自主梳理
一、核酸的作用及分类
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，绝大多数生物的遗传信息贮存在DNA分子中，部分病毒的遗传信息直接贮存在RNA中，如HIV、SARS病毒。
核酸包括两大类：核糖核酸、脱氧核糖核酸，DNA可为案件的侦破提供证据，是因为每个人的脱氧核苷酸序列是不同的。
[互动探究1] 有人说生物的遗传物质是DNA和RNA，正确吗？为什么？
[提示] 不正确。对于某一具体生物体而言，遗传物质只能是核酸中的一种，绝大多数生物体的遗传物质是DNA，只有少数病毒的遗传物质是RNA。
二、观察DNA和RNA在细胞中的分布
1．原理：甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈绿色，吡罗红使RNA呈红色。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。
[互动探究2] 有人说DNA存在于细胞核中，RNA 存在于细胞质中，对吗？
[提示] 不对，真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有DNA；RNA主要分布在细胞质中，在细胞核中也存在。
三、核酸的化学结构
1．核酸的基本组成单位是核苷酸，一个核苷酸是由一分子含氨碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。根据五碳糖的不同，可以将核苷酸分成脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸。
2．每个核酸分子是由数十个乃至上亿个核苷酸连接而成的长链。DNA是由脱氧核苷酸连接而成的长链，RNA是由核糖核苷酸连接而成。在绝大多数生物的体细胞中，DNA由两条脱氧核苷酸链构成，RNA由一条核糖核苷酸链构成。
[互动探究3] DNA分子在结构和功能上的差异在哪里？DNA都是双链、RNA都是单链吗？
[提示] 不同的DNA分子，其脱氧核苷酸的数量及排列顺序是不同的，DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息，不同的DNA分子所含有的遗传信息是不同的，在结构和功能上都具有多样性。
在绝大多数生物的体细胞中，DNA是双链，RNA是单链，但在个别生物体内也发现有单链DNA存在，有的RNA也部分呈双链结构，如tRNA中就有些双链区域。
要点归纳
一、DNA与RNA的比较
类别核酸[来源:][来源:]
DNARNA
基本单位核苷酸
脱氧核苷酸核糖核苷酸
化学成分碱基A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)
T(胸腺嘧啶)U(尿嘧啶)
五碳糖脱氧核糖核糖
磷酸磷酸
空间结构两条链一般为一条链
二、“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验分析
1．实验原理
甲基绿和吡罗红对DNA、RNA的亲和力不同：DNA??→甲基绿绿色；RNA??→吡罗红红色。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．实验现象及相关结论
现象结论
绿色明显集中且接近细胞中央DNA主要分布于细胞核中
绿色周围的红色范围较广RNA广泛分布于细胞质中
3.几种液体在实验中的作用
(1)0.9%NaCl溶液：保持口腔上皮细胞正常形态。
(2)8%盐酸：①改变细胞膜等的通透性；②使染色质中DNA与蛋白质分开。
(3)蒸馏水：①配制染色剂；②冲洗载玻片。
[特别提示] (1)该实验中选用植物细胞材料时，应注意选用无色的细胞，实验效果明显。(2)不能用哺乳动物的红细胞作为实验材料，因为红细胞没有细胞核，无法观察DNA和RNA的分布。
感悟拓展
1．蛋白质和核酸的区别和联系
(1)区别
蛋白质核酸
基本元素C、H、O、NC、H、O、N、P
基本单位
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
多样性氨基酸的数量、种类、排列次序以及空间结构的不同，使蛋白质具有多样性核苷酸的数量、排列次序的不同，而呈多样性
主要功能结构物质：蛋白质是细胞中重要的结构物质，如血红蛋白、肌纤蛋白功能物质：血红 蛋白的携氧，肌纤维蛋白的收缩，酶的催化，载体的运输，抗体的免疫，蛋白质激素的调节等。核酸是生物的遗传物质，对生物的遗传变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用。
