高中生物人教版高一必修一学案：2.3_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．了解核酸的种类及其基本功能(重点)；2.结合核酸的基本单位和化学成分比较DNA和RNA的异同点(重难点)；3.通过实验，观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布(重点)。

|基础知识|
一、核酸的种类和功能
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)是遗传信息的携带者；(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。

二、观察DNA和RNA在细胞中的分布
1．实验原理
(1)甲基绿能将DNA染成绿色，吡罗红能将RNA染成红色；
(2)盐酸的作用：①可以改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入进入细胞；②使染色质中的DNA和蛋白质分离，有利于DNA和染色剂结合。

2．实验步骤
3．实验结论
真核细胞的DNA主要分布于细胞核中，RNA主要分布于细胞质中。

三、核酸的结构
1．组成元素C、H、O、N、P。

2．基本单位——核苷酸
(1)种类：分为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸两种。

(2)分子组成：
3．核酸的组成
4．核酸的多样性
(1)原因：核苷酸的数量不同和排列顺序的多样化。

(2)遗传信息的贮存。

①绝大多数生物的遗传信息贮存在DNA分子中。

②少数病毒的遗传信息贮存在RNA中，如HIV、SARS病毒。

|自查自纠|
1．DNA和RNA的基本组成单位都是核苷酸。

一分子核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸构成。

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2．核酸是一切生物的遗传物质，DNA只分布在细胞核内，RNA只分布在细胞质中。

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3．DNA和RNA分子的碱基组成相同。

()
4．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。

()
5．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重要的作用。

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6．甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中应分别加入甲基绿和吡罗红。

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答案 1.√ 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.×
|图解图说|
★DNA具有物种特异性，可通过分析不同物种的DNA来判断不同物种间的亲缘关系。

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★甲基绿吡罗红混合染色呈现DNA和RNA在细胞中的分布图：细胞核呈现绿色，说明DNA主要分布于细胞核；细胞质呈红色．说明RNA主要分布于细胞质。

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在观察DNA和RNA在细胞中的分布的实验中能否选用哺乳动物成熟的红细胞做实验材料？
提示：哺乳动物红细胞没有细胞核且呈红色，故上述材料无法用于观察DNA和RNA的分布。

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找一找
巧记DNA组成结构的“五、四、三、二、一”
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“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中用口腔上皮细胞为什么不用叶肉细胞，是因为叶肉细胞不含RNA。

提示：叶肉细胞呈现绿色，掩盖甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的染色。

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探究点一观察DNA和RNA在细胞中的分布
1．制作口腔上皮细胞临时装片时，为什么要使用质量分数为0.9%的NaCl溶液(生理盐水)，如果使用蒸馏水或高浓度的NaCl溶液，会对实验造成怎样的影响？
提示使用质量分数为0.9%的NaCl溶液可保持细胞正常的形态，如果使用蒸馏水或高浓度的NaCl溶液，细胞会涨破或皱缩。

2．口腔上皮细胞临时装片要进行烘干，烘干后要用质量分数为8%的盐酸水解，水解的目的是什么？
提示改变细胞膜的通透性，同时促进染色质中DNA和蛋白质分离。

3．本实验的结果是“细胞核被染成绿色，细胞质被染成红色”，该结果能否说明“DNA就分布于细胞核，RNA就分布于细胞质”吗？
提示不能，DNA主要分布于细胞核(细胞质中也有少量分布)，RNA主要分布于细胞质(细胞核中也有分布)。

【典例1】(2017·原创)下列关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的叙述中，正确的是() A．染色时，应将甲基绿和吡罗红分别单独使用
B．用盐酸水解的目的是使细胞膜破裂，使DNA和RNA进入染色液中
C．水解后可立即进行染色
D．本实验证明DNA主要分布于细胞核中，RNA主要分布于细胞质中
尝试答案________。

解析对DNA和RNA进行染色时，甲基绿和吡罗红要混合同时使用，A错误；盐酸水解只是增大了细胞膜的通透性，并不使细胞膜破裂，B错误；水解后要将盐酸洗去再进行染色，C错误；DNA主要分布于细胞核而不是全部分布于细胞核，RNA主要分布于细胞质而不是全部分布于细胞质，D正确。

