素，脱氧核苷酸由C、H、O、N、P组成，因此元素Y是N和P。
4．如图表示人体细胞内的几种重要化合物A、B、C的化学组成及它们之间的关系。下列相关说法中，不正确的是 ( )
A．A和B是染色体的主要成分
B．过程1、2、4都有水的产生
C．密码子存在于B和C中
D．过程3、4进行的场所和所利用的酶不同
答案 C
解析 从两个方面判断图解中的分子种类：一是分子本身的元素组成；二是分子间的内在联系。小分子a的组成元素是C、H、O、N，由此可以初步判断其为氨基酸，小分子b的组成元素是C、H、O、N、P，由此可以初步判断其为核苷酸。再根据A、B、C三种大分子物质的相互关系图解，联想到转录和翻译过程，B→C→A为基因表达过程，C为mRNA，这样就可以判断A是蛋白质，B是DNA。由a合成A以及由b合成B的过程中有水的产生；C→A是翻译过程，涉及氨基酸的脱水缩合，也有水的产生。B→C是转录过程，主要在细胞核中进行，C→A是翻译过程，在核糖体上进行，转录和翻译所利用的酶不同。mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基叫做一个密码子，所以C项错误。
解答蛋白质和核酸相结合试题的技巧案例
解答与此有关的题目时，只要能将物质和过程判断准确，一般不会失分。
单体a是脱氧核苷酸，单体b是核糖核苷酸，单体c是氨基酸，A是DNA，B是RNA，C是蛋白质。
考点三 糖类与脂质的比较分析
名称
项目
糖类
脂质
合成部位
细胞器：叶绿体、高尔基体，器官：肝脏和肌肉
主要是内质网
与能量的关系
主要的能源物质。动物细胞中的糖原、植物细胞中的淀粉是重要的储能物质
脂肪是细胞内良好的储能物质
与细胞膜的关系
糖被的重要组成成分
磷脂是构成细胞膜的基本支架，胆固醇是动物细胞膜的重要成分
易错警示 对糖类、脂肪功能的理解分析
(1)糖类功能的全面理解
①糖类是生物体的主要能源物质
a．糖类是生物体进行生命活动的主要能源物质(70%)；b.淀粉和糖原分别是植物、动物细胞内的储能物质，而纤维素为结构物质，非储能物质。
②糖类是细胞和生物体的重要结构成分
a．五碳糖是构成核酸的主要成分；b.纤维素和果胶是植物细胞壁的主要成分；c.细菌的细胞壁主要由肽聚糖组成。
③糖类是细胞通讯、识别作用的基础，也是细胞膜的成分，如在细胞膜上糖类常与蛋白质结合在一起构成糖蛋白。
(2)脂肪是细胞内良好的储能物质的原因
相对于糖类、蛋白质，脂肪中C、H的比例高，而O比例小，故在氧化分解时，单位质量的脂肪较糖类、蛋白质消耗的氧气多，产生的水多，产生的能量也多。
5．下列关于组成细胞的化合物的叙述，正确的是 ( )
A．胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分之一
B．蔗糖和麦芽糖水解的产物都是葡萄糖
C．脂肪和纤维素都是生物体内的能源物质
D．蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生改变
答案 A
解析 蔗糖的水解产物是葡萄糖和果糖，故B错误；纤维素是构成细胞壁的重要成分，不能被氧化供能，故C错误；组成蛋白质的肽链结构改变时，蛋白质的空间结构将发生改变，其功能会发生改变，故D错误。
6．下列关于组成细胞的化合物的叙述，正确的是 ( )
A．核酸、脂肪含有C、H、O、N等元素
B．磷脂是动植物细胞必不可少的脂质
C．植物细胞中主要的二糖是乳糖和麦芽糖
D．淀粉和蔗糖彻底水解得到的单糖都是葡萄糖
答案 B
解析 脂肪不含N，故A错误；磷脂是构成细胞膜等生物膜的重要成分，动植物细胞必然含有，故B正确；乳糖是动物细胞特有的二糖，植物细胞内主要的二糖是蔗糖和麦芽糖，故C错误；蔗糖水解得到的是葡萄糖和果糖，故D错误。
细胞内的能源物质种类及其分解放能情况
1．主要能源物质：糖类。
2．主要储能物质：脂肪。除此之外，动物细胞中的糖原和植物细胞中的淀粉也是重要的储能物质。
3．直接能源物质：ATP。糖类、脂肪、蛋白质中的能量只有转移到ATP中，才能被生命活动利用。
4．细胞中的能源物质为糖类、脂肪、蛋白质，三者供能顺序是：糖类→脂肪→蛋白质。糖类是主要的能源物质；当外界摄入能量不足时(如饥饿)，由脂肪分解供能；蛋白质作为生物体重要的结构物质，一般不提供能量，但在营养不良、疾病、衰老等状态下也可分解提供能量。
5．能源物质为生命活动供能的过程
实验三 观察DNA和RNA在细胞中的分布
完善该实验的原理、步骤和结论
易错警示 观察DNA和RNA在细胞分布实验中的4个注意问题
(1)选材：口腔上皮细胞、无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞，不能用紫色洋葱表皮细胞或叶肉细胞，以防止颜色的干扰。
(2)缓水流冲洗目的：防止载玻片上的细胞被冲走。
(3)几种试剂在实验中的作用
①0.9%的NaCl溶液(生理盐水)：保持口腔上皮细胞正常形态。
②8%的盐酸：a.改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；b.使染色质中DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。
