2021高考生物人教版一轮教师用书第一单元第4讲　核酸、糖类和脂质

第4讲　核酸、糖类和脂质

考点一　核酸的结构和功能

1.核酸的结构层次及种类

2.功能

(1)是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。

3.分布

DNA主要分布于细胞核;RNA主要分布于细胞质。

[纠误诊断]

(1)DNA和RNA的碱基组成相同,五碳糖不同。(　×　)

提示:RNA中不含有T,DNA中不含有U。

(2)核酸是生物体储存遗传信息的物质。(　√　)

(3)只有细胞内的核酸是携带遗传信息的物质。(　×　)

提示:病毒的核酸也是携带遗传信息的物质。

(4)真核生物以DNA为遗传物质,部分原核生物以RNA为遗传物质。(　×　)

提示:细胞生物的遗传物质都是DNA。

(5)分子大小相同,碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。(　×　)

提示:遗传信息决定于碱基的排列顺序。

1.总结细胞中核酸分布

2.比较核酸和蛋白质

3.分析蛋白质与核酸的关系

生物体内某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。其中X、Y代表元素,a、b、c是组成A、B、C三种生物大分子的单体,这三种单体的结构可用d或e表示,请分析:

(1)A、B、C分别表示DNA、RNA、蛋白质;a、b、c分别表示脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸。图中X代表的元素是N、P,图中Y代表的元素中至少含有N。

(2)人体细胞中的n共有5种,d共有8种。

(3)d、e都能水解吗?d能水解为m、f和n,e为氨基酸,不能水解。

(4)C具有多样性,从c角度分析原因是氨基酸的种类、数目和排列顺序的不同。A具有多样性的主要原因是a的排列顺序的千变万化。

[深度思考]

DNA初步水解和彻底水解的产物分别是什么?

提示:DNA初步水解的产物是四种脱氧核苷酸(腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸)。彻底水解的产物是脱氧核糖、磷酸和四种含氮碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶)。

题型一　核酸的种类、分布、结构和功能

1.(2019·山东日照期末)下列有关核酸的叙述,错误的是(　D　)

A.DNA和RNA都能够携带遗传信息

B.DNA和RNA都有一定的空间结构

C.DNA和RNA中都含有磷酸二酯键

D.组成DNA和RNA的元素种类不同

解析:组成DNA和RNA的元素都是C、H、O、N、P,元素的种类相同。

2.(2019·重庆一模)下列有关核酸的分布情况的叙述,正确的是(　C　)

A.核酸是遗传信息的携带者,生物中的核酸只分布在细胞内

B.细胞内的DNA都分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中

C.原核细胞的细胞器中只含有RNA,不含有DNA

D.利用健那绿染液和吡罗红染色剂,可以观察DNA和RNA在细胞中的具体分布情况

解析:病毒含有DNA或RNA一种核酸,其是一种没有细胞结构的生物;真核细胞内的DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中;原核细胞只有核糖体一种细胞器,核糖体的主要成分是rRNA和蛋白质,不含DNA;利用吡罗红甲基绿染色剂可以观察DNA和RNA在细胞中的具体分布情况。

3.(2019·河北衡水金卷)如图是DNA和RNA组成的结构示意图。下列有关说法正确的是(　D　)

A.人体细胞中都有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.病毒中也有上述两种核酸

D.DNA彻底水解得到的产物中有脱氧核糖,而没有核糖

解析:人体的成熟红细胞没有细胞核和细胞器(即无DNA);硝化细菌的遗传物质是DNA,含有T、A、C、G四种碱基;病毒中只有DNA或RNA;核糖是组成RNA的成分,不会在DNA的水解产物中出现。

题型二　核酸和蛋白质的综合

4.(2018·全国Ⅰ卷)生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA—蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是(　B　)