(2)联系
蛋白质和核酸之间的关系如下图：
说明 ①该图解体现了中心法则的五个方面；
②生物多样性的直接原因是蛋白质多样性；根本原因是DNA多样性(不能说核酸多样性，因为核酸只有两种)；同一生物不同部位细胞形态功能不同的根本原因是基因选择性表达(mRN A不同)。
典例导悟
1在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，加入8%盐酸的目的不包括( )
A．改变细胞膜通透性，加速染色剂进入细胞B．使染色质中的DNA与蛋白质分离
C．杀死细胞，有利于DNA与染色剂结合 D．水解DNA
解析 DNA主要分布于细胞核中，要使染色成功必须先用盐酸杀死细胞，以改变细胞膜通透性；此外盐酸还能使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合；而水解DNA需利用DNA水解酶，盐酸不能破坏DNA的分子结构。
答案 D
由DNA分子蕴藏的信息所支配合成的RNA在完全水解后，得到的化学物质是( )
A．氨基酸、葡萄糖、碱基B．氨基酸、核苷酸、葡萄糖
C．核糖、碱基、磷酸 D．脱氧核糖、碱基、磷酸
答案 C
解析 核酸是一类高分子化合物，其基本组成单位是核苷酸，一个核苷酸是由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。一个核苷酸分子完全水解后得到一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸。DNA和RNA的不同点之一是组成核苷酸的五碳糖不同，组成DNA的核苷酸中，五碳糖为脱氧核糖，而组成RNA的核苷酸中，五碳糖为核糖。因此，A、B、D都不是应选答案。
自主梳理
1．组成元素：C、H、O。
2．分类及特点：根据是否能水解及水解成单糖的数量分为：
(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：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：多个单糖脱水缩合而成，水解成单糖后才可被吸收。常见的种类有植物细胞中的淀粉和纤维素，动物细胞中的糖原。
3．功能：细胞的主要能源物质，其中“生命的燃料”是指葡萄糖；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。
[互动探究] 糖类都是能源物质吗？
[提示] 糖类是细胞中非常重要的一类有机化合物，其作用主要有以下几个方面：
(1)作为生物体的结构成分：植物的根、茎、叶含有大量的纤维素、半纤维素和果胶物质等，这些物质是构成植物细胞壁的主要成分。肽聚糖是细菌细胞壁的结构物质。昆虫和甲壳动物的外骨骼也是糖类，称为多糖。
(2)作为生物体的主要能源物质：糖类在生物体内(或细胞内)通过生物氧化释放出能量，供给生命活动的需要。生物体内作为能源储存的糖类有淀粉、糖原等。
(3)在生物体内转变为其他物质：有些糖类是重要的中间代谢产物，糖类通过这些中间产物为合成其他生物分子如氨基酸、核苷酸、脂肪酸分别提供碳骨架。
(4)作为细胞识别的信息分子：糖蛋白是一类在生物体内分布极广的复合糖。它们的糖链可能起着信息分子的作用。细胞识别、免疫、代谢调控、受精作用、个体发育、癌变、衰老、器官移植等都与核蛋白的糖链有关。
要点归纳
糖类的种类及功能
种类分子式分布生理功能
单糖五碳糖核糖C5H10O5 动植物细胞五碳糖是构成核酸的重要物质
六碳糖脱氧核糖C5H10O4葡萄糖是细胞的主要能源物质
C6H12O6
葡萄糖
二糖蔗糖C12H22O11植物细胞能水解成葡萄糖
麦芽糖
乳糖C12H22O11动物细胞
多糖淀粉(C6H10O5)n植物细胞淀粉是植物细胞中储存能量的物质
纤维素纤维素是细胞壁的组成成分之一
糖原动物细胞糖原是动物细胞中储存能量的物质
感悟拓展
糖类分布及关系辨析
(1)糖类物质按其归属分类
动植物细胞共有的糖：核糖、脱氧核糖、葡萄糖。
动物细胞特有的糖：糖原、乳糖。
植物细胞特有的糖：果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素。
(2)按糖类物质的功能分类
生物细胞生命活动的主要能源物质：葡萄糖。
生物细胞中的储能物质：淀粉、糖原。
参与生物细胞构成的物质：核糖、脱氧核糖、纤维素。
(3)单糖、二糖、多糖的关系
重要的单糖有葡萄糖和五碳糖，葡萄糖为白色晶体，易溶于水，人体血糖浓度为0.1%，是人体主要的是能源物质，五碳糖分为核糖和脱氧核糖，为环状结构。
典例导悟
2下列关于糖类物质相关表述正确的是( )
