(新高考)2023年高考生物一轮复习讲义第1单元第4课时核酸是遗传信息的携带者(含解析)

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考点一 核酸的组成、结构与功能
1．核酸的结构层次
2．DNA和RNA的组成成分比较
(1)相同成分：含氮碱基A、G、C和磷酸。
(2)不同成分eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(DNA：脱氧核糖、胸腺嘧啶,RNA：核糖、尿嘧啶))
3．核酸的功能与分布
4．核苷酸的排列顺序储存着遗传信息
组成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种，但是如果数量不限，在连成长链时，排列顺序是极其多样的，所以DNA分子的信息容量非常大。
源于必修1 P34“问题探讨”：DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息的原因是DNA是遗传物质，而每个人的遗传物质有所区别。DNA鉴定技术还可以应用在研究人类起源、不同类群生物的亲缘关系等方面。
5．核酸与蛋白质的关系
(1)核酸与蛋白质的比较
(2)DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系
(3)同种生物的不同体细胞中核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不同”
考向一 核酸的结构和功能分析
1．核酸是遗传信息的携带者，包括DNA和RNA。下列相关叙述正确的是( )
A．在化学组成上，DNA和RNA所含有的碱基和五碳糖完全不同
B．在分布上，DNA都分布在细胞核中，RNA都分布在细胞质中
C．在结构上，通常DNA由两条链构成，而RNA一般由一条链构成
D．在功能上，DNA是生物遗传信息的携带者，而RNA不是
答案 C
方法技巧 “三看法”判断DNA和RNA
2．下图是DNA和RNA组成的结构示意图，下列有关说法错误的是( )
A．甲型H1N1流感病毒有4种碱基和4种核苷酸
B．主要存在于硝化细菌的拟核中的核酸含4种碱基
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 C
解析 甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA，由4种碱基和4种核糖核苷酸组成，A正确；硝化细菌拟核中的核酸为DNA，含4种碱基，B正确；病毒只含有一种核酸，即DNA或RNA，C错误。
归纳总结 不同生物的核酸、核苷酸、碱基、遗传物质归纳
考向二 蛋白质与核酸的关系
3．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。据图分析，下列说法正确的是( )
A．X为N、P元素，a、b是生物体内遗传信息的携带者
B．绿藻细胞内单体结构d的种类有8种，蓝细菌细胞中d的种类有4种
C．人体细胞中不能合成所有种类的e，而植物细胞一般可以合成所有种类的e
D．A、B的多样性由d中的n充分体现，C的多样性由e中的R充分体现
答案 C
解析 根据图形分析可知，a表示脱氧核苷酸，b表示核糖核苷酸，核酸才是生物体内遗传信息的携带者，A错误；绿藻和蓝细菌细胞内都含DNA和RNA，核苷酸的种类都有8种，B错误；人体细胞有8种必需氨基酸不能合成，植物细胞一般可以合成所有氨基酸，C正确；A(DNA)和B(RNA)的多样性主要由d(核苷酸)的排列顺序充分体现，C蛋白质的多样性除了与e中的R有关，还与氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构有关，D错误。
4．(2018·全国Ⅰ，2)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( )
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
答案 B
解析 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，B项错误。
归纳总结 常见的核酸—蛋白质复合体
考点二 生物大分子以碳链为基本骨架
1．生物大分子以碳链为骨架
