版新学案生物同步必修1第二章 组成细胞的分子第3节 遗传信息的携带者核酸.docx

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版新学案生物同步必修1第二章组成细胞的分子第3节遗传信息的携带者核酸

第3节　遗传信息的携带者——核酸

[学习目标]　1.说出核酸的种类，简述核酸的结构和功能。

2.用实验的方法，观察并区分DNA、RNA在细胞中的分布。

一、观察DNA和RNA在细胞中的分布实验

1．实验原理

（1）甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色。

（2）盐酸的作用：

能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。

2．实验步骤

取口腔上皮细胞制片→水解→冲洗涂片→染色→观察。

3．实验现象

细胞核呈现绿色，细胞质呈现红色。

4．实验结论

真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。

5．实验操作注意事项

（1）制片

①用质量分数为0.9%的生理盐水而不是蒸馏水，目的是保持口腔上皮细胞的形态。

②取口腔上皮细胞前必须漱口，防止混有食物碎屑。

③载玻片烘干时，要在酒精灯火焰上来回移动，防止载玻片受热不均匀而破裂，烘干至细胞吸附住即可。

（2）水解

烘干的载玻片放入质量分数为8%的盐酸中，30℃水浴保温5min。

（3）冲洗：

冲洗载玻上的盐酸时需用蒸馏水的缓水流，目的是防止细胞被水流冲走。

（4）染色

①吡罗红甲基绿染色剂配制要用蒸馏水。

②吡罗红甲基绿染色剂需现用现配。

③甲基绿对DNA的亲和力强，吡罗红对RNA的亲和力强。

（5）该实验不宜用绿色植物的叶肉细胞和其他本身就有颜色的细胞，避免原有颜色对实验产生干扰。

例1

　下列有关实验“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的说法，正确的是（　　）

A．在实验中，用质量分数为8%的盐酸处理的口腔上皮细胞仍是活细胞，只是其膜的通透性增强

B．在实验中，需将两滴吡罗红和甲基绿染液先后滴在载玻片上

C．与甲基绿发生结合的核酸分子只分布在细胞核中

D．实验结果是细胞核呈现绿色，细胞质呈现红色

答案　D

解析　在实验中，用质量分数为8%的盐酸处理的口腔上皮细胞是死细胞；所用的染色剂是吡罗红甲基绿混合染色剂，即混合后才能使用，其中甲基绿易与DNA结合使之呈现绿色，结果发现DNA主要分布在细胞核中，也有少量DNA分布在线粒体或叶绿体中；实验结果是细胞核呈现绿色，细胞质呈现红色。

例2

　下列有关“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的叙述，不正确的是（　　）

A．用盐酸水解的目的是利用盐酸改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时能够使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合

B．加热烘干的目的是固定细胞标本，防止标本移动脱落，便于观察

C．用蒸馏水冲洗载玻片的目的是洗去残留的盐酸，便于碱性染料的染色

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

答案　D

解析　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。

易错提醒

　观察DNA和RNA在细胞中的分布实验的3点提醒

（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。

若选用植物细胞，应选用无色的材料，不宜用叶肉细胞或紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，防止颜色的干扰。

（2）甲基绿和吡罗红染色剂要混合使用，不能单独使用。

（3）该实验最后观察到的细胞为死细胞。

二、核酸的种类、功能和分子组成

1．种类：

一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；另一类是核糖核酸，简称RNA。

2．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。

3．结构

（1）组成核酸的基本单位是核苷酸，由一分子磷酸、一分子五碳糖（DNA中五碳糖为脱氧核糖，RNA中五碳糖为核糖）和一分子含氮碱基组成；组成DNA的核苷酸叫作脱氧核苷酸，组成RNA的核苷酸叫作核糖核苷酸。

（2）结构层次

①写出图中各字母代表的名称：

a.磷酸，b.五碳糖，c.含氮碱基，d.核苷酸，e.DNA，f.RNA。

②组成核酸的化学元素：

C、H、O、N、P。

③细胞类生物中，b有2种，c有5种。

（3）DNA和RNA的比较

比较项目

DNA

RNA

组成单位

组成

无机酸

磷酸

五碳糖

脱氧核糖

核糖

含氮碱基

特有T

特有U

共有A、G、C

分布

主要分布于细胞核中，其次是线粒体、叶绿体中

主要分布于细胞质中

功能

遗传物质

遗传物质（某些病毒），传递遗传信息，催化作用（某些酶）

（4）核酸分子的多样性和特异性

①多样性的原因：

构成核酸的4种核苷酸的数目成千上万，其排列顺序千变万化。

②特异性的原因：

每个核酸中核苷酸的种类、数目和排列顺序是特定的。

4．生物细胞内的核酸和遗传物质

（1）具有细胞结构的生物包括原核生物和真核生物，其细胞内存在的核酸是DNA和RNA，DNA是遗传物质。

（2）病毒含有的核酸是DNA或RNA，其中的核酸即为病毒的遗传物质。

深化拓展

　DNA、RNA和蛋白质的关系

例3

　如图所示，由1分子磷酸、1分子含氮碱基m和1分子化合物a构成了化合物b，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b为脱氧核苷酸

