1、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。(重点) 2以特定的染色剂染色，观察并区分 DNA 和 RNA 在细胞中的分布。(难点) , 知识结构 核酸的种类和功能 1核酸的种类 (1)脱氧核糖核酸(DNA) (2)核糖核酸(RNA) 2核酸的功能 (1)核酸是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。 核酸是一切生物的遗传物质，不同生物的遗传物质不完全相同，总结如下表。 教材第 26 页参考答案 问题探讨 1脱氧核糖核酸。DNA 是主要的遗传物质，而每个人的遗传物质都有所区别，因此 DNA 能 够提供
2、犯罪嫌疑人的信息。 2DNA 鉴定技术还可以应用在亲子鉴定上。在研究人类起源、不同类群生物的亲缘关系等 方面，也可以利用 DNA 鉴定 技术。 3需要。因为 DNA 鉴定只是提供了犯罪嫌疑人的遗传物质方面的信息，还需要有嫌疑人是 否有作案动机、时间，是否在犯罪现场，是否有证人等其他证据。如果有人蓄意陷害某人，也 完全有可能将他的头发、血液等含有 DNA 的物质放在现场。现在案件侦查工作应在 DNA 鉴定的 基础上，结合其他证据确定罪犯。 【例 1】 生物体内遗传信息的携带者和生命活动的主要承担者分别是( ) 核酸 核糖核酸 脱氧核糖核酸 蛋白质 脂质 糖类 A B C D 解析：核酸是一切生物
3、的遗传物质，是遗传信息的携带者，在不同生物中遗传物质又不相 同，脱氧核糖核酸是主要的遗传物质，核糖核酸是某些病毒的遗传物质。蛋白质是各种生命活 动的主要承担者。 答案：A 点拨：(1)一切生物(朊病毒除外)的遗传物质都是核酸。既含 DNA 又含 RNA 的生物和只含 DNA 的生物，其遗传物质都是 DNA(如具有细胞结构的生物和 DNA 病毒)。 (2)RNA 作为遗传物质的前提是生物体内不存在 DNA，只存在 RNA(如 RNA 病毒)。 观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布 1实验原理 (1)DNA 主要分布在细胞核内，RNA 大部分存在于细胞质中。 (2)两种染色剂对 DNA 和 R
4、NA 的亲和力不同：甲基绿DNA绿色；吡罗红RNA红色。 甲基绿和吡罗红两种试剂在本实验中不能单独使用，而是混合使用，并且现配现用。 2实验目的 初步掌握观察 DNA 和 RNA 在细胞中分布的方法。 3实验材料、仪器和试剂 材 料 仪 器 试 剂 人的口腔上皮细胞、洋葱鳞片 叶内表皮细胞 烧杯、滴管、温度计、酒精灯、 显微镜等 质量分数为 0.9 %的 NaCl 溶液、 质量分数为 8 %的盐酸、吡罗 红甲基绿染色剂等 4.方法步骤 程序 操 作 注意事项及原因 制片 (1)在洁净的载玻片上，滴一 滴质量分数为 0.9 %的 NaCl 溶 液 (2)用消毒牙签在漱净的口腔 内侧壁上刮取口腔碎
5、屑，在载 玻片液滴中涂几下 (3)将上述装片烘干 (1)用质量分数为 0.9%的 NaCl 溶液而不用蒸馏水：保持口腔 上皮细胞形态，在蒸馏水中则 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)载玻片烘干：要在酒精 灯火焰上来回移动，防止载玻 片受热不均匀破裂；烘干至 细胞吸附住即可 水解 (1)在小烧杯中加入 30 mL 质 量分数为 8 %的盐酸，将烘干 的载玻片放入小烧杯中 (2)在大烧杯中加入 30 温水 (3)小烧杯放在大烧杯中水浴 保温 5 min 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