A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物

B.真核细胞的核中有DNA—蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有

C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶

D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶

解析:真核细胞的染色体和染色质都主要是由DNA和蛋白质组成的,都存在DNA—蛋白质复合物;原核细胞无成形的细胞核,DNA裸露存在,不含染色体(质),但是其DNA会在相关酶的催化下发生复制,DNA分子复制时会出现DNA—蛋白质复合物;DNA复制需要DNA聚合酶,若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可能为DNA聚合酶;在DNA转录合成RNA时,需要有RNA聚合酶的参与,故该DNA—蛋白质复合物中含有RNA聚合酶。

5.(2019·山西大同模拟)蛋白质和核酸是细胞内重要的大分子物质,下列关于真核细胞中蛋白质和核酸的叙述正确的是(　D　)

A.二者主要在细胞核内合成,都能通过核孔出入细胞核

B.二者都是线粒体、内质网和染色体重要的组成成分

C.合成蛋白质需要核酸参与,合成核酸不需要蛋白质参与

D.蛋白质中的氮元素主要存在于肽键中,核酸中的氮元素存在于碱基中

解析:蛋白质在核糖体上合成,DNA不能出细胞核;内质网的成分为磷脂和蛋白质,没有核酸;合成核酸需要酶参与,该类酶的成分为蛋白质;核酸中的氮元素存在于碱基中,蛋白质中的氮元素主要存在于肽键中。

考点二　糖类、脂质的种类和作用

1.细胞中的糖类

(1)组成元素:C、H、O。

(2)糖类的种类和生理作用

(3)糖类在细胞中的分布

2.细胞中的脂质

3.生物大分子以碳链为骨架

(1)生物大分子是由许多基本组成单位连接而成的,这些基本单位称为单体。每一个单体都以若干个碳原子构成的碳链为基本骨架,由许多单体连接成多聚体。常见的多聚体是多糖、蛋白质和核酸等,相应的单体是单糖、氨基酸和核苷酸等。

(2)生命的核心元素是碳。

[纠误诊断]

(1)糖类物质不都是能源物质,如纤维素、核糖和脱氧核糖。(　√　)

(2)蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖,而乳糖水解的产物是半乳糖,麦芽糖水解的产物是葡萄糖。(　×　)

提示:乳糖水解的产物是葡萄糖和半乳糖。

(3)可与斐林试剂发生显色反应的还原糖包括葡萄糖、果糖和麦芽糖。(　√　)

(4)脂肪分子中氧的含量远远少于糖类,而氢的含量多于糖类。(　√　)

(5)胆固醇是构成细胞膜的重要成分,在人体内还参与血液中脂质的运输。(　√　)

1.归纳常见的糖

(1)还原糖与非还原糖:还原糖包括葡萄糖、果糖、麦芽糖,非还原糖包括蔗糖、多糖等。

(2)RNA、DNA、ATP中的糖依次为核糖、脱氧核糖、核糖。

(3)植物细胞壁中的糖:纤维素。

(4)细胞膜中的糖:糖蛋白、糖脂。

2.糖类和脂质的区别与联系

 [深度思考]

(1)油料作物种子如花生、蓖麻在播种时,播种的深度相对较浅,从物质代谢的角度分析,可能的原因是什么?

提示:油料作物种子含脂肪较多,种子萌发时消耗的氧气量相对较大。

(2)组成细胞的六种化合物,哪些有物种的特异性?哪些没有物种的特异性?

提示:蛋白质、核酸具有物种的特异性,因而可以从分子水平上区分不同物种的亲缘关系。糖类、脂质、水、无机盐则没有物种特异性。

题型一　糖类和脂质的种类和作用

1.(2019·山东日照期中)下列有关糖类和脂质的叙述,正确的是(　C　)

A.动植物细胞中所含有的单糖种类相同

B.蔗糖的水解产物是构成纤维素的单体

C.磷脂和胆固醇都是构成动物细胞膜的成分

D.脂质是以碳链为骨架的生物大分子

解析:动植物细胞中所含有的单糖种类不同,植物细胞中含有果糖,动物细胞中含有半乳糖;蔗糖的水解产物是葡萄糖和果糖,构成纤维素的单体是葡萄糖;多糖、蛋白质、核酸是以碳链为骨架的生物大分子,脂质不是生物大分子。