2.大分子物质的初步水解产物和彻底水解产物
源于必修1 P38“复习与提高”：多糖和核酸都是由许多单体组成的多聚体，试从组成二者单体种类的角度分析核酸是遗传信息的携带者，而多糖不是的原因：构成多糖的基本单位是葡萄糖，无论多少个葡萄糖构成多糖，它的顺序没有什么变化。而核酸是由核苷酸连接而成的长链，核酸分子中4种脱氧核苷酸(或核糖核苷酸)在数量、排列顺序上就会千差万别，从而能够承担起携带遗传信息的功能。
考向 细胞中有机物的推断
5．(2022·重庆渝中区高三模拟)如图表示在某细胞内发生的一系列生物大分子的合成过程，其中甲、乙、丙、丁分别表示生物大分子，丁是细胞内的储能物质，b、c、d表示组成对应大分子的单体，下列叙述错误的是( )
A．大分子甲和乙的元素组成一定相同，乙和丙的元素组成一般不同，丙和丁的元素组成一定不同
B．乙、丙具有多样性是因为b、c种类多样
C．在植物细胞内和在动物细胞内丁代表不同物质，但d代表同一物质
D．乙、丙、丁分解成b、c、d的过程都会消耗水
答案 B
解析 由题图分析可知，大分子甲和乙的元素组成为C、H、O、N、P，丙的元素组成至少为C、H、O、N，丁表示多糖，组成元素为C、H、O，A正确；导致RNA多样性的原因是构成RNA的核糖核苷酸的数目和排列顺序不同，导致蛋白质多样性的原因是构成蛋白质的氨基酸种类、数目和排列顺序不同以及肽链盘曲、折叠的空间结构不同，B错误；在植物细胞内和在动物细胞内丁代表不同物质，前者是淀粉，后者是糖原，但d代表同一物质葡萄糖，C正确。
6．以碳链为基本骨架的小分子单体能构成许多不同的多聚体，模式图如下。下列有关说法正确的是( )
A．若图中多聚体为DNA，则构成其的脱氧核糖的组成元素为C、H、O、N、P
B．若图中多聚体为多糖，则构成它的单体一定是葡萄糖
C．若图中S1、S2、S3、S4……为同一种单体，则该多聚体可以表示淀粉
D．若图中单体表示氨基酸，则形成此长链时所有氨基和羧基都参与脱水缩合
答案 C
解析 若图中多聚体为DNA，则构成其的脱氧核糖的组成元素为C、H、O，A错误；若图中单体表示氨基酸，并非形成此长链时所有氨基和羧基都参与脱水缩合，R基中的一般不参与，D错误。
归纳总结 生物大分子的组成和功能分析
重温高考 真题演练
1．(2021·全国甲，1)已知①酶、②抗体、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸都是人体内有重要作用的物质。下列说法正确的是( )
A．①②③都是由氨基酸通过肽键连接而成的
B．③④⑤都是生物大分子，都以碳链为骨架
C．①②⑥都是由含氮的单体连接成的多聚体
D．④⑤⑥都是人体细胞内的主要能源物质
答案 C
解析 酶的化学本质是蛋白质或RNA，抗体的化学本质是蛋白质，激素的化学本质是有机物，如蛋白质、氨基酸的衍生物、脂质等，只有蛋白质才是由氨基酸通过肽键连接而成的，A错误；糖原是生物大分子，脂肪不是生物大分子，且激素不一定是大分子物质，如甲状腺激素是含碘的氨基酸衍生物，B错误；酶的化学本质是蛋白质或RNA，抗体的化学本质是蛋白质，蛋白质是由氨基酸连接而成的多聚体，核酸是由核苷酸连接而成的多聚体，氨基酸和核苷酸都含有氮元素，C正确；人体主要的能源物质是糖类，核酸是生物的遗传物质，脂肪是机体主要的储能物质，D错误。
2．(2020·北京，2)蛋白质和DNA是两类重要的生物大分子，下列对两者共性的概括，不正确的是( )
A．组成元素含有C、H、O、N
B．由相应的基本结构单位构成
C．具有相同的空间结构
D．体内合成时需要模板、能量和酶
答案 C
3．(2020·天津，2)组成下列多聚体的单体的种类最多的是( )
A．血红蛋白 B．DNA
C．淀粉 D．纤维素
答案 A
解析 组成蛋白质的单体是氨基酸，约有21种；组成DNA的单体是脱氧核苷酸，有4种；组成淀粉和纤维素的单体都是葡萄糖，只有1种。
4．(2020·江苏，2)下列关于细胞中生物大分子的叙述，错误的是( )
A．碳链是各种生物大分子的结构基础
B．糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子
C．细胞利用种类较少的小分子脱水合成种类繁多的生物大分子
D．细胞中生物大分子的合成需要酶来催化
答案 B
5．(2019·江苏，1)下列关于细胞内蛋白质和核酸的叙述，正确的是( )
A．核酸和蛋白质的组成元素相同
B．核酸的合成需要相应蛋白质的参与