答案 D
(1)制片：取口腔上皮细胞时必须先漱口，防止混杂食物碎屑。

(2)水解：要注意掌握水温(30 ℃)和时间(5 min)，才能达到水解的目的。

(3)冲洗：缓水流，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，要现用现配。

【跟踪训练】
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．在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
解析甲基绿染液和吡罗红染液要混合后使用；观察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；高倍镜下呈绿色的区域为细胞核，而细胞质被染成红色，但无法看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子。

答案 B
探究点二核酸及其基本单位的结构和种类
1.如图所示，如果a是哪种五碳糖不确定，m是A(腺嘌呤)，则b表示的是哪种核酸的基本单位？请说出该核苷酸的名称。

提示由于A是DNA和RNA共有的碱基，如果五碳糖是脱氧核糖，则b表示的是DNA的基本单位之一——腺嘌呤脱氧核苷酸；如果五碳糖是核糖，则b表示的是RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸。

2．如果m是T或U，请说出b的名称。

提示T是DNA特有的碱基，含有T的核苷酸名称是胸腺嘧啶脱氧核苷酸；U是RNA特有的碱基，含有U的核苷酸名称是尿嘧啶核糖核苷酸。

DNA和RNA的比较
名称脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
元素组成C、H、O、N、P
基本组成单位脱氧核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种)
化学组成
五碳糖脱氧核糖核糖
含氮碱基
T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶)
A(腺嘌呤)G(鸟嘌呤)C(胞嘧啶) 无机酸磷酸
一般结构两条脱氧核苷酸链构成一条核糖核苷酸链构成
存在主要在细胞核中主要在细胞质中
A．DNA和RNA中的N元素存在于碱基中
B．由脱氧核苷酸组成的核酸全部分布于细胞核中
C．判断DNA和RNA的唯一依据是碱基种类
D．DNA彻底水解能得到四种产物
尝试解答________。

解析核苷酸中的N元素存在于含氮碱基中，A正确；DNA主要分布于细胞核中，细胞质中也存在少量的DNA，B错误；DNA和RNA在五碳糖和碱基种类以及结构方面都有差别，所以判断二者的依据也有多种，C错误；DNA彻底水解后的产物是磷酸、脱氧核糖和四种碱基，所以彻底水解的产物有六种，D错误。

答案 A
“三看”法快速确认DNA、RNA
核酸的初步水解指的是分解成核酸的基本单位——核苷酸；但彻底水解指的是将核苷酸的三个部分(五碳糖、磷酸和碱基)再分开。

【跟踪训练】
2．(2017·原创)下列关于核苷酸的叙述中，错误的是()
A．核苷酸是构成核酸的基本单位
B．如果核苷酸中的碱基是胞嘧啶，则该核苷酸是胞嘧啶脱氧核苷酸
C．如果核苷酸中的五碳糖是核糖，则一定是构成RNA的基本单位
D．脱氧核苷酸和核糖核苷酸在五碳糖种类和碱基种类都有所区别
解析由于胞嘧啶是DNA和RNA共有的碱基，所以含胞嘧啶的核苷酸可能是胞嘧啶脱氧核苷酸，也可能是胞嘧啶核糖核苷酸，B错误；脱氧核苷酸和核糖核苷酸的主要区别是五碳糖种类不同，另外在碱基种类上也有所区别：DNA特有的碱基是T，RNA特有的碱基是U，C，D正确。

答案 B
探究点三蛋白质和核酸的比较
【典例3】下图表示染色质的两种成分示意图。

下列相关叙述中，正确的是()
A．A是DNA，B是蛋白质
B．a和b中都含C、H、O、N四种元素，甲是N和P
C．B由一条核糖核苷酸链形成
D．A的结构多样性只与a的种类、数量和排列顺序有关
尝试解答________
解析染色质的主要成分是蛋白质和DNA，蛋白质中含C、H、O、N等元素，DNA中有C、H、O、N、P等元素，所以A是蛋白质，B是DNA，a和b分别是氨基酸和脱氧核苷酸，A错误，B正确；DNA 由两条脱氧核苷酸链形成，C错误；蛋白质的结构多样性与氨基酸的种类、数量、排列顺序以及肽链盘曲、折叠形成的空间结构有关，D错误。

答案 B
【跟踪训练】
3．(2016·河南郑州模拟)如下图所示生物体内两种重要化合物的化学组成关系，相关叙述正确的是()
A．图中大分子B呈双螺旋结构
B．a的种类约20种，b的种类为8种
C．a与a之间通过“—NH—COOH—”相连接，b与b之间通过磷酸二酯键相连接
D．HIV的遗传信息储存在大分子B中
解析本题主要考查核酸和蛋白质的组成。

