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课时4细胞中的核酸、糖类和脂质见《自学听讲》P学科素养课程标准学习指导1.生命观念:结构和功能观——核酸的结构特点决定了它能作为遗传物质,糖类和脂肪中C、H、O含量的差异决定了二者贮存能量多少的差异。2.科学思维:①归纳与概括——通过分析实验、观察结果归纳出DNA和RNA在细胞中的分布,结合化学知识概括DNA和RNA在组成上的区别,总结糖类、脂肪、蛋白质和核酸结构的共性,归纳出碳链是生物大分子的骨架,从而认同碳是生命的核心元素;②演绎与推理——根据细胞生物和病毒所含核酸的差异,推测其遗传物质的差异及所含的五碳糖、碱基、核苷酸种类的差异;③批判性思维——糖类和脂质按组成分为多种不同类型,不同类型的作用不完全相同,注意其主要作用和特殊情况。3.科学探究:通过观察DNA、RNA在细胞中的分布,掌握用显微镜观察细胞中特定物质的原理和方法;通过检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,掌握检测相关物质的实验原理、方法和操作注意事项。4.社会责任:脂肪有多种重要的生理功能,但在体内含量过多会影响多种器官的寿命,应理性看待膳食脂肪的摄入和瘦身减肥观念。1.说出核酸的种类及其在细胞中的分布。2.简述核酸的结构和功能。3.尝试检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质;学会观察DNA和RNA在细胞中分布的方法。4.简述糖的种类和作用。5.列举脂质的种类和作用。6.说明生物大分子以碳链为基本骨架。1.比较DNA与RNA的组成、结构、分布、功能等;比较真核细胞、原核细胞、DNA病毒、RNA病毒所含的五碳糖、碱基、核苷酸种类的差异;比较脂肪与糖类元素组成、功能的共性与差异,分析其元素组成上的差异决定了其功能差异。2.与DNA的结构和复制、转录、翻译等进行整合,形成完整的知识链。3.从水解情况、分布、还原性等方面对常见糖类进行分类,归纳出糖类在能量供应、组成遗传物质、信息传递等方面的功能。4.联系生活中的高血糖、高血脂、肥胖、膳食纤维、核酸保健品等学习本部分内容。核酸1.核酸在细胞中的分布2.核酸的结构和功能(1)结构①基本组成单位是核苷酸,由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。②核酸分为DNA和RNA两种。③DNA和RNA在化学组成上的区别是DNA含有脱氧核糖和胸腺嘧啶,而RNA含有核糖和尿嘧啶。(2)功能:细胞内携带遗传信息的物质,在生物的遗传、变异和蛋白质合成中具有重要作用。细胞中的糖类1.元素组成:由C、H、O三种元素组成。2.分类(1)单糖:不能水解,可直接被细胞吸收,如葡萄糖、果糖、核糖等。(2)二糖:由两分子单糖脱水缩合而成,必须水解成单糖才能被吸收,常见种类有蔗糖、麦芽糖和乳糖。(3)多糖:由多个单糖脱水缩合而成,水解成单糖后才可被吸收。常见的种类有淀粉、纤维素、糖原。3.生理功能(1)细胞中的主要能源物质,如葡萄糖是“生命的燃料”。(2)组成生物体的重要成分,如纤维素是构成植物细胞壁的成分。(3)细胞中的储能物质,如淀粉是植物细胞中主要的储能物质,糖原是人和动物细胞中主要的储能物质。细胞中的脂质1.元素组成(1)主要由C、H、O三种元素组成,有的还含有N和P。(2)与糖类相比,脂质分子中O的含量低,而H的含量高。2.化学性质:脂质分子结构差异很大,通常不溶于水,而溶于有机溶剂。3.分类及功能(1)脂肪:细胞内良好的储能物质,还有保温、缓冲和减压作用。(2)磷脂:构成细胞膜等膜结构的重要成分。(3)固醇:胆固醇是构成细胞膜的重要成分,还参与血液中脂质的运输;性激素能促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成;维生素D能促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。1.混淆DNA、RNA、核苷酸和ATP中“A”的含义2.糖类和脂质的易错点(1)并非所有的糖都是能源物质,如核糖、纤维素等不提供能量。(2)糖类是细胞通讯、识别作用的基础,也是细胞膜的成分。(3)性激素属于固醇类激素,其合成场所是内质网。3.