《遗传信息的携带者——核酸》

新情境·激趣引航你听说过核酸探针吗？核酸探针技术是目前分子生物学中应用最广泛的技术之一，是定性或定量检测特异RNA或DNA序列的有力工具。核酸探针可用以检测任何特定病原微生物，并能鉴别密切相关的毒(菌)株和寄生虫。目前，各种常见病毒病的诊断和研究都已应用到核酸探针技术，这方面的研究报道数以万计且与日俱增。核酸探针为什么能检测任何特定病原微生物呢？那就进入本节的学习吧﹗新知识·预习探索学习目标1.说出核酸的种类，能比较DNA和RNA有什么异同点。2.理解核酸的基本结构，核酸是如何组成的，掌握核酸的结构和功能。3.理解核苷酸的排列顺序与遗传信息的关系。4.以特定的染色剂染色，观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布。新知预习一、核酸的分类和生理作用1.分类：一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；另一类是核糖核酸，简称RNA。2.生理作用：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意义。二、观察核酸在细胞中的分布1.实验原理：(1)甲基绿使DNA呈现绿色；吡罗红使RNA呈现红色。利用甲基绿、吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。(2)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。2．实验步骤3．观察结论：真核细胞中DNA主要分布在细胞核中，少量分布在线粒体和叶绿体中；RNA主要分布在细胞质中。思维启迪1：制作装片时，若把0.9%的NaCl溶液换成蒸馏水，会得到理想的实验结果吗？提示：不会，口腔上皮细胞在蒸馏水中会涨破而变形，观察不出细胞中DNA、RNA的分布状况。三、核酸的分子结构1．核酸的基本组成单位——核苷酸(1)种类：分为脱氧核苷酸和核糖核苷酸两种。(2)分子组成2．核酸的构成3．核酸分子的多样性(1)原因：核苷酸的数目不同和排列顺序的多样性。(2)核酸中遗传信息的储存①绝大多数生物中，遗传信息贮存在DNA分子中；②部分病毒的遗传信息直接贮存在RNA中，如HIV、SARS病毒等。思维启迪2：为什么DNA可以携带大量遗传信息？提示：组成DNA的脱氧核苷酸虽然只有4种，但若数量不限，在连成长链时，排列顺序就是极其多样化的，它的信息容量自然就非常大，所以DNA可以携带大量遗传信息。新课堂·互动探究考点一观察DNA和RNA在细胞中的分布细解教材1．实验目的分析本实验利用特殊的染色剂对DNA、RNA的不同着色反应来探究DNA、RNA在真核细胞中的分布位置。2．实验原理(1)甲基绿＋DNA―→绿色(2)吡罗红＋RNA―→红色3．实验操作应注意事项(1)制片①用质量分数为0.9%的NaCl溶液而不是蒸馏水：保持口腔上皮细胞形态，在蒸馏水中细胞会吸水涨破。②取口腔上皮细胞时必须漱口：防止混杂食物碎屑。③牙签使用前要严格消毒。④载玻片烘干a．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；b．烘干至细胞吸附住即可。(2)水解①盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。②要注意掌握水温和时间，才能达到水解的目的。(3)冲洗①蒸馏水：冲洗载玻片上的盐酸。②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。典例精析　eq\a\vs4\al(2015·龙岩期末)取人的口腔上皮细胞为实验材料，利用甲基绿－吡罗红染色剂染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。下列有关该实验的叙述正确的是(　　)A．盐酸能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞B．用甲基绿－吡罗红染色剂染色时间越长，观察效果越好C．该实验的结论是DNA只分布在细胞核中，RNA只分布在细胞质中D．甲基绿能使染色质中DNA和蛋白质分离，有利甲基绿与DNA结合【解析】　在该实验中盐酸能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，A项正确；染色时间一般为5min观察效果最佳，染色时间太长，会影响观察效果，故B项错误；该实验的结论是DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中，C项错误；盐酸能使染色质中DNA和蛋白质分离，有利于甲基绿与DNA结合，D项错误。