①存在于DNA而不存在RNA的糖类
②细胞的重要能源物质
③存在于叶绿体而不存在于线粒体的糖类
④存在于动物乳汁而不存在于肝脏细胞的糖类
A．核糖、纤维素、葡萄糖、糖原
B．脱氧核糖、葡萄糖、葡萄糖、乳糖
C．核糖、葡萄糖、脱氧核糖、糖原
D．脱氧核糖、纤维素、葡萄糖、糖原
解析 构成DNA的是脱氧核糖，构成RNA的是核糖；细胞最常利用的重要能源物质是葡萄糖；葡萄糖可以在叶绿体中合成，但葡萄糖不能在线粒体中进行氧化分解(必须先分解成丙酮酸后才能进入)；在动物乳汁中的是乳糖。
答案 B
下列关于糖类的叙述，正确的是( )
A．核糖存在于RNA分子中
B．核糖、半乳糖含六个碳原子，属于单糖
C．糖类是人体的主要储能物质
D．人体过剩的葡萄糖可以转变成淀粉储存于肝脏或肌肉中
答案 A
解析 B中核糖含五个碳原子；C中糖 类是主要能源物质，主要储能物质应为脂肪；D中人体不含淀粉，应含糖原。
自主梳理
一、细胞中的脂质
1．组成元素：主要有C、H、O，有的还含有P和N。
2．分类：分脂肪、磷脂和固醇三类。
3．功能
(1)脂肪是细胞内良好的储能物质，还有保温、缓冲和减压等作用。
(2)磷脂是构成细胞膜和多种细胞器膜的重要成分。
(3)固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等。
①胆固醇是构成细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输；
②性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成；
③维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
二、生物大分子以碳链为骨架
多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子，都是由许多的基本组成单位连接而成的，这些基本单位称为单体，这些生物大分子又称为单体的多聚体。组成多糖的单体是单糖，组成蛋白质的单体是氨基酸，组成核酸的单体是核苷酸。
每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。所以说“碳是生命的核心元素”，“没有碳，就没有生命”。
要点归纳
脂质的种类及功能
种类生理功能元素组成
脂肪①储存能量、氧化分解释放能量
②维持体温恒定C、H、O
有些还含有
N、P等
类脂磷脂是构成细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜等膜结构的重要成分
糖脂
固醇
类胆固醇动物的重要成分，代谢失调会引起心血管方面疾病。也是构成细胞膜的重要成分
性激素促进性器官的发育和两性生殖细胞的形成，激发并维持雌雄性动物第二性征出现
肾上腺皮质激素控制糖类和无机盐的代谢，增强机体防御能力
维生素D促进人体对钙、磷的吸收和利用
醛固酮保Na＋排K＋
感悟拓展
糖类和脂质的比较
比较项目糖类脂质
区别元素组成C、H、OC、H、O(N、P)
种类单糖、二糖、多糖脂肪、磷脂、固醇
合成部位叶绿体、内质网、高尔基体、肝脏和肌肉主要是内质网
生理作用①主要的能源物质
②构成细胞结构，如糖被、细胞壁
③核酸的组成成分①生物体的储能物质
②生物膜的重要组成成分
③调节新陈代谢和生殖
联系糖类?? 脂肪
1.单糖的葡萄糖、果糖及二糖的麦芽糖是还原糖，可用斐林试剂鉴定，多糖不具还原性。
2．多糖中的纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，而原核细胞的细胞壁不含纤维素，是由肽聚糖构成的，因此能否被纤维素酶除去细胞壁，是区分植物细胞和原核细胞的依据之一。
3．糖类和脂肪均由C、H、O三种元素组成，氧化分解产生CO2、H2O，同时释放能量。但脂肪中氢的含量远远高于糖类，所以同质量的脂肪储存的能量是糖类的2倍多。
典例导悟
3单位质量的脂肪与糖类相比，其所含元素与氧化时耗氧量的特点是前者( )
A．含C、H多，氧化时耗氧多B．含C、H多，氧化时耗氧少
C．含C、H少，氧化时耗氧多D．含C、H少，氧化时耗氧少
解析 本题考查的是组成有机物的元素比例与需氧量的关系，脂肪和淀粉虽然都是含C、H、O三种元素的化合物，但两者分子中C、H与O元素的比例不同，脂肪分子中含C、H的比例特别高。在有氧呼吸中产生的还原性氢要比淀粉水解形成的葡萄糖再进行有氧呼吸产生的还原性氢多，而还原性氢与氧结合生成水，产生大量的ATP。由于脂肪产生的能量比等量的淀粉产生的能量多一倍，因而需氧量也是脂 肪比淀粉多。
答案 A