不能区分水解产物和代谢(氧化分解)产物项目初步水解产物彻底水解产物代谢产物DNA脱氧核苷酸磷酸、脱氧核糖、碱基CO2、H2O、含N废物RNA核糖核苷酸磷酸、核糖、碱基CO2、H2O、含N废物蛋白质多肽氨基酸CO2、H2O、尿素淀粉麦芽糖葡萄糖CO2、H2O4.观察DNA和RNA在细胞中的分布易错点(1)选择口腔上皮细胞或无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞,不能用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞或叶肉细胞,以防止颜色的干扰。(2)吡罗红、甲基绿染液:混合使用,且现配现用。(3)结论:DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布,只是量不同,故应强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。5.细胞中化合物检测常见错误(1)易错字提醒:双缩脲试剂的“脲”不可错写成“尿”。(2)斐林试剂只能检测具有还原性的糖类,而一些非还原性糖类,如蔗糖、淀粉等,无法用斐林试剂进行检测。(3)蛋白质、二肽或三肽以上(包括三肽)的多肽都能与双缩脲试剂发生反应,但能与双缩脲试剂发生反应的不一定是蛋白质或多肽。(4)待检样液不含还原糖,加斐林试剂水浴加热后,溶液不是无色而是Cu(OH)2的颜色即浅蓝色;同理,不含淀粉,加碘液后,溶液不是无色而是碘液的颜色即浅黄色;不含蛋白质,加双缩脲试剂后,溶液不是无色而是CuSO4的颜色即蓝色。6.斐林试剂与双缩脲试剂(1)“双缩脲试剂”不同于“双缩脲”双缩脲是两分子尿素(CO(NH2)2)缩合后得到的产物,结构式为NH2-CO-NH-CO-NH2,该物质可与双缩脲试剂反应,形成紫色物质。蛋白质结构中的“肽键”与双缩脲分子结构相似,也能发生上述反应。因此检测蛋白质的试剂只能说“双缩脲试剂”而不能说“双缩脲”。(2)斐林试剂与双缩脲试剂的比较①配制斐林试剂与双缩脲试剂都要用到NaOH溶液,但斐林试剂中,利用NaOH与CuSO4反应产生的Cu(OH)2与还原糖中的醛基(-CHO)在水浴加热条件下产生砖红色氧化亚铜(Cu2O)沉淀;而双缩脲试剂中,利用NaOH创造碱性环境,在碱性条件下,Cu2+与蛋白质中的肽键发生紫色反应。②配制斐林试剂与双缩脲试剂都要用到CuSO4溶液,但斐林试剂中用的是0.05g/mL的CuSO4溶液,而双缩脲试剂中用的是0.01g/mL的CuSO4溶液。③斐林试剂中,0.1g/mL的NaOH溶液与0.05g/mL的CuSO4溶液的体积比为1∶1;双缩脲试剂中则要求NaOH溶液要过量,一般向试管中加入A液0.1g/mL的NaOH溶液1mL,再加入B液0.01g/mL的CuSO4溶液4滴。见《自学听讲》P核酸1.核酸的组成和结构(1)核苷酸的组成(2)DNA和RNA的比较分类脱氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)组成单位成分碱基共有A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)特有T(胸腺嘧啶)U(尿嘧啶)五碳糖脱氧核糖核糖无机酸磷酸磷酸功能是主要的遗传物质,携带和复制遗传信息,并指导蛋白质的生物合成①RNA是某些病毒的遗传物质②在遗传信息表达中起作用:mRNA——蛋白质合成的直接模板;tRNA——运输特定氨基酸;rRNA——核糖体的组成成分③催化作用:极少数酶属于RNA存在①真核生物:细胞核(主要)、线粒体、叶绿体②原核生物:拟核(主要)、质粒主要存在于细胞质中(3)碱基种类与核苷酸种类的关系①在只有DNA或RNA的生物(病毒)中:A、G、T、C(或A、G、U、C)+磷酸+脱氧核糖(或核糖)→4种核苷酸②同时含有DNA和RNA的生物(细胞生物)中:A、G、C、TA、G、C、U+磷酸+脱氧核糖核糖→8种核苷酸2.核酸与蛋白质之间的关系(1)核酸控制蛋白质的合成(2)DNA多样性蛋白质多样性生物多样性。(3)蛋白质、核酸的结构及种类具有物种特异性,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区分或判断不同物种间的亲缘关系,也可用于刑事案件的侦破或亲子鉴定,但生物体内的水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸等则不具有物种特异性。3.