C．蛋白质的分解都需要核酸的直接参与
D．高温会破坏蛋白质和核酸分子中的肽键
答案 B
解析 核酸的组成元素是C、H、O、N、P，而蛋白质的主要组成元素是C、H、O、N，A错误；蛋白质的分解需要蛋白酶的参与，而蛋白酶的本质是蛋白质，因此蛋白质的分解不需要核酸的直接参与，C错误；高温会破坏蛋白质分子的空间结构，但一般不会破坏肽键，且核酸分子中不含肽键，D错误。
一、易错辨析
1．与DNA相比，RNA特有的化学物质组成是胸腺嘧啶(T)和脱氧核糖( × )
2．细胞中的DNA一定有氢键，RNA一定没有氢键( × )
3．同一生物体的不同细胞中，DNA基本相同，RNA不完全相同( √ )
4．真核生物以DNA为遗传物质，原核生物以RNA为遗传物质( × )
5．只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质( × )
6．多糖、蛋白质和核酸彻底水解的产物分别是单糖、氨基酸和核苷酸( × )
二、填空默写
1．(必修1 P35)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极其重要的作用。
2．(必修1 P35)和DNA相比，RNA在化学组成上的区别：RNA含有核糖而不含脱氧核糖，RNA含有U而不含有T。
3．(必修1 P35)细胞中组成DNA的脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息。
4．(必修1 P36)碳是“生命的核心元素”的原因是：生物大分子以碳链为基本骨架。
课时精练
一、选择题
1．下列关于脱氧核糖核酸(DNA)的分布的叙述，正确的是( )
A．蛙的成熟红细胞中不含DNA分子
B．人体细胞的细胞质中也有DNA分子
C．含DNA的原核细胞不会同时含RNA
D．细菌细胞中的遗传物质是染色体
答案 B
解析 蛙的成熟红细胞中含有细胞核、线粒体，因此含有DNA分子，A项错误；含DNA的原核细胞同时也含有RNA，C项错误；DNA是细菌细胞中的遗传物质，D项错误。
2．2020年10月7日诺贝尔化学奖颁给了2位研究生物学的科学家，以表彰她们“开发出一种基因编辑方法”。她们阐述和发展了CRISPR基因编辑技术，利用这些技术和工具，研究人员可以极其精确地修改动物、植物和微生物的DNA。下列有关叙述不正确的是( )
A．动物、植物体中DNA主要分布在细胞核中
B．动物、植物和微生物的DNA所含的五碳糖、磷酸和碱基种类相同
C．DNA初步水解的产物有6种
D．DNA是储存、传递遗传信息的生物大分子
答案 C
解析 DNA初步水解的产物有4种脱氧核糖核苷酸，C错误。
3．(2022·天津南开区高三模拟)“待到樱花盛开时，期待与君再相逢。”这是2020年春天湖北人民向全国人民发出的深情邀约。武汉大学在2021年春天，选择樱花盛开最美的两天，专门请医护人员来武大赏樱。下列有关生物遗传物质的叙述，正确的是( )
A．病毒的遗传物质是DNA或RNA
B．新冠病毒的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
C．既有DNA又有RNA的人体细胞，其遗传物质是DNA或RNA
D．樱花的遗传物质主要是DNA
答案 A
解析 病毒只有一种核酸，其遗传物质是DNA或RNA，A正确；新冠病毒的遗传物质和艾滋病病毒的遗传物质一样，都是RNA，水解产生4种核糖核苷酸，B错误；既有DNA又有RNA的人体细胞，其遗传物质是DNA，C错误；细胞生物的遗传物质是DNA，D错误。
4．(2022·辽宁葫芦岛市高三一模)下列关于蛋白质和核酸的叙述，正确的是( )
A．两者都是细胞器如线粒体、核糖体、染色体的组成成分
B．合成蛋白质需要核酸参与，合成核酸则不需要蛋白质参与
C．蛋白质的N元素主要存在于中，核酸的N元素存在于碱基中
D．两者都是由单体构成的多聚体，其结构的多样性完全取决于单体的排列顺序
答案 C
解析 核酸包括DNA和RNA，而核糖体由RNA和蛋白质组成，线粒体中含有蛋白质、DNA和RNA，染色体主要由蛋白质和DNA组成，但是染色体不是细胞器，A错误；合成蛋白质需要mRNA、tRNA等核酸参与，合成核酸需要酶的参与，大部分酶的化学本质为蛋白质，B错误；蛋白质是由氨基酸聚合而成的生物大分子，核酸是由核苷酸聚合而成的生物大分子，但是二者的多样性不仅仅取决于单体的排列顺序，也取决于单体的种类、数目等，D错误。
