第3节　遗传信息的携带者——核酸
一、核酸的分类和功能
_____________(DNA)
_________(RNA)
2.功能
(1)细胞内携带_________的物质。
(2)在生物体的___________和蛋白质的生物合成中具有极其重
要的作用。
1.种类
脱氧核糖核酸
核糖核酸
遗传信息
遗传、变异
二、观察核酸在细胞中的分布
DNA+_______ 绿色
RNA+吡罗红 _____
2.实验步骤
1.实验原理
甲基绿
红色
质量分数
为0.9%的NaCl
口腔上皮细胞
蒸馏水
DNA主要分布于真核细胞的_______中
RNA主要分布于_______中
3.实验结论
细胞核
细胞质
吡罗红甲基绿染色剂
染色剂
三、核酸的分子结构
1.基本单位:_______
2.核苷酸的种类和组成
分类依据：_______的不同
类别：脱氧核苷酸和___________
(2)组成:
①脱氧核苷酸:构成____的基本单位。
(1)种类
五碳糖
核糖核苷酸
DNA
核苷酸
A、T、G、C
脱氧核糖
磷酸
②核糖核苷酸:构成____的基本单位。
RNA
A、U、G、C
核糖
磷酸
3.核酸的组成
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
DNA
RNA
4.核酸的多样性
(1)原因:核苷酸的_____不同和_________的多样化。
(2)遗传信息的储存:
①绝大多数生物的遗传信息贮存在____分子中。
②少数病毒的遗传信息贮存在____中,如HIV、SARS病毒。
数量
排列顺序
DNA
RNA
【思考辨析】
1.判断正误
(1)核苷酸包括DNA和RNA两类。( )
【分析】核酸包括DNA和RNA两类,核苷酸是组成核酸的基本单
位。
(2)核酸的主要功能是携带遗传信息。( )
(3)DNA只分布于细胞核中,RNA只分布于细胞质中。( )
【分析】DNA主要分布于细胞核中,RNA主要分布于细胞质中。
(4)一分子脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一
分子含氮碱基组成的。( )
×
√
×
√
2.问题思考
(1)根据核苷酸的组成,分析组成核酸的化学元素有哪些。
提示：C、H、O、N、P。
(2)DNA和RNA在化学组成上有什么区别?
提示：五碳糖不同和含氮碱基不完全相同。
一、观察DNA和RNA在细胞中分布的实验分析
1.实验中的试剂及其作用
2.实验操作中的注意事项
(1)制片:
①用质量分数为0.9%的NaCl溶液而不是蒸馏水。原因是保持口腔上皮细胞形态,细胞在蒸馏水中会吸水涨破。
②取口腔上皮细胞时必须漱口。原因是防止混杂食物碎屑。
(2)水解:
要注意掌握水温(30℃)和保温时间(5 min),才能达到水解的目的。
(3)冲洗:
缓水流以防止细胞被水流冲走。
(4)染色:
①吡罗红甲基绿染色剂的配制要用蒸馏水。
②吡罗红甲基绿染色剂是混合染色剂,要现配现用。
③甲基绿与DNA的亲和力强,吡罗红与RNA的亲和力强。
【警示钟】
实验材料选取的注意事项
(1)若选用动物细胞,不能用哺乳动物成熟的红细胞,因为其没有细胞核。
(2)若选用植物细胞,应该选用无色的材料,不宜用叶肉细胞,防止光合色素的干扰。
【学而后思】
(1)酶是生物催化剂,绝大多数酶是蛋白质,少部分酶是RNA。如何鉴定某种酶是蛋白质还是RNA?
提示：分别用双缩脲试剂和吡罗红染液检测。若呈现紫色,则是蛋白质,若呈现红色则是RNA。
(2)若用吡罗红甲基绿混合染色剂对大肠杆菌染色,染色结果如何?