③蒸馏水：a.配制染色剂；b.冲洗载玻片。
④吡罗红甲基绿染液：混合使用，且现用现配。
(4)DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布，只是量的不同，故结论中强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。
7．下列关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的说法，正确的是 ( )
A．甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，实验中应分别加入甲基绿和吡罗红
B．盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞
C．该实验用口腔上皮细胞而不用叶肉细胞，是因为叶肉细胞不含RNA
D．盐酸有利于染色质中DNA与蛋白质分开，不利于DNA与染色剂结合
答案 B
解析 实验中加入质量分数为8%的盐酸的重要作用：一是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；二是使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于染色，故B正确、D错误；甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，实验中应配成吡罗红甲基绿染色剂，故A错误；叶肉细胞中含有叶绿体，绿色会干扰实验结果，因此不用叶肉细胞作实验材料，故C错误。
8．下列关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的叙述，不正确的是 ( )
A．利用紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞做实验材料时，可以观察到红色区域较大，主要位于细胞质中
B．含RNA的区域被吡罗红染色剂染成红色
C．实验过程中，需要先在低倍显微镜下选择染色均匀且色泽浅的区域移至视野中央
D．质量分数为8%的盐酸有利于染色质中DNA与蛋白质分离
答案 A
解析 紫色洋葱鳞片叶表皮细胞不宜做该实验的实验材料，因为紫色的液泡会干扰对红色细胞质的观察；RNA主要分布于细胞质中，DNA可被甲基绿染色剂染成绿色，RNA可被吡罗红染色剂染成红色；实验过程中，需要先在低倍显微镜下选择染色均匀且色泽浅的区域移至视野中央；盐酸可改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时又有利于染色质中DNA与蛋白质分离。
[互动探究] (1)本题如改成洋葱鳞片叶内表皮细胞作为实验材料，实验能否成功？(2)实验中使用质量分数为8%的盐酸除了有利于染色质中DNA与蛋白质分离，还有什么重要作用？
提示 (1)能 (2)可改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞
教材实验再现题的解题技巧
教材实验在复习中不仅要注意对实验技术的掌握，对实验原理、实验流程、实验现象、实验结论等内容的分析、归纳与总结，而且要站在全新的、应用的角度去重新分析已做过的每一个实验，从中提取出真正要掌握的最重要的内容，主要包括两部分：一是每个实验的设计思路，做到触类旁通、能力迁移；二是每个实验中最基本的实验方法和技术(如显微镜的使用、徒手切片、临时装片的制作、研磨、过滤、细菌培养等)。
序号
错因分析
正确答案
序号
错因分析
正确答案
①
审题不清
N、P
②
审题不清
N
③
忽视“中文名称”
脱氧核糖核酸
④
忽视“彻底水解产物”；出现错别字
脱氧核糖、磷酸、四种含氮碱基
⑤
忽视“从b分析”造成多答
氨基酸种类、数目和排列顺序不同
⑥
不能从糖蛋白的作用确定其位置
外侧
教师备课资源(教师用书独具)
1．核酸分子组成“2、5、8”
“2、5、8”即构成核酸的糖类有2种：核糖和脱氧核糖；碱基有5种：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、尿嘧啶(U)；核苷酸有8种：核糖核苷酸4种和脱氧核苷酸4种。
2．蛋白质与核酸的关系
3．DNA、RNA、蛋白质的水解产物和代谢终产物的比较
项目
DNA
RNA
蛋白质
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
氨基酸
初步水解产物
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
多肽
彻底水解产物
脱氧核糖、含氮碱基和磷酸
核糖、含氮碱基和磷酸
氨基酸
代谢终产物
CO2、H2O、尿素和磷酸盐等
CO2、H2O和尿素
特别提醒 所有有机物均含C、H、O，代谢终产物均有CO2和H2O。
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