【 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 】　A跟踪练习1.eq\a\vs4\al(2015·惠州期末)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RNAD．该实验证明了DNA只存在于细胞核中，RNA只存在于细胞质中【解析】　甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，实验中用甲基绿、吡罗红的混合染色剂将细胞染色，A项错误；盐酸能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合，B项正确；该实验用口腔上皮细胞而不用叶肉细胞，是因为叶肉细胞含有叶绿体而使细胞呈现绿色，绿色会对实验结果产生颜色干扰，C项错误；该实验证明了真核细胞的DNA主要分布在细胞核内，RNA广泛分布于细胞质中，D项错误。【答案】　B考点二核酸的结构和功能1．核酸分子的结构层次　2．核苷酸的种类(1)4种核糖核苷酸：(2)4种脱氧核苷酸：3．碱基、核苷酸种类与生物种类的关系由上图示可知：(1)在只有DNA或RNA的生物(病毒)中，含有4种碱基，4种核苷酸。(2)同时含有DNA和RNA的生物(细胞生物)中，含有5种碱基，8种核苷酸。特别提醒核酸的初步水解与彻底水解产物不同 物质 初步水解 彻底水解 DNA 脱氧核苷酸 磷酸、脱氧核糖和碱基 RNA 核糖核苷酸 磷酸、核糖和碱基4.核酸分子的多样性和特异性(1)构成DNA的是4种脱氧核苷酸，但成千上万个脱氧核苷酸的排列顺序是多种多样的，所以DNA分子具有多样性。(2)每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的，其特定的脱氧核苷酸的排列顺序代表特定的遗传信息，这决定了每一个DNA分子的特异性。5.核酸的功能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。 生物类别 核酸 遗传物质 说明 举例 原核生物和真核生物 含有DNA和RNA两种核酸 DNA RNA不是遗传物质，但RNA在遗传信息的传递和表达上起着重要的作用 细菌、人等 病毒 只含有DNA DNA 常见的病毒体内只含有DNA或RNA T2噬菌体 只含有RNA RNA 烟草花叶病毒典例精析　eq\a\vs4\al(2015·娄底期末)有关DNA、RNA的说法正确的是(　　)A．均由C、H、O、N、P五种元素组成B．DNA是大分子物质，RNA是小分子物质C．DNA是主要的遗传物质，RNA是次要的遗传物质D．其基本组成单位都是核糖核苷酸，但所含的碱基有所不同【解析】　DNA和RNA都由核苷酸组成，都含C、H、O、N、P五种元素，A正确。DNA和RNA都是大分子，B错误。在绝大多数既含有DNA，又含有RNA的生物中，DNA是它们的遗传物质；在只含RNA一种核酸的生物中，RNA是遗传物质；在只含DNA一种核酸的生物中，DNA是遗传物质；所以C错误。DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，D错误。【答案】　A跟踪练习2.eq\a\vs4\al(2015·龙岩期末)下列关于各种生物中碱基、核苷酸、五碳糖种类的描述，正确的是(　　) A烟草花叶病毒 B烟草叶肉细胞 C袋鼠肌肉细胞 D豌豆芽类细胞 碱基 5种 5种 5种 8种 核苷酸 5种 5种 8种 8种 五碳糖 1种 2种 2种 2种【解析】　烟草花叶病毒属于RNA病毒，只有RNA一种核酸，所以有碱基A、G、C、U4种、核苷酸4种、五碳糖1种，A项错误；烟草叶肉细胞、袋鼠肌肉细胞、豌豆芽类细胞都具有细胞结构，细胞中都含有脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两种核酸，所以细胞中有碱基A、G、C、T、U5种，核苷酸8种，五碳糖2种，故B、D项错误，C项正确。【答案】　C新思维·随堂自测1.下列结构中，不属于DNA基本单位的是(　　)【解析】　DNA的基本单位是四种脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成，其中的含氮碱基包括A、G、C、T四种，不包括碱基U，所以B项正确，A、C、D项错误。【答案】　B2.eq\a\vs4\al(2015·辽宁期末)下列与生物体内核酸分子功能多样性无关的是(　　)A．核苷酸的组成种类B．核苷酸的连接方式C．