图中大分子A和B构成HIV，HIV的成分主要是蛋白质和RNA，又因为B的组成元素中有P，所以大分子A、B分别是蛋白质、RNA。

RNA分子是单链结构；构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种，b核糖核苷酸的种类为4种；a与a之间通过肽键“—NH—CO—”相连接，b与b之间通过磷酸二酯键相连接。

答案 D
知识脉络要点晨背
1.核酸分DNA和RNA两种，DNA主要分布
于细胞核，RNA主要分布于细胞质。

2.核酸的基本单位是核苷酸，DNA的基本单位
是脱氧核苷酸，RNA的基本单位是核糖核苷
酸。

3.脱氧核苷酸中的五碳糖是脱氧核糖，含有的
碱基是A、G、C、T。

4.核糖核苷酸中的五碳糖是核糖，含有的碱基
是A、G、C、U。

5.观察细胞中的DNA和RNA的分布时，需要
用甲基绿、吡罗红混合染色液染色，DNA被
甲基绿染成绿色，RNA被吡罗红染成红色。

6.观察DNA和RNA在细胞中的分布时，水解
的目的是增大细胞膜的通透性，促进染色质中
DNA和蛋白质的分离。

1．有关DNA和RNA的叙述，正确的是()
A．无论是细胞还是病毒，其遗传信息都存在于DNA分子中
B．组成二者的碱基不完全相同
C．在细胞中，DNA存在于细胞核中，RNA存在于细胞质中
D．所有生物的DNA都具有相同的脱氧核苷酸排列顺序
解析细胞中的遗传信息只存在于DNA中，不同的病毒遗传物质不同，因此，遗传信息存在于DNA 或RNA中，A错误；组成DNA的碱基有A、G、C、T四种碱基，组成RNA的碱基有A、G、C、U四种碱基，B正确；在细胞中，DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中，C错误；DNA分子具有多样性和特异性，不同生物的DNA分子具有不同的脱氧核苷酸排列顺序，D错误。

答案 B
2．关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的实验，下列说法中正确的是()
A．染色时先用甲基绿染液，再用吡罗红染液
B．用质量分数为8%的盐酸的目的之一是使DNA与蛋白质分离，并使DNA水解
C．酒精灯烘干载玻片，可将细胞固定在载玻片上
D．用高倍显微镜可以比较清楚地看到呈现绿色的染色质和呈现红色的RNA分子
解析甲基绿染色剂和吡罗红染色剂为混合染色剂，应是混合使用，A错误；用质量分数为8%的盐酸
的目的之一是使DNA与蛋白质分离，并加速染色剂进入细胞，有利于DNA与染色剂结合，但不能使DNA 水解，B错误；点燃酒精灯烘干载玻片，可将细胞固定在载玻片上，C正确；用高倍显微镜可以比较清楚地看到绿色和红色的分布，但是看不到染色质和RNA分子，D错误。

答案 C
3．果蝇细胞内含有DNA和RNA，其遗传物质彻底水解后，可得到()
A．1种五碳糖B．4种脱氧核苷酸
C .5种含氮碱基D．5种化合物
解析果蝇细胞中的遗传物质指的是DNA，被初步水解后可得到4种脱氧核苷酸，被彻底水解后，可得到脱氧核糖、4种含氮碱基、磷酸基团，答案为A。

答案 A
4．请完成“观察DNA和RNA的分布实验”中的有关问题：
(1)取人口腔上皮细胞时必须漱口，原因是____________________________________
________________________________________________________________________。

(2)将口腔上皮细胞浸到质量分数为0.9%的NaCl溶液中的目的是________________。

(3)将涂有人的口腔上皮细胞的载玻片加热烘干的目的是________________________。

(4)冲洗涂片时要用蒸馏水的________冲洗10 s，是为了防止____________________。

(5)我们可以用人口腔上皮细胞来做“观察DNA和RNA的分布实验”，也可以用植物细胞来做，但如果用植物细胞做时，则要选择________的细胞，是为了________________。

答案(1)去除食物碎屑
(2)保持口腔上皮细胞的正常形态，有利于观察
(3)将口腔上皮细胞固定在载玻片上
(4)缓水流细胞被水流冲走
(5)浅颜色防止深颜色遮盖了反应产生的颜色。