6、色剂结合 冲洗 用蒸馏水的缓水流冲洗载玻片 10 s 蒸馏水：冲洗载玻片上的盐酸 缓水流：防止细胞被水流冲走 染色 (1)用吸水纸吸去载玻片上多 余的水分 (2)用吡罗红甲基绿染色剂 2 滴染色 5 min (3)吸去多余的染色剂 (4)盖上盖玻片 吡罗红甲基绿染色剂的配制也 要用蒸馏水。吡罗红甲基绿染 色剂与斐林试剂相似，使用时 现配 观察 (1)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 (2)换用高倍镜观察 (1)对选材的要求 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，应该选用无色的，不宜用叶肉细胞。 (2)盐酸使染色体中
7、 DNA 和蛋白质分开的原因是盐酸使蛋白质变性。 5实验结果 细胞核区域呈现绿色，细胞质区域呈现红色。 6实验结论 (1)DNA 主要分布在细胞核中(线粒体和叶绿体中也含有少量的 DNA)。 (2)RNA 主要分布在细胞质中。 在描述核酸分布时注意用词准确 (1)DNA 主要分布在细胞核中 这里用了“主要”两字，是因为细胞质中的线粒体(动物、植物)和叶绿体(植物)中也含有 少量的 DNA。 (2)RNA 主要分布在细胞质中 这里用了“主要”两字，是因为 RNA 主要是在细胞核中形成，而后进入细胞质中，所以细 胞核中也有一部分。 (3)原核生物的核酸分布，DNA 主要在拟核，RNA 分布在细胞质
8、中。 (4)病毒的核酸分布，只有一种核酸 DNA 或 RNA，在蛋白质衣壳内。 教材第 27 页参考答案 旁栏思考题 原核细胞无以核膜为界限的细胞核，其 DNA 主要分布在拟核区。 【例 2】 在“观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布”实验中，下列操作正确的是( ) A染色时先用甲基绿染色，再滴加吡罗红 B将涂片用质量分数为 8%的盐酸处理后，接着用染色剂染色 C观察时应选择染色均匀、色泽浅的区域 D先用低倍镜找到较清晰的细胞，然后换上高倍镜 解析：本题考查“观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布”实验的操作注意点，逐项分析如下： 选 项 专家分析 A 甲基绿和吡罗红染色剂应混合使用，且
9、要现配现用 B 将涂片用质量分数为 8%的盐酸处理后，再用蒸馏水缓水流冲洗 10 s，然后 再染色 C 染色均匀、色泽浅的区域便于观察绿色和红色在细胞中的分布 D 先用低倍镜找到清晰的细胞后，将目标细胞移到视野中央，再换高倍镜观 察 答案：C 点拨：物质鉴定实验材料的选择 (1)必须含有相对丰富的所要鉴定的物质。 (2)所选材料通常颜色较浅，或近于白色，主要是由于物质鉴定多为显色反应。例如： 还原糖的鉴定中所选的梨，含有丰富的还原糖，并且颜色较浅，或近于白色，不能用有 色材料。 观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布实验，所选口腔上皮细胞是无色的，不能选用含叶绿体 的植物细胞。 核酸的结构组
10、成 1核酸的结构层次 2核酸的结构示意图 (1)RNA 分子的结构图(图 231) (2)DNA 分子的结构图(图 232) (3)DNA 分子的空间结构模型(图 233) 3脱氧核糖核苷酸与核糖核苷酸的比较 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 五碳糖 脱氧核糖(C 5H10O4) 核糖(C 5H10O5) 碱基 A、T、C、G A、U、C、G 磷酸 相同 种类 4 种 4 种 用途 组成 DNA 的基本单位 组成 RNA 的基本单位 结构 模式图 (1)碱基种类与核苷酸种类的关系 在只有 DNA 或 RNA 的生物中包含：4 种碱基1 种磷酸1 种五碳糖。 4 种核苷酸 只 有 DNA的 生 物 ：