2.(2019·北京丰台区期末)糖类和脂质与人体健康息息相关,下列叙述错误的是(　D　)

A.糖类是细胞生命活动的主要能源物质

B.分布在内脏器官周围的脂肪具有缓冲作用

C.维生素D能促进人体肠道对钙和磷的吸收

D.素食者主要通过分解植物中的纤维素获得能量

解析:糖类是细胞生命活动的主要能源物质;分布在内脏器官周围的脂肪在机体内脏受到外力冲击时具有缓冲作用;维生素D属于脂质,能促进人体肠道对钙和磷的吸收;人体消化道中没有分解纤维素的酶,不能分解纤维素。

题型二　糖类和脂肪的分子特点及转化

3.(2019·四川成都模拟)下列关于葡萄糖和脂肪的叙述,错误的是(　C　)

A.同等质量的脂肪中氧的含量远远低于葡萄糖

B.都能够为细胞合成ATP提供能量

C.都能进入线粒体中参与有氧呼吸

D.两者在人体细胞内可以相互转化

解析:相同质量的脂肪与糖类相比,脂肪中氧的含量远远低于葡萄糖,而C、H的比例要高于葡萄糖;葡萄糖和脂肪都是能源物质,因此都能够为细胞合成ATP提供能量;葡萄糖和脂肪都不能进入线粒体;两者在人体细胞内可以相互转化,细胞中的葡萄糖可以转化为脂肪,脂肪也能转化为葡萄糖。

4.谷类种子和油料种子分别以淀粉和脂肪为主要营养物质,种子萌发时这两种物质都氧化分解为CO2和H2O。请回答:

(1)淀粉和脂肪两种物质中,　　　　是细胞内更优良的储能物质,从元素组成上看原因是　 

　　　　　　　　　　　　　。 

(2)现有谷类种子和油料种子各一组,请根据种子在适宜条件下萌发时氧气消耗量与二氧化碳释放量的关系,设计实验以确定种子的类型,简要写出:①实验思路;②预期实验结果及结论。

解析:由于脂肪分子中的氧的含量远远少于淀粉,而氢的含量更多,等量的两种物质在彻底氧化分解时,脂肪与淀粉相比,消耗的O2多,产生的CO2少,产生的H2O多,释放的能量多,因此脂肪是更优良的储能物质。我们可以通过上述的O2消耗量和CO2产生量的关系来确定种子的类型。

答案:(1)脂肪　脂肪分子中氧的含量远远少于淀粉,而氢的含量更多

(2)①分别检测这两组种子萌发时O2消耗量和CO2释放量的比值(或CO2释放量和O2消耗量的比值),并比较两组比值的大小。　②萌发时O2消耗量和CO2释放量的比值低(或CO2释放量和O2消耗量的比值高)的一组为谷类种子;萌发时O2消耗量和CO2释放量的比值高(或CO2释放量和O2消耗量的比值低)的一组为油料种子。

题型三　生物大分子的结构和功能

5.(2019·山东日照期末)多糖、核酸、蛋白质等生物大分子都是由许多单体连接而成的,因而被称为单体的多聚体。下列有关单体与多聚体的叙述,错误的是(　A　)

A.单体进入细胞的方式都是被动运输

B.单体连接成多聚体都需要消耗能量

C.单体和多聚体都以碳链为基本骨架

D.组成多聚体的单体有些能发生水解

解析:多糖、核酸、蛋白质的单体分别是葡萄糖、核苷酸和氨基酸,它们进入细胞的方式是主动运输或被动运输。组成核酸的单体能够发生水解。

6.(2019·河北衡水二调)生物大分子通常都有一定的分子结构规律,即是由一定的基本结构单位,按一定的排列顺序和连接方式形成的多聚体,下列表述正确的是(　D　)