答案　C

解析　由题意可知，a为五碳糖、b为核苷酸，根据所含五碳糖的不同，核苷酸可分为两种：

脱氧核苷酸和核糖核苷酸。

脱氧核苷酸是组成DNA的基本单位，其特有的成分是脱氧核糖和胸腺嘧啶。

核糖核苷酸是组成RNA的基本单位，其特有的成分是核糖和尿嘧啶。

例4

　如图是DNA和RNA组成的结构示意图，下列有关说法正确的是（　　）

A．甲型H7N9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．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

答案　D

解析　甲型H7N9流感病毒为RNA病毒，含有A、G、C、U4种碱基和4种核苷酸，A项错误；主要存在于硝化细菌拟核中的核酸为DNA，含有A、G、C、T4种碱基，B项错误；病毒只有一种核酸，是DNA或RNA，C项错误；DNA中含有的五碳糖为脱氧核糖，不是核糖，D项正确。

方法技巧

　碱基种类与核苷酸种类的关系

（1）在只有DNA或RNA的生物中

（2）同时含有DNA和RNA的生物中

1．下列叙述，正确的打“√”，错误的打“×”。

（1）用甲基绿对人的口腔上皮细胞染色，细胞核呈绿色，细胞质呈红色（　　）

（2）在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，水解时需使用蒸馏水（　　）

（3）利用吡罗红染液染色，可以鉴别小肠上皮细胞是否被轮状病毒（RNA病毒）感染（　　）

（4）DNA和RNA都能携带遗传信息（　　）

（5）DNA与RNA的不同只体现在含氮碱基种类不同（　　）

（6）DNA分子的多样性取决于碱基排列顺序的多样性（　　）

（7）病毒含有2种核酸，5种含氮碱基（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×　（6）√　（7）×

2．下列关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的叙述，正确的是（　　）

A．用30℃恒温水浴的目的是受热均匀，且水浴时间要适当

B．用盐酸处理的唯一目的是改变细胞膜的通透性，促进染色剂进入细胞

C．冲洗装片时为了节省时间可用急水流代替缓水流

D．被染色的口腔上皮细胞中，呈红色的部位是细胞核所在的区域

答案　A

解析　用盐酸处理的另一个目的是使染色质中的蛋白质和DNA分开，以利于DNA与染色剂结合，B项错误；冲洗装片时只能用缓水流，冲洗时间约10s，C项错误；细胞核区域应呈绿色，D项错误。

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

答案　C

解析　题图表示DNA的组成情况，所以①表示的碱基有4种，②表示脱氧核糖，④表示脱氧核苷酸。

4．下列有关DNA和RNA的叙述，正确的是（　　）

A．从分布上看，真核细胞中的DNA全部存在于细胞核中，RNA全部存在于细胞质中

B．从化学组成上看，DNA与RNA的碱基完全不同

C．从结构上看，DNA通常由两条链构成，RNA通常由一条链构成

D．鉴定DNA用吡罗红染色剂，鉴定RNA用甲基绿染色剂

答案　C

解析　真核生物的DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中；组成DNA与RNA的碱基有3种是相同的；鉴定DNA用甲基绿染色剂，鉴定RNA用吡罗红染色剂。

5．如图为酵母菌DNA分子的一条脱氧核苷酸长链。

请据图回答下面的问题：

（1）图中的①表示__________，②表示______________，①②③结合在一起的结构叫______________________。

（2）图中的碱基有_______种，中文名称从上到下分别是____________________________。

（3）DNA彻底水解后，产生的含氮物质是____________（用序号表示）。

（4）和HIV的核酸（RNA）相比，图中特有的碱基是__________，二者的基本组成单位共有__种。

答案　

（1）磷酸　脱氧核糖　腺嘌呤脱氧核苷酸　

（2）4　腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶　（3）③　（4）T（胸腺嘧啶）　8

解析　脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三部分组成，其中碱基包括A、T、C、G4种，在RNA分子中，含有U而没有T。

DNA由4种脱氧核苷酸组成，RNA由4种核糖核苷酸组成。

[对点训练]

