高考新热点——核酸

张 维

(安徽省灵璧县第一中学)

核酸检测在疫情防控过程中发挥的作用不言而喻,是从源头控制疫情传播,确保整个社会有序运行的关键链条,核酸已成为全球聚焦的热点,因此也将备受高考命题者青睐,成为高考的新热点.

1 核酸在高考中的考查

真题再现(2022年湖北卷)化学物质与生命过程密切相关,下列说法错误的是( ).

A.维生素C可以还原活性氧自由基

B.蛋白质只能由蛋白酶催化水解

C.淀粉可用CO2为原料人工合成

D.核酸可视为核苷酸的聚合产物

试题解析维生素C具有还原性,可以还原活性氧自由基,选项A 正确.蛋白质在酸、碱的作用下也能发生水解,选项B错误.将CO2先还原生成甲醇,再转化为淀粉,实现以CO2为原料人工合成淀粉,选项C正确.核苷酸通过聚合反应制备核酸,选项D 正确.答案为B.

试题评析化学物质与生命过程密切相关,核酸在生物体的生长、繁殖、遗传、变异等生命现象中起着决定性的作用,我国在核酸的研究中取得了辉煌的成绩,1981年,我国科学家采用有机合成与酶促合成相结合的方法,人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸转移核糖核酸.2002年,我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制.我国参与了人类基因组计划,成为参与该项计划的唯一发展中国家.高考化学对核酸的考查体现“科学态度与社会责任”的核心素养,培养学生的民族自豪感,提升学生的民族自信心.

2 核酸的核心考点总结

2.1 核酸的组成与分类

核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物.核苷酸进一步水解得到磷酸和核苷,核苷继续水解得到戊糖和碱基.因此,核酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子.其中的戊糖是核糖或脱氧核糖,它们均以环状结构存在于核酸中,对应的核酸分别是核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA).转化关系如图1所示.

图1

戊糖结构简式如图2所示.

图2

2.2 碱基

碱基是具有碱性的杂环有机化合物,RNA 中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶(分别用字母A、G、C、U 表示);DNA 中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶(用字母T 表示).结构简式分别可表示为

2.3 核酸的结构及生物功能

1)DNA 分子的双螺旋结构具有以下特点:DNA分子由两条多聚核苷酸链组成,两条链平行盘绕,形成双螺旋结构;每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,碱基排列在内侧;两条链上的碱基通过氢键作用,腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对,鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对,结合成碱基对,遵循碱基互补配对原则.DNA 分子上有许多基因,决定了生物体的一系列性状.在细胞繁殖分裂过程中,会发生DNA 分子的复制.亲代DNA 分子的两条链解开后作为母链模板,在酶的作用下,利用游离的核苷酸各自合成一段与母链互补的子链,最后形成两个与亲代DNA 完全相同的子代DNA 分子,使核酸携带的遗传信息通过DNA 复制被精确地传递给下一代,并通过控制蛋白质的合成来影响生物体特定性状的发生和发育.

2)RNA 也是以核苷酸为基本构成单位,其中的戊糖和碱基与DNA 中的不同.核糖替代了脱氧核糖,尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T).RNA 分子一般呈单链状结构,比DNA 分子小得多.RNA 主要负责传递、翻译和表达DNA 所携带的遗传信息.

变式1新冠病毒是一种具有包膜的RNA 病毒,核酸检测就是检测新冠病毒的RNA,其包膜的主要成分是蛋白质和脂质.下列说法不正确的是( ).

A.RNA 和DNA 均具有酸性,分子中核苷酸之间通过磷酯键连接

B.RNA 和DNA 分类的主要依据是所含碱基不同

C.抗新冠病毒疫苗需要冷藏保存是防止其发生变性

D.蛋白质、核酸都是生物大分子

分析RNA 和DNA 的组成单元中均有磷酸,且磷酸的酸性比碱基的碱性强,因此具有酸性,且均含有磷酸二酯键,选项A 正确.DNA 和RNA 分类的主要依据是五碳糖的不同,DNA 中为脱氧核糖,RNA中为核糖,选项B 错误.抗新冠病毒疫苗的主要成分为蛋白质,冷藏可以防止蛋白质变性,选项C 正确.蛋白质、核酸的相对分子质量非常大,属于生物大分子,选项D 正确.答案为B.

变式2核酸是生物体遗传信息的携带者,被誉为“生命之源”,结合图3分析,下列说法不正确的是( ).

图3

A.五碳糖与磷酸、碱基之间通过分子间脱水形成核苷酸

B.核苷酸分子之间通过磷酯键形成核酸,反应类型为加聚反应

C.DNA 是核酸的一种,其对应的五碳糖为脱氧核糖

D.DNA 分子两条链上的碱基按照形成氢键数目最多、结构最稳定的原则配对

分析碱基与五碳糖通过脱水缩合形成核苷,核苷分子中五碳糖上的羟基与磷酸脱水,通过磷酯键结合形成核苷酸,选项A 正确.核苷酸分子之间通过磷酯键形成核酸,反应类型为缩聚反应,选项B 错误.DNA 是核酸中的一种,其对应的五碳糖是戊糖,称为脱氧核糖,选项C 正确.DNA 分子两条链上的碱基按照形成氢键数目最多、结构最稳定的原则配对,使之形成双螺旋结构,选项D 正确.答案为B.

核酸是新版教材新增的知识点之一,对核酸的结构和生物功能的研究使人们深入认识生命活动规律,更好地利用生物资源,有助于提高疾病诊断和治疗水平,促进医学、农业等的发展.新型冠状病毒核酸检测是目前诊断新型冠状病毒感染比较可靠的一种标准.预测2023年的高考会考查核酸的结构层次,能够判断不同生物中含有的核酸、核苷酸、碱基种类;比较DNA 与RNA 在结构上的差异,进而能够归纳出DNA 和RNA 的 功 能.

(完)