高等动物之所以表现出第二性征，就化学成分而言 ，是由于何种物质作用的结果( )
A．脂质 B．糖原 C．蛋白质 D．葡萄糖
答案 A
自主梳理
检测原理是利用某些化学试剂与生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。
1．还原糖与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。
2．淀粉遇碘变蓝。
3．脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，或被苏丹Ⅳ染液染成红色。
4．蛋白质与双缩脲试剂作用产生紫色反应。
要点归纳
1．实验原理及目的要求
根据某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应，尝试用化学试剂检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
2．实验流程归纳
(1)选材→制备组织样液→显色反应。
(2)脂肪的检测还可利用显微镜观察法，实验流程为：取材→切片→制片→观察。
3．实验材料的选择
(1)可溶性还原糖的鉴定实验中，最理想的实验材料是还原糖含量较高的生物组织(或器官)，而且组织的颜色较浅，易于观察。可选用苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜等。
(2)脂肪的鉴定实验中，实验材料最好选富含脂肪的生物组织，若利用显微镜观察，则最好选择花生种子。如果是新鲜花生种子，可不必浸泡，浸泡后效果反而不好；如果是干种子，需浸泡3～4h最适宜切片(浸泡时间短，不容易切片；浸泡时间过长，组织太软，切下的薄片不易成形)。
(3)蛋白质的鉴定实验，最好选用富含蛋白质的生物组织。植物材料常用大豆，且浸泡1～2d，适于研磨，动物材料常用鸡卵清蛋白。
4．实验操作中的注意事项
(1)在鉴定可溶性还原糖的实验中，加热试管中的溶液时，应该用试管夹夹住试管上部，放入盛50～65℃温水的大烧杯中加热。注意试管底部不要接触烧杯底部；斐林试剂不稳定易变性，应现用现配。
(2)还原糖、蛋白质的鉴定实验中，在加相应试剂鉴定之前，要留出一部分组织样液，以便与鉴定后的样液颜色作对比，增强实验的说服力。
(3)在 蛋白质的鉴定实验中，如果用蛋清稀释液作为实验材料，一定要稀释到一定程度，否则，与双缩脲试剂发生反应后会粘在试管的内壁上，使反应不彻底，试管也不易洗刷干净。
感悟拓展
斐林试剂与双缩脲试剂比较
斐林试剂双缩脲试剂
甲液乙液 A液B液
成分0.1g/mLNaOH溶液0.05g/mLCuSO4溶液0.1g/mLNaOH溶液0.01g/mLCuSO4溶液
鉴定物质可溶性还原糖蛋白质
添加顺序甲乙两液等量混匀后立即使用先加入A液1 mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀
反应条件水浴50～65℃加热不需加热，摇匀即可
反应现象样液变砖红色样液变紫色
[提示] 斐林试剂与双缩脲试剂可以从以下几个方面比较
(1)浓度不同。斐林试剂中CuSO4溶液浓度为0.05g/mL，双缩脲试剂中CuSO4溶液浓度为0.01g/mL。
(2)原理不同。斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2溶液；双缩脲试剂实质是碱性环境中的Cu2＋。
(3)使用方法不同。斐林试剂是先将NaOH溶液与CuSO4溶液混合后再使用；双缩脲试剂是先加入NaOH溶液，再滴加CuSO4溶液。
典例导悟
4下列关于实验鉴定还原糖、脂肪和蛋白质操作的叙述中，正确的是( )
A．鉴定还原糖的斐林试剂甲液与乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B．鉴定脂肪的存在，可用显微镜观察是否有被染成橘黄色或红色的颗粒
C．鉴定可溶性还原糖时，先加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液
D．鉴定蛋白质时，双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后再加入含样液的试管中
解析 斐林试剂的甲液、乙液要混合后使用，而双缩脉试剂则先用A液，摇匀后再加B液，不能混合，而且所用CuSO4溶液浓度不同；脂肪的鉴定用苏丹Ⅲ染液(染成橘黄色)或苏丹Ⅳ染液(染成红色)，需要用显微镜观察组织细胞内是否有显色颗粒。
答案 B