题组一　实验：

观察DNA和RNA在细胞中的分布

1．（2018·开封高一上学期调研）某同学以新鲜洋葱鳞片叶白色内表皮为材料，经不同处理和染色剂染色。

用高倍镜观察。

下列有关描述正确的是（　　）

A．经吡罗红甲基绿染液染色，可观察到红色的细胞核的部分

B．吡罗红和甲基绿两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同从而显示DNA和RNA在细胞中的分布

C．经吡罗红甲基绿染液染色，可观察到绿色的细胞质的部分

D．经苏丹Ⅳ染液染色，可以观察到橘黄色颗粒状的蛋白质

答案　B

解析　甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿能将DNA染成绿色，而DNA主要分布在细胞核中，所以可观察到绿色的细胞核，A项错误；吡罗红能将RNA染成红色，而RNA主要分布在细胞质中，所以可观察到红色的细胞质，C项错误；苏丹Ⅳ染液可将脂肪染成红色，蛋白质用双缩脲试剂检测，D项错误。

2．（2018·黑龙江省哈尔滨市四校联考高一上学期质检）在“观察DNA和RNA在细胞中分布”的实验中，下列说法正确的是（　　）

A．用高倍显微镜可以比较清楚地看到呈绿色的DNA分子和呈红色的RNA分子

B．用8%的盐酸目的之一是使DNA与蛋白质分离并使DNA水解，使之更易染色

C．酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞

D．染色时一般是先用甲基绿染液，再用吡罗红染液

答案　C

解析　酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，C项正确。

3．（2018·安徽师大附中高一上学期期中）“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，正确的实验步骤是（　　）

A．取口腔上皮细胞制片→冲洗→水解→染色→观察

B．取口腔上皮细胞制片→水解→冲洗→染色→观察

C．取口腔上皮细胞制片→染色→冲洗→水解→观察

D．取口腔上皮细胞制片→水解→染色→冲洗→观察

答案　B

解析　“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，第一步是取材制片：

一般选择易获取的口腔上皮细胞；第二步是水解：

用盐酸处理使口腔上皮细胞膜通透性增大，同时使染色质中DNA和蛋白质分离；第三步是冲洗：

洗去盐酸；第四步是染色：

用吡罗红、甲基绿混合染色剂染色；第五步是观察：

先用低倍镜观察，再用高倍镜观察。

4．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%的盐酸的作用有：

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DNA与染色剂结合，B项正确，D项错误；甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，实验中应用吡罗红、甲基绿混合染色剂染色，A项错误；叶肉细胞中含有叶绿体，绿色会干扰实验结果的观察，因此不用叶肉细胞做实验材料，C项错误。

5．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液染色，再滴加2～3滴吡罗红染液

B．染色前应先用质量分数为10%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．观察时应选择染色均匀，色泽较浅的区域

答案　D

解析　甲基绿染液和吡罗红染液要混合后使用；染色前应先用质量分数为8%的盐酸处理载玻片；观察染色情况时应先用低倍镜找到染色均匀、色泽浅的区域，移至视野中央，将物像调节清晰，然后换用高倍镜。

题组二　核酸的分子组成和功能

6．下列有关核酸组成的表示，正确的是（　　）

A.

B.

C.

D.