5．(2022·北京高三期末)2020年诺贝尔生理学或医学奖授予了三位发现丙肝病毒的科学家。丙肝病毒与乙肝病毒都是靠血液传播并且会导致严重肝脏疾病的肝炎病毒，不同的是丙肝病毒的遗传物质含有A、U、C、G四种碱基。下列叙述正确的是( )
A．乙肝病毒和丙肝病毒都是营寄生生活的原核生物
B．丙肝病毒虽然不含有线粒体但可以进行有氧呼吸
C．丙肝病毒易发生变异是由于其遗传物质是RNA
D．乙肝病毒的遗传物质由4种核糖核苷酸构成
答案 C
解析 病毒没有细胞结构，不是原核生物，不具有独立代谢的能力，A、B错误；乙肝病毒的遗传物质是DNA，由四种脱氧核苷酸组成，D错误。
6．如图表示有关生物大分子的简要概念图，下列叙述正确的是( )
A．若b为葡萄糖，则c在动物细胞中可能为乳糖
B．若c为RNA，则b为核糖核苷酸，a为C、H、O、N
C．若c具有信息传递、运输、催化等功能，则b可能为氨基酸
D．若b为脱氧核苷酸，则c可能存在于线粒体、叶绿体、染色体、核糖体中
答案 C
解析 若b为葡萄糖，则c为多糖，在动物细胞中的多糖可能为糖原，A错误；若c为RNA，则b为核糖核苷酸，a代表的元素为C、H、O、N、P，B错误；若b为脱氧核苷酸，则c为DNA，DNA可能存在于线粒体、叶绿体、染色体中，但不存在于核糖体(核糖体由RNA和蛋白质构成)中，D错误。
7．下列有关生物体中化合物的叙述，正确的是( )
A．淀粉、糖原和纤维素彻底水解之后，得到的产物是不同的
B．性激素在体液调节中发挥作用，其元素组成与磷脂的不同
C．DNA和蛋白质分子的多样性都与分子的空间结构密切相关
D．多聚体水解的过程，需要水分子参与并消耗一定量的ATP
答案 B
解析 淀粉、糖原和纤维素都是由单糖(葡萄糖)组成的多聚体，故彻底水解之后，得到的产物是相同的，A错误；蛋白质分子的多样性与分子的空间结构密切相关，而DNA分子的多样性主要与其中的碱基的排列顺序有关，C错误；多聚体水解的过程，需要消耗水分子，但不消耗能量，D错误。
8．生命科学常用图示表示微观物质的结构，图中1～3分别表示植物细胞中常见的三种有机物，则1、2、3可能分别表示( )
A．多肽、RNA、淀粉
B．DNA、RNA、纤维素
C．DNA、蛋白质、糖原
D．蛋白质、核酸、蔗糖
答案 A
解析 图1中单体的种类超过4种，可表示氨基酸，因此图1可能表示肽链；图2中，有4种不同的单体，因此可能表示核酸链；图3中，只有1种单体，最可能表示的是由葡萄糖聚合形成的多糖，而植物细胞中的多糖只有淀粉和纤维素。A符合题意。
9．如图所示的化合物普遍存在于各种活细胞中，碱基Y、基团X、基团Z分别与五碳糖不同位置的碳原子相连。下列有关叙述错误的是( )
A．若Y代表尿嘧啶，则X代表的化学基团是—H
B．若Y代表腺嘌呤，则Z可以代表两个相连的磷酸基团
C．若X为羟基(—OH)，该化合物有可能是构成RNA的基本单位
D．该化合物广泛存在于各种活细胞中，体现了生物界具有统一性
答案 A
解析 若Y代表尿嘧啶，则该核苷酸的种类为尿嘧啶核糖核苷酸，五碳糖为核糖，则基团X上连接的是“—OH”，A错误；若Y代表腺嘌呤，Z可以代表两个相连的磷酸基团，该化合物是ADP，B正确；若X为羟基(—OH)，该化合物为核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位，C正确。
10．核糖体RNA(rRNA)能够催化肽键的形成。下列关于蛋白质和核酸组成的叙述，正确的是( )
A．不同的氨基酸R基不同，不同的核苷酸含氮碱基不同
B．核苷酸与核酸的组成元素相同，氨基酸与蛋白质的组成元素完全相同
C．rRNA能够降低氨基酸脱水缩合的活化能并与mRNA进行碱基互补配对
D．DNA分子中嘧啶数等于嘌呤数，在DNA—RNA杂交区段中嘧啶数也等于嘌呤数
答案 D
解析 不同的核苷酸可能是含氮碱基不同，还有可能是五碳糖不同，A错误；核苷酸与核酸的组成元素相同，都是C、H、O、N、P，氨基酸与蛋白质的组成元素不完全相同，如组成蛋白质的氨基酸中不含磷元素，但是很多蛋白质会发生磷酸化修饰从而含有磷元素，B错误；rRNA能够催化肽键的形成，因此能够降低氨基酸脱水缩合的活化能，但是不与mRNA进行碱基互补配对，C错误；DNA分子中由于嘌呤和嘧啶之间存在碱基互补配对，因此嘧啶数等于嘌呤数，在DNA—RNA杂交区段中也存在嘌呤和嘧啶之间的碱基互补配对，因此嘧啶数也等于嘌呤数，D正确。