观察DNA和RNA在细胞中的分布(1)实验原理①甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同,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(2)实验成功关键点①选材:口腔上皮细胞、无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞。②缓水流冲洗目的:防止载玻片上的细胞被冲走。③几种试剂在实验中的作用试剂作用质量分数为0.9%的NaCl溶液保持口腔上皮细胞的正常形态和生理功能质量分数为8%的盐酸①改变细胞膜的通透性,便于染色剂进入细胞②使染色质中的DNA与蛋白质分开蒸馏水①配制染色剂;②冲洗载玻片吡罗红—甲基绿染液吡罗红使RNA着红色,甲基绿使DNA着绿色(3)实验结果细胞核区域呈现绿色,细胞质区域呈现红色。1.同一生物的不同细胞中,核DNA一般相同,而mRNA一般不完全相同,蛋白质种类和含量也不同,这是基因选择性表达的结果。2.糖类的“水解”与“氧化分解”:多糖和二糖水解的终产物是其单体,如淀粉水解的产物是葡萄糖,蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖;糖类氧化分解的终产物是CO2和H2O。3.DNA和RNA均能与甲基绿或吡罗红结合,单独使用时细胞质中的RNA和细胞核中的DNA均能与其结合,无法确定DNA和RNA的主要分布场所。混合使用时,由于亲和力的不同,DNA和甲基绿的亲和力较强,而RNA与吡罗红的亲和力较强,可以显示DNA和RNA在细胞中的分布,所以要混合使用。例1(2018年苏州模拟)关于下图所示过程的叙述,错误．．的是()。A.甲是磷酸,在不同的核苷酸中种类相同B.乙是五碳糖,在DNA中是脱氧核糖,在RNA中是核糖C.丙是含氮碱基,在人体细胞遗传物质中有4种D.丁是核苷酸,在1个病毒中有8种解析甲是磷酸,在不同的核苷酸中种类相同,A项正确;乙是五碳糖,有脱氧核糖和核糖2种,在DNA中是脱氧核糖,在RNA中是核糖,B项正确;丙是含氮碱基,人体细胞的遗传物质为DNA,含氮碱基共有4种,C项正确;丁是核苷酸,病毒只有1种核酸,病毒中的核苷酸只有4种,D项错误。答案D例2下图表示两类核酸分子结构的一部分,请回答:(1)甲为分子,乙为分子,二者的共同功能是,甲彻底水解的产物是,初步水解产物是,其初步水解产物的结构模式图为。(2)甲和乙在空间结构上的不同点表现在,在组成上的不同是。(3)从物质组成看,豌豆细胞含有的核酸为,其遗传物质是。(4)大肠杆菌体内含有的核酸为,艾滋病病毒含有的核酸为。解析分析甲、乙两图可知,甲为双链结构,是DNA;乙为单链结构,是RNA,二者都属于核酸,其共同功能是携带遗传信息。甲是DNA,所以初步水解的产物是脱氧核苷酸,只有四种。DNA的彻底水解产物为磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基。豌豆细胞是真核细胞,含有DNA和RNA两种核酸,其遗传物质是DNA。大肠杆菌为原核生物,同样含有两种核酸,而艾滋病病毒只含有一种核酸(RNA)。答案(1)脱氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)携带遗传信息磷酸、脱氧核糖、含氮碱基脱氧核苷酸(2)多数甲为独特的双螺旋结构,乙一般为单链结构甲含有胸腺嘧啶(T)和脱氧核糖,而乙含有尿嘧啶(U)和核糖(3)甲、乙甲(4)甲、乙乙细胞中的糖类和脂质1.糖类的组成和分类(1)元素:仅由C、H、O构成。(2)糖的种类和功能:2.脂质的种类和功能3.糖类与脂质的区别与联系比较项目糖类脂质区别元素组成C、H、OC、H、O,有些含有N、P种类单糖、二糖、多糖脂肪、磷脂、固醇合成部位葡萄糖、淀粉:叶绿体纤维素:高尔基体糖原:主要是肝脏、肌肉主要是内质网生理作用①主要的能源物质①生物体的储能物质,如脂肪②构成细胞结构,如糖被、细胞壁③核酸的组成成分,如核糖、脱氧核糖②构成生物膜的重要成分,如磷脂③调节新陈代谢和生殖,如性激素联系糖类和脂肪在一定程度上可以相互转化1.并非所有的糖都是能源物质,如核糖、纤维素不提供能量。2.脂肪是良好的储能物质,但不构成膜结构,磷脂和胆固醇均参与膜结构的组成。1.高考常考的“糖”(1)还原糖与非还原糖:还原糖包括葡萄糖、果糖、麦芽糖,非还原糖包括蔗糖、多糖等。(2)RNA、DNA、ATP中的糖依次为核糖、脱氧核