答案　D

解析　核酸含C、H、O、N、P五种元素；DNA中含有脱氧核糖，而RNA中含有核糖。

7．下列生物或细胞中关于碱基、核苷酸、五碳糖种类的描述，正确的是（　　）

选项

A

B

C

D

生物或细胞

T4噬菌体

烟草叶肉细胞

烟草花叶病毒

豌豆根毛细胞

碱基

5种

5种

4种

8种

核苷酸

5种

8种

8种

8种

五碳糖

1种

2种

2种

2种

答案　B

解析　烟草叶肉细胞和豌豆根毛细胞都属于真核细胞，它们同时含有DNA和RNA，而T4噬菌体和烟草花叶病毒体内只有一种核酸。

组成DNA的碱基有4种：

A、G、C、T，组成RNA的碱基有4种：

A、G、C、U，所以组成核酸的碱基共有5种；核苷酸是组成DNA或RNA的基本单位，组成DNA的基本单位是4种脱氧核苷酸（碱基：

A、G、C、T），组成RNA的基本单位是4种核糖核苷酸（碱基：

A、G、C、U）；DNA和RNA含有不同的五碳糖（脱氧核糖和核糖）。

同时含有DNA和RNA的生物，体内五碳糖有2种，碱基有5种，核苷酸有8种；只有一种核酸的生物，体内五碳糖有1种，碱基有4种，核苷酸有4种。

8．有五个核酸分子经分析共有5种碱基、8种核苷酸、8条多核苷酸链，它的组成是（　　）

A．3个RNA、2个DNAB．5个DNA

C．3个DNA、2个RNAD．5个RNA

答案　C

解析　有5种碱基、8种核苷酸，说明既有DNA，又有RNA；DNA是两条链，RNA是一条链，五个核酸分子，共8条多核苷酸链，可推知有3个DNA、2个RNA。

9．（2017·山西省临汾市曲沃中学高一上学期期末）如图为某核苷酸长链的示意图，下列相关叙述中，错误的是（　　）

A．图中所示为脱氧核苷酸长链

B．2只存在于DNA中

C．3在DNA和RNA中相同

D．5只能在细胞核中找到

答案　D

解析　由示意图可知，该核苷酸长链含有胸腺嘧啶T，则应为脱氧核苷酸长链；2为脱氧核糖，只存在于DNA中；3为胞嘧啶，在DNA和RNA中都有；5（脱氧核苷酸链）主要位于细胞核中，但在细胞质中也能找到。

10．下列有关核酸分布的叙述正确的是（　　）

A．SARS病毒中的RNA主要分布于细胞质中

B．绿色植物根细胞内的DNA只存在于细胞核中

C．原核细胞的DNA主要存在于细胞核中

D．人体细胞中的RNA主要分布在细胞质中

答案　D

解析　病毒没有细胞结构；绿色植物根细胞内的DNA存在于细胞核和线粒体中；原核细胞没有细胞核，DNA主要存在于拟核中。

11．下列叙述中，哪项不是核酸的生理功能（　　）

A．作为遗传信息的载体

B．是生物的遗传物质

C．是生物体进行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

答案　C

解析　生命活动的主要承担者是蛋白质。

12．（2018·江苏省盐城市高一上学期期中）下列核苷酸不可能属于DNA初步水解产物的是（　　）

答案　B

解析　图B为尿嘧啶核糖核苷酸，是组成RNA的原料，不可能是DNA的初步水解产物，B项错误。

[综合强化]

13．下图表示生物体内的某种物质，请分析回答下列问题：

（1）A包括________________________元素。

（2）B的名称叫______________，一分子的B是由______________、________________、______________组成的。

（3）C的作用是__________________________________________________________________。

（4）可利用__________________________对细胞进行染色，在显微镜下观察到D、E在细胞中的分布，物质D被___________染成_______色，物质E被___________染成____________色。

答案　

（1）C、H、O、N、P　

（2）核苷酸　一分子五碳糖　一分子磷酸　一分子含氮碱基　（3）遗传信息的携带者，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要的作用　（4）吡罗红甲基绿染色剂　甲基绿　绿　吡罗红　红

解析　核酸的元素组成是C、H、O、N、P，基本单位是核苷酸，一分子核苷酸是由一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮碱基组成的。

核酸是遗传信息的携带者，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。

DNA能被甲基绿染成绿色，RNA能被吡罗红染成红色。

14．下图是某核苷酸（图1）与核苷酸链（图2）示意图，据图回答下列问题：

（1）图1的化合物名称是________________________，是组成__________________的基本单位。

（2）图2所示2、3、4的名称分别是_________________、________________、________________。

（3）此结构中的核酸与另一种核酸相比较，其特有的碱基的中文名称是________________。

答案　

（1）胞嘧啶脱氧核糖核苷酸　脱氧核糖核酸（DNA）　

（2）腺嘌呤　脱氧核糖　腺嘌呤脱氧核糖核苷酸　（3）胸腺嘧啶

解析　

（1）图1中的碱基为胞嘧啶，五碳糖为脱氧核糖，所以为胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，是组成DNA的基本单位。

（2）图2中的1、2、3为组成DNA的三个小分子，分别是磷酸、腺嘌呤、脱氧核糖，4为三者构成的腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。

（3）与另外一种核酸RNA相比较，DNA中特有的碱基是胸腺嘧啶。

15．请根据以下实验分析回答有关问题：

实验过程：

①切取洋葱根尖2～3mm，浸在质量分数为8%的盐酸中，在30℃的条件下水解10min。

②用清水冲洗根尖，再将其放入吡罗红甲基绿染色剂中染色10min。

③取出根尖，放在载玻片上，用镊子尖捣碎，放上盖玻片，再放上载玻片，用手指轻压玻片，以分散细胞。

④取下盖玻片上面的载玻片，镜检。

根据以上实验，回答下列问题：

（1）在显微镜下会看到根尖细胞中的________被染成绿色，原因是___________________；__________被染成红色，原因是_____________________________。

（2）通过该实验能得出什么结论？

________________________________________________________________________。

（3）用人的血液制作血涂片观察红细胞，能看到上述现象吗？

为什么？

________________________________________________________________________。

答案　

（1）细胞核　DNA主要分布在细胞核中　细胞质　RNA主要分布在细胞质中

（2）DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中

（3）不能。

因为人的红细胞没有细胞核