（选必3）4.3 核酸（教案1）

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• 第四章 生物大分子
  

第三节  核酸

• 本节课了解核酸、核苷酸的组成、结构。了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点，能辨识核酸中的磷酯键，能基于氢键分析碱基的配对原则，培养宏观辨识与微观探析的科学素养。认识人工合成核酸等的意义，体会化学学科在生命科学发展中所起的重要作用。
  

课程目标	学科素养
了解核酸、核苷酸的组成、结构。 认识人工合成核酸等的意义，体会化学学科在生命科学发展中所起的重要作用。	宏观辨识与微观探析：了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点，能辨识核酸中的磷酯键，能基于氢键分析碱基的配对原则。 科学探究和社会责任：了解核酸的生物功能，能说明核酸对于生命遗传的意义。

教学重点：核酸的组成和结构
教学难点：核酸的组成和结构


讲义  教具


【新课导入】
核酸因其最早在细胞核中发现，并具有酸性，故而得名。天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同，分为脱氧核糖核酸(DNA）和核糖核酸(RNA)。一系列生物学实验的结果表明,核酸是生物体遗传信息的携带者,绝大多数生物体的遗传物质是DNA,少数生物体的遗传物质是RNA。核酸在生物体的生长、繁殖、遗传和变异等生命现象中起着重要的作用。
任务一：核酸的组成

• 核酸的定义
  

• 【讲解】
  

• 核酸是一种生物大分子，相对分子质量可达上百万
  

• 核酸的分类
  

• 【讲解】
  

• 核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)，绝大多数生物体的遗传物质是DNA。
  

• 核酸的组成
  

• 【讲解】
  

核酸可以发生水解反应，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。

• 核酸的水解的过程
  

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• 核酸的组成元素
  

• 【讲解】
  

核酸是由C、H、O、N、P元素组成。

• 认识戊糖和碱基
  

• 【讲解】
  

• 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。
  

• 戊糖
  

• 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)。
  

• 碱基——碱基是具有碱性的杂环有机化合物
  

①RNA中的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)四种。
②DNA中的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四种。
碱基的名称(符号)和结构简式
①腺嘌呤(A)：
。     ②鸟嘌呤(G)：
。   ③胞嘧啶(C)：
。     
④胸腺嘧啶(T)：
。  ⑤尿嘧啶(U)：
。

• 核酸的合成和水解  
  

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• 【归纳总结】
  

组成	脱氧核糖核(DNA)	核糖核酸(RNA)
磷酸	都含有
核苷	戊糖	脱氧核糖	核糖
	碱基	相同	腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)
		不同	胸腺嘧啶(T)	尿嘧啶(U)

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• 【学生活动】
  

腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸是生产核酸类药物的中间体，请在以下结构简式中找出戊糖、碱基和磷酸所对应的部分。

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【拓展活动】
腺苷三磷酸(ATP)
(1)形成：腺嘌呤核苷中的核糖羟基与磷酸反应，可形成腺苷酸(AMP)、腺苷二磷酸(ADP)及腺苷三磷酸(ATP)。
(2)ATP中的特殊键
磷酸与核糖之间通过磷酯键连接，磷酸与磷酸之间形磷酸酐键。
(3)ATP的水解过程的能量变化


【过渡】
20世纪50年代初，沃森和克里克致力于研究DNA的分子结构。他们利用DNA晶体的X射线衍射等数据搭建分子结构模型。
DNA的结构十分复杂，直到1953年，科学家在深入研究DNA晶体X射线衍射数据的基础上，提出了DNA分子的双螺旋结构模型。


任务二：核酸的结构
1、DNA的双螺旋结构特点

• 【讲解】
  

(1)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。
(2)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。
(3)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。
2．RNA的结构