核苷酸的排列顺序D．核苷酸的数量多少【解析】　生物体内的核酸是由多个核苷酸按一定的顺序通过脱水缩合而成的，核苷酸的组成种类、排列顺序和数目的多少决定了核酸分子结构的多样性，进而决定核酸分子功能的多样性，核苷酸的连接方式相同，都是通过磷酸二酯键连接起来的，故B项符合题意。【答案】　B3.eq\a\vs4\al(2015·新化期中)下列关于核酸的叙述中，正确的是(　　)A．组成核酸的碱基共有4种B．所有生物的遗传物质都是DNAC．核酸包括DNA和RNAD．组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸【解析】　组成核酸的碱基共有A、T、C、G、U，共5种，A错误；所有生物的遗传物质是DNA或RNA，B错误；核酸包括DNA和RNA，C正确；组成核酸的基本单位是核苷酸，D错误。【答案】　C4.eq\a\vs4\al(2015·烟台期末)用3H标记的某脱氧核苷酸引入某种绿色植物细胞内，然后设法获得各种结构，其中最能表现有放射性的一组结构是(　　)A．细胞核、内质网和中心体B．细胞核、线粒体和叶绿体C．细胞核、核糖体和线粒体D．细胞核、核糖体、内质网和液泡【解析】　脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位，DNA主要分布在细胞核中，少量分布在线粒体和叶绿体中，B项正确，A、C、D三项均错误。【答案】　B5．在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，将口腔上皮细胞放入质量分数为8%的盐酸溶液中的目的之一是(　　)A．使DNA解螺旋成单链B．使细胞中蛋白质水解成氨基酸C．使细胞保持正常形态D．使染色体中的DNA与蛋白质分离【解析】　在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，将口腔上皮细胞放入质量分数为8%的盐酸溶液中的目的是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合，所以D项正确，A、B、C项错误。【答案】　D6．如图表示DNA分子结构中的一条脱氧核苷酸长链，请据图回答下列问题：(1)组成DNA的元素有____________________。(2)图中的1表示________，2表示________，3有________种。(3)1、2、3结合在一起的物质叫______________。(4)RNA与DNA的组成成分相比，RNA中特有的两种小分子有机物是________和________。C、H、O、N、P磷酸脱氧核糖4脱氧核苷酸核糖尿嘧啶【解析】　(1)组成DNA的元素有C、H、O、N、P五种元素。(2)图中的1表示磷酸；2表示脱氧核糖；3表示含氮碱基，有A、G、C、T4种。(3)1、2、3结合在一起的物质叫脱氧核苷酸。(4)RNA与DNA的组成成分相比，RNA中特有的两种小分子有机物是核糖和尿嘧啶。新视点·名师讲座蛋白质和核酸的比较 类别 蛋白质 核酸 元素 C、H、O、N C、H、O、N、P 基本单位 氨基酸 DNA：脱氧核糖核苷酸RNA：核糖核苷酸 分子结构 氨基酸→多肽链→空间结构→蛋白质分子 DNA：双螺旋结构RNA：一般是单链 分子结构的多样性 由于氨基酸的种类、数量和排列顺序不同以及空间结构的不同，蛋白质的种类多种多样 由于DNA中4种脱氧核苷酸的数量、序列和比例不同，而使DNA呈现多样性 形成场所 所有的蛋白质都在核糖体上合成 DNA：主要在细胞核内复制RNA：主要在细胞核内转录形成 主要功能 是细胞和生物体的重要组成成分，调节细胞和生物体的代谢过程，有的蛋白质有免疫作用。蛋白质是生命活动的主要承担者 核酸是一切生物的遗传物质。DNA是主要的遗传物质，通过复制传递遗传信息，控制蛋白质合成，使后代表达出与亲代相似的性状 相互关系 蛋白质的合成受DNA控制，蛋白质的性质由核酸决定；DNA的复制、转录及翻译等过程要有酶的参与，蛋白质(酶)控制了核酸代谢；两者之间相互作用，形成了细胞生命活动的一个自动控制体系，是生命活动的基本特征 我国成就 1965年，首次在世界上人工合成了结晶牛胰岛素 1981年，人工合成了酵母丙氨酸转运核糖核酸1.核酸和蛋白质在结构与种类上有种的差异性，因而可以从分子水平上，通过分析不同物种的核酸和蛋白质来确定不同物种间的亲缘关系。2.生物体内的水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸、核苷酸等不具有种的差异性。3.利用DNA的特异性可以通过DNA指纹测定来为案件的侦破提供帮助。