A.若该图为一段肽链的结构模式图,则1表示肽键,2表示中心碳原子,3的种类有20种

B.若该图表示多糖的结构模式图,则淀粉、纤维素和糖原是相同的

C.若该图为一段单链DNA的结构模式图,则1表示磷酸基团,2表示脱氧核糖,3的种类有4种

D.若该图为一段RNA的结构模式图,则1表示核糖,2表示磷酸基团,3的种类有4种

解析:若该图为一段肽链结构模式图,则1表示中心碳原子,2表示肽键,3表示R基,其种类约有20种;淀粉、纤维素和糖原的结构不相同,不能用此图表示;若该图为一段单链DNA的结构模式图,则1表示脱氧核糖,2表示磷酸基团,3表示的含氮碱基有4种(A、C、G、T);若该图为一段RNA结构模式图,则1表示核糖,2表示磷酸基团,3表示的含氮碱基有4种(A、C、G、U)。

考点三　实验:观察DNA和RNA在细胞中的分布

1.实验原理

(1)甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同。

显示DNA和RNA在细胞中的分布。

(2)盐酸的作用:

①改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞。

②使染色质中的DNA和蛋白质分离,有利于DNA与染色剂结合。

2.实验步骤

3.实验结果和结论

结果:细胞核部分被染成绿色,细胞质部分被染成红色。

结论:DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中。

1.选材

应选择口腔上皮细胞或无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞,不能用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞或叶肉细胞,以防止颜色的干扰。

2.缓水流冲洗的目的:防止载玻片上的细胞被冲走。

3.几种试剂在实验中的作用

(1)0.9%的NaCl溶液(生理盐水):保持口腔上皮细胞的正常形态。

(2)蒸馏水:①配制染色剂;②冲洗载玻片。

(3)甲基绿和吡罗红染液:混合使用且现用现配。

4.DNA和RNA在细胞核和细胞质中都有分布,只是量的多少不同,故结论中强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。

题型　实验原理、步骤和观察结果

1.以口腔上皮细胞为实验材料观察DNA和RNA在细胞中的分布,下列相关说法正确的是(　D　)

A.该实验的操作步骤为制片→冲洗→水解→染色→观察

B.显微镜下观察绿色出现在细胞核中,说明DNA只分布于细胞核中

C.该实验的结果说明细胞核中的遗传物质是DNA,细胞质中的遗传物质是RNA

D.甲基绿能使DNA呈现绿色,吡罗红能使RNA呈现红色

解析:该实验的操作步骤应为制片→水解→冲洗→染色→观察;DNA主要分布在细胞核中,口腔上皮细胞的线粒体中也有少量的DNA;本实验只能说明DNA和RNA在细胞中的主要分布情况。

2.(2019·河北衡水金卷)在“观察DNA、RNA在细胞中的分布”实验中,下列叙述正确的是(　B　)

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染色剂

B.盐酸能够改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞

C.观察染色情况时,先用低倍镜观察,选择染色浓、色泽深的区域

D.高倍镜下可清晰看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子

解析:甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同,染色时是将甲基绿和吡罗红混合加入;盐酸处理细胞的目的是改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,同时使染色体中的DNA和蛋白质分离,有利于DNA与染色剂结合;观察时应选择染色均匀、色泽浅的区域;高倍镜下只能观察到细胞质呈红色,细胞核呈绿色,看不到染色体和RNA分子。

 [构建知识网络]

[强化思维表达]

1.脱氧核糖核酸,简称DNA;分布场所:真核细胞的细胞核、线粒体、叶绿体,原核细胞的拟核、质粒。

2.核糖核酸,简称RNA;主要分布场所:细胞质。

3.糖类是主要的能源物质,大致可以分为单糖、二糖和多糖。其中葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质。

4.淀粉和糖原分别是植物细胞和动物细胞的储能物质。纤维素是构成植物细胞壁的主要成分。构成它们的基本单位都是葡萄糖。

5.脂质包括脂肪、磷脂和固醇等,其中脂肪是细胞内良好的储能物质;磷脂是构成生物膜的重要成分;固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等。