提示：拟核区域呈现绿色,细胞质呈现红色。
【典例训练1】对于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验,下列叙述正确的是　(　　)
A.染色时应先用甲基绿染色剂,再滴加2～3滴吡罗红染色剂
B.染色前应先用质量分数为8%的盐酸处理载玻片
C.观察染色情况时,可直接用高倍镜观察
D.高倍镜下可清晰地看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子
【解题关键】解答本题的关键是明确实验中试剂的使用方法和关键步骤的操作以及实验观察到的现象,然后逐项分析。
【解析】选B。甲基绿和吡罗红染色剂要混合使用。观察时应先用低倍镜找到染色较为均匀的区域,然后换用高倍镜。高倍镜下能够发现呈绿色的区域为细胞核,而细胞质被染成红色,无法看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子。
【互动探究】
(1)选项B中染色前使用盐酸,为了防止盐酸影响染色,应如何处理?
提示：用蒸馏水冲洗载玻片。
(2)在高倍镜下观察,细胞各部分颜色有什么不同?
提示：细胞核呈绿色,细胞质呈红色。
二、核酸的结构
1.核酸分子的结构层次
2.不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况
【学而后思】
(1)鱼体内的遗传物质含有几种碱基、几种五碳糖?
提示：A、T、G、C四种含氮碱基,一种五碳糖。
(2)核酸初步水解和彻底水解的产物分别是什么?
提示：
【典例训练2】下图是DNA和RNA组成的结构示意图,有关说法正确的是　(　　)
A.甲型H1N1流感病毒有5种碱基和8种核苷酸
B.主要存在于硝化细菌的拟核中的核酸由5种碱基构成
C.SARS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
【解题关键】解答本题的关键是明确DNA和RNA在化学组成上的差异以及核苷酸种类与生物种类的关系。
【解析】选D。每种病毒只有一种核酸,有4种碱基和4种核苷酸;DNA主要存在于硝化细菌的拟核中,DNA中含有4种碱基;DNA彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。
【方法规律】核酸种类的判断技巧
核糖⇒RNA
(1)根据五碳糖不同
脱氧核糖⇒DNA
U⇒RNA
(2)根据含氮碱基不同
T⇒DNA
有关核酸的结构分析类题目
【案例】不同生物含有的核酸种类不同。原核生物和真核生物同时含有DNA和RNA,病毒体内含有DNA或RNA,请根据核酸的相关知识填写下表:
【审题——抓准信息·快速推断】
【答题——规范答案·警示失误】
错答：烟草叶肉细胞和豌豆根毛细胞含有的核苷酸种类写为5种。
错因：没有搞清楚核苷酸的结构,以为有几种碱基就有几种核苷酸,实际上碱基A(G、C)既可以和一分子脱氧核糖、一分子磷酸构成一分子腺嘌呤脱氧核苷酸(鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸),也可以和一分子核糖、一分子磷酸构成一分子腺嘌呤核糖核苷酸(鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸)。
1.(基础理论辨析题)下列说法与DNA相符的是(　　),与RNA相符的是(　　)
A.元素组成是C、H、O、N、P
B.基本单位是脱氧核苷酸
C.含有核糖和尿嘧啶
D.一般为双链
E.是细胞生物的遗传物质
F.HIV的遗传物质
【解析】选A、B、D、E;A、C、F。DNA和RNA都含有C、H、O、N、P五种元素;DNA的基本单位是脱氧核苷酸,一般为双链结构;DNA是细胞生物的遗传物质;RNA中含有核糖和尿嘧啶;HIV的遗传物质是RNA。
2.下列所示的核苷酸中,在DNA结构中不可能具有的是　(　　)
【解析】选B。组成DNA分子的含氮碱基不应有U,U是构成RNA的含氮碱基。
3.下列有关概念图的叙述,正确的是　(　　)
+ + → →
A.①表示的碱基有5种 B.②表示的是核糖
C.④表示脱氧核苷酸 D.④表示核糖核苷酸
【解析】选C。图中的④为构成DNA的基本单位脱氧核苷酸,
②为脱氧核糖,①为含氮碱基,包括A、G、C、T 4种。
①
②糖
③磷酸
④(　　)
⑤DNA
4.下列叙述中,不是核酸生理功能的是　(　　)