• 【讲解】
  

• 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。
  

【过渡】
早期的研究仅将核酸看成是细胞中的一般化学成分，没有人注意到它在生物体内有什么功能这样的重要问题。核酸在生物体内有怎么样的功能？
任务三：核酸的生物功能

• 认识基因
  

• 【讲解】
  

• 基因：有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息
  

2．核酸生物功能

• 【讲解】
  

(1)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的生物功能
RNA主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。
3．中国在核酸的研究中的贡献
(1)1981年，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。
(2)1999年，参与了人类基因组计划。
(3)2002年，完成了水稻基因组图谱的绘制。
任务四：知识建构

• 确定有机化合物组成和结构的方法很多，下列说法错误的是   
  

• A. 质谱仪可用于有机物相对分子质量的测定B. 异丁烷的核磁共振氢谱中有2组峰C. 核酸是生物体遗传信息的载体，通过红外光谱可检测其结构中存在多种单键、双键、氢键等化学键D. 射线衍射法测得环异戊二烯的结构为，其所有原子不可能共平面
  

• 【答案】C
  

• 【解析】
  

• A.质谱仪可用于有机物相对分子质量的测定，故A正确；B.异丁烷有两种化学环境不同的氢原子，则核磁共振氢谱中有2组峰，故B正确；C.红外光谱能够体现有机物的特征结构片段，通过红外光谱可检测其结构中存在多种单键、双键等化学键，氢键不属于化学键，故C错误；D.射线衍射法测得环异戊二烯的结构为，存在饱和碳原子，存在四面体结构，其所有原子不可能共平面，故D正确。
  

• 下列说法中不正确的是
  

• A. 组成天然蛋白质的氨基酸几乎都是氨基酸B. 利用盐析可以分离和提纯蛋白质C. DNA是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板D. RNA主要存在于细胞核中，它根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成
  

• 【答案】D
  

• 【解析】
  

• A.组成天然蛋白质的氨基酸几乎都是氨基酸，故A正确；B.盐析不改变蛋白质的生理活性，蛋白质只是暂时失去溶解性，利用多次盐析和溶解可分离、提纯蛋白质，故B正确；C.DNA主要存在于细胞核中，它是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板，故C正确；D.RNA主要存在于细胞质中，根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成，故D错误。故选D。
  

• 下列哪种化合物不属于高分子化合物
  

• A. 牛胰岛素        B. 谷氨酸        C. 核酸        D. 纤维素
  

• 【答案】B
  

• 【解析】
  

A.牛胰岛素的相对分子质量较大，属于高分子化合物，故A错误；  
B.谷氨酸的相对分子质量较小，不属于高分子化合物，故B正确； C.核酸的相对分子质量较大，属于高分子化合物，故C错误； D.纤维素的相对分子质量较大，属于天然的高分子化合物，故D错误。故选B。

• 下列说法不正确的是
  

• A. 酶的催化条件通常比较温和B. 核酸一般由几千到几十万个原子组成，相对分子质量可达十几万至几百万C. DNA是生物体遗传信息的载体、蛋白质合成的模板D. RNA主要存在于细胞核中，它根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成
  

• 【答案】D
  

• 【解析】略
  

• 脱氧核糖核酸的结构片段如图：其中以或者表示氢键它在酶和稀盐酸中可以逐步发生水解，下列关于该高分子的说法不正确的是
  

• A. 完全水解产物中，含有磷酸、戊糖和碱基B. 完全水解产物的单个分子中，一定含有官能团和C. 氢键对该高分子的性能有很大影响D. 其中碱基的一种结构简式为
  

• 【答案】B
  

• 【解析】
  

• 由结构可知，完全水解产物中，含有磷酸、戊糖和碱基，故A正确；B.生成的戊糖、磷酸中不含，故B错误；C.分子中存在、等氢键，影响高分子的性能，故C正确；D.由结构简式可知其中碱基的一种结构简式为，故D正确。故选：B。
  

本节课了解核酸、核苷酸的组成、结构。了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点，能辨识核酸中的磷酯键，能基于氢键分析碱基的配对原则，培养宏观辨识与微观探析的。了解核酸的生物功能，能说明核酸对于生命遗传的意义，培养科学探究和社会责任的科学素养 。