11．研究人员发现人类和小白鼠的软骨细胞中富含“miR－140”分子，这是一种微型单链核糖核酸。与正常小鼠比较，不含“miR－140”分子的实验鼠软骨的损伤程度要严重得多。下列关于“miR－140”的叙述，错误的是( )
A．“miR－140”分子中一定含有糖类物质
B．“miR－140”分子对生命活动有重要作用
C．“miR－140”分子中含有两个游离的磷酸基团
D．“miR－140”分子不是人和小鼠的遗传物质
答案 C
解析 由题意可知，“miR－140”分子为单链RNA，故分子中含有核糖；与正常小鼠比较，不含“miR－140”分子的实验鼠软骨的损伤程度要严重得多，说明“miR－140”分子对生命活动有重要作用；“miR－140”分子中只含有一个游离的磷酸基团；人和小鼠的遗传物质是DNA，“miR－140”分子为RNA，故不是人和小鼠的遗传物质。
12．肽核酸(PNA)是人工合成的，一类以多肽骨架取代糖—磷酸主链的DNA类似物。PNA可以通过碱基互补配对的方式识别并结合DNA或RNA，形成更稳定的双螺旋结构，从而广泛用于遗传病检测的分子杂交、抗癌等的研究和应用。下列说法不正确的是( )
A．不同肽核酸(PNA)含有的碱基种类相同，碱基的排列顺序不同
B．PNA与DNA或RNA能形成稳定结构可能是因为细胞内无降解PNA的酶
C．与双链DNA相比，PNA与RNA形成的杂合双链中特有的碱基配对方式是A－U
D．PNA用于抗癌时，在癌细胞中与特定核苷酸序列结合，只能抑制DNA复制过程
答案 D
解析 PNA可以通过碱基互补配对的方式识别并结合DNA或RNA，形成更稳定的双螺旋结构，所以PNA用于抗癌时，在癌细胞中与特定核苷酸序列结合，可抑制DNA复制、转录以及翻译过程，D错误。
二、非选择题
13．如图A所示的分子结构式为某种核苷酸，已知左上角虚线框中表示的结构为碱基——腺嘌呤；图B是某种核苷酸链示意图，据图回答问题：
(1)图A中核苷酸的生物学名称是__________________，它________(填“是”或“不是”)构成图B物质的原料。
(2)豌豆的叶肉细胞中，含有的碱基有A、G、C、T、U五种，那么仅由A、G、C、U4种碱基参与构成的核苷酸共有________种。HIV(人类免疫缺陷病毒)的遗传信息储存在____________分子中。
(3)④⑤分别代表____________________________、______________________；与另一种核酸相比，图B结构中特有的碱基种类是____(填字母)。
(4)核酸是细胞内____________的物质，在生物体的遗传、变异和________________________中有重要作用。
答案 (1)腺嘌呤核糖核苷酸 不是 (2)7 RNA
(3)胞嘧啶脱氧核苷酸 一条脱氧核苷酸链 T (4)携带遗传信息 蛋白质的生物合成
14．下图是组成生物体的部分化合物与组成它们的化学元素的示意图，据图回答问题：
(1)图中一定含有P元素的有______(填图中字母)。
(2)写出化合物的中文名称：⑥_______________________，⑧__________________。
(3)图中由E形成⑩的场所是________，该过程称为______________。
(4)F2为________；F6为________。
(5)C和D的差别是后者含__________________________________________________。
答案 (1)C、D (2)糖原 核糖核酸 (3)核糖体 脱水缩合 (4)抗体 酶 (5)脱氧核糖和胸腺嘧啶项目
核酸
蛋白质
DNA
RNA
元素
C、H、O、N、P
C、H、O、N等
组成单位
脱氧核苷酸(4种)
核糖核苷酸(4种)
氨基酸(21种)
形成场所
主要在细胞核中复制产生
主要在细胞核中转录生成
核糖体
分子结构
一般为双螺旋结构
一般为单链结构
氨基酸→多肽→蛋白质
联系
生物种类
核酸种类
碱基种类
核苷酸种类
遗传物质
细胞生物
DNA和RNA
5种
8种
DNA
病毒
DNA病毒
DNA
4种
4种
DNA
RNA病毒
RNA
4种
4种
RNA
单体
多聚体
单糖
多糖
氨基酸
蛋白质
核苷酸
核酸
物质
初步水解产物
彻底水解产物
DNA
脱氧核苷酸
脱氧核糖、碱基、磷酸
RNA
核糖核苷酸
核糖、碱基、磷酸
蛋白质
主要是多肽
氨基酸
淀粉
主要是麦芽糖
葡萄糖