A.作为遗传信息的载体,存在于每个细胞中
B.是生物的遗传物质
C.是生物体生命活动的主要承担者
D.对生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用
【解析】选C。核酸是生物遗传信息的携带者,遗传信息是指核酸分子中核苷酸的排列顺序等;核酸是生物的遗传物质,通过控制蛋白质的生物合成体现出生物的各种性状;蛋白质是生命活动的主要承担者。
5.“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中所运用的原理是
　(　　)
A.单独利用甲基绿对细胞染色,可显示DNA在细胞中的分布,从而推知RNA的分布
B.单独利用吡罗红对细胞染色,可显示RNA在细胞中的分布,从而推知DNA的分布
C.利用甲基绿和吡罗红混合染色剂对细胞染色,同时显示DNA和RNA在细胞中的分布
D.在细胞核、细胞质内可以分别提取到DNA和RNA,由此说明DNA和RNA的分布
【解析】选C。该实验利用的原理是甲基绿和吡罗红染色剂对DNA和RNA的亲和力不同:甲基绿使DNA呈绿色,吡罗红使RNA呈红色,使用吡罗红和甲基绿混合染色剂对细胞同时染色,能够显示DNA和RNA在细胞中的分布。
6.实验“观察DNA和RNA在细胞中的分布”中使用盐酸的目的包括　(　　)
①改变细胞膜的流动性 ②改变细胞膜的通透性
③改变细胞膜的活性 ④将DNA与蛋白质分离
⑤将RNA与蛋白质分离 ⑥利于RNA与染色剂结合
⑦利于蛋白质与染色剂结合
⑧利于DNA与染色剂结合
A.①④⑥　　B.②④⑧　　C.③⑤⑦　　D.②⑤⑥
【解析】选B。真核细胞中的DNA主要分布于细胞核中,要想染色成功必须用盐酸杀死细胞。盐酸能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与蛋白质分离,有利于DNA与染色剂结合。
7.由1分子磷酸、1分子碱基m和1分子化合物a构成了化合物b,如图所示,则下列叙述正确的是　(　　)
A.若m为腺嘌呤,则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸
B.若a为核糖,则b为DNA的基本组成单位
C.若m为尿嘧啶,则DNA中肯定不含b这种化合物
D.若由b构成的核酸能被吡罗红染成红色,则a一定为脱氧核糖
【解析】选C。若m为腺嘌呤,则b可以为腺嘌呤脱氧核苷酸或腺嘌呤核糖核苷酸;若a为核糖,则b为RNA的基本组成单位;尿嘧啶为RNA特有的碱基,DNA中不含有;吡罗红能够将RNA染成红色,所以此时a一定为核糖。
8.(2013·连云港高一检测)人类基因组计划的实施为人类了解自身的奥秘、增进健康具有不可估量的意义,而其基础是对核酸分子结构和功能的认识。下图表示细胞内与核酸有关的物质或结构,据图回答下列问题。
b
元素a→ c →e→f
d
(1)细胞内遗传信息的携带者是[　]　　　　　　　,包括两类:一类是　　　　　　,简称　　　　　　;另一类是__________,简称　　　　　　　。二者在组成上的区别是_____________,
在结构上的不同是____________________________________。
(2)e和f的关系是_____________________________________。
e共有　　　　种,分别是______________________________
____________________________________________________。
(3)f被彻底水解后的产物是　　　　(用字母表示),元素a包括　　　　　　　。
【解析】图中f代表核酸，是细胞内遗传信息的携带者，包括DNA和RNA两大类，DNA一般是双链结构，含有胸腺嘧啶和脱氧核糖，RNA一般是单链的，含有尿嘧啶和核糖。e代表核苷酸，是构成核酸的基本单位，共有8种。b、c、d代表五碳糖、磷酸和碱基，是构成核苷酸的三部分，也是核酸彻底水解后的产物。构成核酸的元素有5种：C、H、O、N、P。
答案：(1)［f］核酸 脱氧核糖核酸 DNA 核糖核酸
RNA DNA含有胸腺嘧啶和脱氧核糖，而RNA含有尿嘧啶和核糖
DNA是双链的，RNA一般是单链的
(2)e是组成f的基本单位 8 腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸
(3)b、c、d C、H、O、N、P