在下列四支试管中分别加入一些物质，甲试管：豆 浆；乙试管：氨基酸溶液 ；丙试管：牛奶和蛋白酶；丁试管：人血液中的红细胞和蒸馏水。上述四支试管中加入双缩脲试剂振荡后，有紫色反应的是( )
A．甲、丁 B．甲、乙、丁 C．甲、乙、丙 D．甲、丙、丁
答案 D
解析 双缩脲试剂可与蛋白质发生紫色反应，但不能与氨基酸发生紫色反应。甲试管中的豆浆中含有蛋白质；丙试管中的蛋白酶能把牛奶中的蛋白质分解，但剩余的蛋白酶仍是蛋白质；丁试管中红细胞吸水涨破后会释放出血红蛋白等蛋白质；而乙试管中没有蛋白质。
命题热点1 蛋白质和核酸的组成、结构及功能
【例1】下图为人体的两种重要化合物A与B的化学组成关系，相关叙述中正确的是(多选) ( )
A．a的种类约有20种，b的种类有8种
B．a的结构通式表示为
C．B是人的遗传物质
D．A的种类在神经细胞与表皮细胞中相同，B则不同
答案 BC
解析 根据图解可知：由N和C、H、O四种元素组成的小分子化合物是氨基酸，其种类约有20种，由氨基酸构成蛋白质(A)；由C、H、O和N、P组成小分子化合物是脱氧核苷酸(人染色体的主要成分是DNA和蛋白质，所以排除b是核糖核苷酸的可能)，其种类有4种，由脱氧核苷酸再形成DNA(B)。人体不同功能的细胞，其蛋白质的种类可以不同，但核DNA相同。
命题热点2 有机化合物的综合考查
【例2】实验测得甲、乙、丙三种植物的干种子中三大类有机物的含量如图所示，有关论述错误的是( )
A．形成同等质量的种子，甲需要矿质元素的数量最少
B．种子中有机物最终都来自光合作用
C．萌发时，三种种子中酶的种类、含量不同
D．同样质量的三种种子在动物体内水解后丙形成的含氮物质最多
答案 D
解析 由坐标直方图可知：甲、乙、丙三种植物干种子中三大类有机物的含量是不同的，甲主要是淀粉，乙含蛋白质丰富，丙含脂肪最多；淀粉、脂肪由C、H、O三种化学元素组成，不含矿质元素，蛋白质主要由C、H、O、N四种化学元素组成，甲种子含有蛋白质最少，所以形成种子时所需要的矿质元素数量最少。植物种子中贮藏的有机物最终都来源于植物的光合作用。植物种子中含有的有机物种类、含量不同，决定了萌发时种子内产生的酶的种类、数量的不同，因为酶具有专一性。含氮有机物在动物体内水解后，形成尿素、尿酸、NH3等含氮物质，三种种子中乙种子蛋白质含量最高，因此其水解后形成的含氮物质最多。
[方法点击]
坐标曲线先关注横、纵坐标的含义，再注意坐标系内图示含义，结合相关知识点内容进行解答。
【例3】(2010?广东高考，29)假设你去某饲料研究所进行课外实践活动，需要完成以下任务：
(1)选用恰当的试剂检测某样品中是否含有蛋白质。提供的试剂有：①碘液；②苏丹Ⅲ溶液；③双缩脲试剂；④斐林试剂。你选用的试剂应该是__________；蛋白质与相应试剂反应后，显示的颜色应为__________。
(2)完善以下实验设计，并回答问题。
探究A动物蛋白质对小鼠生长的影响
资料：饲料中的蛋白含量一般低于20%；普通饲料可维持小鼠正常生长 ； A动物蛋白质有可能用于饲料生产。
一、研究目的：
探究A动物蛋白对小鼠生长的影响。
二、饲料：
1.基础饲料：基本无蛋白质的饲料；
2.普通饲料：(含12%植物蛋白)： 基础饲料＋植物蛋白；
3.试验饲料：基础饲料＋A动物蛋白。
三、实验分组：
实验组号 小鼠数
量(只) 饲料 饲养时间(天)
1 10 基础饲料 21
2 10 试验饲料1(含6%A动物蛋白) 21
3 10 试验饲料2(含12%A动物蛋白) 21
4 10 试验饲料3(含18%A动物蛋白) 21
5 10 试验饲料4(含2 4%A动物蛋白) 21
6 10 Ⅰ Ⅱ
备注：小鼠的性别组成、大小、月龄、喂饲量和饲养环境均相同。
四、实验方法和检测指标：略
①实验组6中，Ⅰ应该为__________，原因是__________；Ⅱ应该为__________，原因是_____________________________________。
②要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的__________和__________。
答案 (1)③双缩脲试剂 紫色
(2)①普通饲料 普通饲料可维持小鼠正常生长，作为对照组 21 实验中遵循单一变量原则
②体重 饮水量
解析 本题主要考查学生的实验设计能力。
(1)蛋白质检测的原理是利用蛋白质遇双缩脲试剂产生紫色反应 (2)实验的设计首先应遵循对照性原则，该实验 的目的是探究A动物蛋白对小鼠生长的影响，故应设置基础饲料、普通饲料和实验饲料组的对照，另外还应遵循单因子变量等原则，所以除饲料的不同外其他条件应完全相同，则饲养天数应都为21天，直观且定量的反映小鼠的生长状况可测量其体重或其饮水量。