11、 4种 脱 氧 核 糖 核 苷 酸只 有 RNA的 生 物 ： 4种 核 糖 核 苷 酸 ) 同时含 DNA 和 RNA 的生物中包含：5 种碱基1 种磷酸2 种五碳糖。 8 种核苷酸4 种脱氧核苷酸4 种核糖核苷酸。 (2)核酸的初步水解产物是核苷酸，彻底水解产物是磷酸、五碳糖和含氮碱基。 (3)一个核酸分子中，核苷酸数磷酸数碱基数五碳糖数。 4DNA 与 RNA 的比较 DNA 与 RNA 的判断方法 (1)若含有胸腺嘧啶(T)或脱氧核糖则一定为 DNA。 (2)若含有尿嘧啶(U)或核糖则一定为 RNA。 【例 3】 如图 234 是生物体内核酸的基本组成单位核苷酸的模式图，相关叙述正 确
12、的是( ) A若 a 为核糖，则 m 有 4 种，分别是 A、T、G、C B若 m 为鸟嘌呤，则 b 的名称是鸟嘌呤核糖核苷酸或鸟嘌呤脱氧核苷酸 C构成人体遗传物质的 b 共有 8 种，a 有 2 种，m 有 5 种 D在 HIV 和 SARS 病毒中共可以检测到 2 种 a，5 种 m，8 种 b 解析： 选 项 专家分析 综合点评 A 若 a 为核糖，则 b 是核糖核苷 酸，m 有 A、U、G、C 4 种 B 若 m 为鸟嘌呤，而 a 可以是核 糖或脱氧核糖，则 b 是鸟嘌呤 核糖核苷酸或鸟嘌呤脱氧核苷 酸 C 人体的遗传物质为 DNA，b 有 4 种，m 有 4 种，a 有 1 种 D
13、HIV 和 SARS 病毒只有一种核酸， 因此可以检测到 1 种 a，4 种 m，4 种 b (1)明确构成不同核酸的核苷 酸的种类 (2)明确不同核苷酸中五碳糖 和碱基的差异 (3)准确判断常见生物体内核 酸和遗传物质的种类 答案：B 点拨：核酸中五碳糖和含氮碱基的异同 (1)同种核苷酸(指同属于脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸)间只有含氮碱基不同。 (2)不同种核苷酸(指脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸)间的五碳糖一定不相同，含氮碱基可能 相同。 (3)脱氧核糖和胸腺嘧啶是 DNA 特有的，核糖和尿嘧啶是 RNA 特有的。 核酸分子的多样性和特异性 1核酸分子的多样性 核苷酸长链携带着大量的遗传信息。
14、组成 DNA 的脱氧核苷酸虽然只有 4 种，若脱氧核苷酸 的数量很多，连成长链时，排列顺序就极其多样。若脱氧核苷酸对数为 n，则 4 种脱氧核苷酸 的排列顺序就有 4n种。 2核酸分子的特异性 每个 DNA 分子的 4 种脱氧核苷酸的比率和排列顺序是特定的，其特定的脱氧核苷酸排列顺 序代表了特定的遗传信息。 (1)不同的核酸分子，核苷酸的种类、数目和排列顺序不同，因此核酸分子具有多样性。 (2)同一个核酸分子，核苷酸的种类、数目和排列顺序是特定的，因此核酸分子具有特异性。 【例 4】 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：核苷酸包括 4 种脱氧核苷酸、4 种核糖核苷酸，脱氧核苷酸组成 DNA，核糖核苷酸组 成 RNA，DNA 和 RNA 功能不同。核苷酸的数量和排列顺序的不同决定了核酸分子的多样性，结构 多样性决定了功能的多样性。组成核酸分子的核苷酸之间都是通过磷酸二酯键连接的，核苷酸 的连接方式与核酸分子功能多样性无关。故选 B 项。 答案：B 点拨：核酸分子多样性的原因与蛋白质分子多样性的原因是不完全相同的，不同的蛋白质 分子其空间结构不同，但同类核酸的空间结构是相同的，因此，空间结构不是核酸多样性的原 因。
