高考新熱點
——核酸

張 維

(安徽省靈璧縣第一中學)

核酸檢測在疫情防控過程中發揮的作用不言而喻,是從源頭控制疫情傳播,確保整個社會有序運行的關鍵鏈條,核酸已成為全球聚焦的熱點,因此也將備受高考命題者青睞,成為高考的新熱點.

1 核酸在高考中的考查

真題再現(2022年湖北卷)化學物質與生命過程密切相關,下列說法錯誤的是( ).

A.維生素C可以還原活性氧自由基

B.蛋白質只能由蛋白酶催化水解

C.淀粉可用CO2為原料人工合成

D.核酸可視為核苷酸的聚合產物

試題解析維生素C具有還原性,可以還原活性氧自由基,選項A 正確.蛋白質在酸、堿的作用下也能發生水解,選項B錯誤.將CO2先還原生成甲醇,再轉化為淀粉,實現以CO2為原料人工合成淀粉,選項C正確.核苷酸通過聚合反應制備核酸,選項D 正確.答案為B.

試題評析化學物質與生命過程密切相關,核酸在生物體的生長、繁殖、遺傳、變異等生命現象中起著決定性的作用,我國在核酸的研究中取得了輝煌的成績,1981年,我國科學家采用有機合成與酶促合成相結合的方法,人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸轉移核糖核酸.2002年,我國科學家完成了水稻基因組圖譜的繪制.我國參與了人類基因組計劃,成為參與該項計劃的唯一發展中國家.高考化學對核酸的考查體現“科學態度與社會責任”的核心素養,培養學生的民族自豪感,提升學生的民族自信心.

2 核酸的核心考點總結

2.1 核酸的組成與分類

核酸是由許多核苷酸單體形成的聚合物.核苷酸進一步水解得到磷酸和核苷,核苷繼續水解得到戊糖和堿基.因此,核酸可以看作磷酸、戊糖和堿基通過一定方式結合而成的生物大分子.其中的戊糖是核糖或脫氧核糖,它們均以環狀結構存在于核酸中,對應的核酸分別是核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA).轉化關系如圖1所示.

圖1

戊糖結構簡式如圖2所示.

圖2

2.2 堿基

堿基是具有堿性的雜環有機化合物,RNA 中的堿基主要有腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶(分別用字母A、G、C、U 表示);DNA 中的堿基主要有腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶(用字母T 表示).結構簡式分別可表示為

2.3 核酸的結構及生物功能

1)DNA 分子的雙螺旋結構具有以下特點:DNA分子由兩條多聚核苷酸鏈組成,兩條鏈平行盤繞,形成雙螺旋結構;每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接,排列在外側,堿基排列在內側;兩條鏈上的堿基通過氫鍵作用,腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對,鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對,結合成堿基對,遵循堿基互補配對原則.DNA 分子上有許多基因,決定了生物體的一系列性狀.在細胞繁殖分裂過程中,會發生DNA 分子的復制.親代DNA 分子的兩條鏈解開后作為母鏈模板,在酶的作用下,利用游離的核苷酸各自合成一段與母鏈互補的子鏈,最后形成兩個與親代DNA 完全相同的子代DNA 分子,使核酸攜帶的遺傳信息通過DNA 復制被精確地傳遞給下一代,并通過控制蛋白質的合成來影響生物體特定性狀的發生和發育.

2)RNA 也是以核苷酸為基本構成單位,其中的戊糖和堿基與DNA 中的不同.核糖替代了脫氧核糖,尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T).RNA 分子一般呈單鏈狀結構,比DNA 分子小得多.RNA 主要負責傳遞、翻譯和表達DNA 所攜帶的遺傳信息.

變式1新冠病毒是一種具有包膜的RNA 病毒,核酸檢測就是檢測新冠病毒的RNA,其包膜的主要成分是蛋白質和脂質.下列說法不正確的是( ).

A.RNA 和DNA 均具有酸性,分子中核苷酸之間通過磷酯鍵連接

B.RNA 和DNA 分類的主要依據是所含堿基不同

C.抗新冠病毒疫苗需要冷藏保存是防止其發生變性

D.蛋白質、核酸都是生物大分子

分析RNA 和DNA 的組成單元中均有磷酸,且磷酸的酸性比堿基的堿性強,因此具有酸性,且均含有磷酸二酯鍵,選項A 正確.DNA 和RNA 分類的主要依據是五碳糖的不同,DNA 中為脫氧核糖,RNA中為核糖,選項B 錯誤.抗新冠病毒疫苗的主要成分為蛋白質,冷藏可以防止蛋白質變性,選項C 正確.蛋白質、核酸的相對分子質量非常大,屬于生物大分子,選項D 正確.答案為B.

變式2核酸是生物體遺傳信息的攜帶者,被譽為“生命之源”,結合圖3分析,下列說法不正確的是( ).

圖3

A.五碳糖與磷酸、堿基之間通過分子間脫水形成核苷酸

B.核苷酸分子之間通過磷酯鍵形成核酸,反應類型為加聚反應

C.DNA 是核酸的一種,其對應的五碳糖為脫氧核糖

D.DNA 分子兩條鏈上的堿基按照形成氫鍵數目最多、結構最穩定的原則配對

分析堿基與五碳糖通過脫水縮合形成核苷,核苷分子中五碳糖上的羥基與磷酸脫水,通過磷酯鍵結合形成核苷酸,選項A 正確.核苷酸分子之間通過磷酯鍵形成核酸,反應類型為縮聚反應,選項B 錯誤.DNA 是核酸中的一種,其對應的五碳糖是戊糖,稱為脫氧核糖,選項C 正確.DNA 分子兩條鏈上的堿基按照形成氫鍵數目最多、結構最穩定的原則配對,使之形成雙螺旋結構,選項D 正確.答案為B.

核酸是新版教材新增的知識點之一,對核酸的結構和生物功能的研究使人們深入認識生命活動規律,更好地利用生物資源,有助于提高疾病診斷和治療水平,促進醫學、農業等的發展.新型冠狀病毒核酸檢測是目前診斷新型冠狀病毒感染比較可靠的一種標準.預測2023年的高考會考查核酸的結構層次,能夠判斷不同生物中含有的核酸、核苷酸、堿基種類;比較DNA 與RNA 在結構上的差異,進而能夠歸納出DNA 和RNA 的 功 能.

(完)