4-3 核酸 （教学课件）高中化学人教版（2019）选修三

第四章生物大分子第三节核酸学习目标1．能辨识核糖核酸、脱氧核糖核酸中的磷酯键，能基于氢键分析碱基的配对原理。能说明核糖核酸、脱氧核糖核酸对于生命遗传的意义。2．了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。认识核酸的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。聚合酶链反应(PCR)是一种在生物体外扩增DNA片段的重要技术，可使痕量的DNA扩增几百万倍。自动化PCR仪可以快速进行核酸检测，广泛应用于传染病、遗传病和恶性肿瘤的诊断，以及司法鉴定和考古研究等领域。新冠病毒检测原理——实时荧光RT-PCR情景引入对核酸的结构和生物功能的研究，使人类能够深入认识生命活动规律，更好利用生物资源，提高疾病诊断治疗水平，促进医学、农业等的发展。我国在核酸的研究中取得了令人瞩目的成绩。1981年，我国科学家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。1999年，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。2002年，我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制。中科院上海生化所研究人员正对酵母丙氨酸转移核糖核酸合成品进行生物活力测定情景引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。DNA

指纹鉴定任务一核酸的组成(1)脱氧核糖核酸(DNA)：绝大多数生物体的遗传物质，主要分布在细胞核中。1．核酸的分类核酸是生物体遗传信息的携带者，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。天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同，分为两类：(2)核糖核酸(RNA)：少数生物体的遗传物质，主要分布在细胞质中。核糖和脱氧核糖是生命遗传物质——核酸的重要组成部分54321543215432154321碱基磷酸核糖A：腺嘌呤G：鸟嘌呤U：尿嘧啶C：胞嘧啶核糖核苷酸环式核糖与碱基、磷酸基团共同组成核糖核苷酸。碱基磷酸脱氧核糖A：腺嘌呤G：鸟嘌呤T：胸腺嘧啶C：胞嘧啶

脱氧核糖核苷酸脱氧核糖与碱基、磷酸基团共同组成脱氧核糖核苷酸。任务一核酸的组成2．核酸的水解过程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。碱基戊糖碱基戊糖磷酸思考交流3．核酸的组成(2)核酸的基本组成单位——核苷酸核酸是由核苷酸通过3′,5′-磷酸二酯键聚合而成的长链，继而形成具有复杂三维结构的高分子化合物。(1)核酸的元素组成：C、H、O、N、P。

一分子核苷酸是由一分子碱基、一分子戊糖和一分子磷酸组成的。任务一核酸的组成多个脱氧核糖核苷酸分子间脱水形成磷酯键后聚合而成的脱氧核糖核苷酸链构成了脱氧核糖核酸（DNA）。脱氧核糖磷酸碱基脱氧核糖磷酸碱基脱氧核糖磷酸碱基归纳小结DNA和RNA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)分离、提纯测定相对分子质量确定分子式

波谱分析确定结构式元素定量分析确定实验式米歇尔DNA任务二核酸的结构分离、提纯测定相对分子质量确定分子式

波谱分析确定结构式元素定量分析确定实验式DNA片段的红外光谱【资料】：图中出现明显的特征吸收峰。在1120cm-1和1218cm-1处出现磷酸根的对称伸缩振动和反对称伸缩振动；在1552cm-1和1662cm-1处出现核酸骨架和碱基伸缩振动。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。

DNA分子的扫描隧道显微镜照片(不同的颜色代表相对高度，暖色较高，冷色较低)脱氧核糖核酸(DNA)的结构示意图－H2O－H2O－H2O碱基互补配对平行盘绕DNA双螺旋DNA单链认识DNA分子的形成过程DNA分子中有哪些官能团？请在图上标注出来。思考交流磷酸脱氧核糖核苷酸DNA长链片段分子间脱水分子间脱水思考交流两条DNA长链是通过什么作用力结合成双链结构的呢？思考交流氢键

氢键是一种特殊的分子间作用力。它是指一个分子中与电负性大、半径小的元素原子X以共价键相连的氢原子，和另一个分子中电负性大、半径小的元素原子Y之间所形成的一种较强的相互作用，常用X-H…Y表示。氢键的键能为10～40kJ•

mol-1，比化学键的弱很多，但比普通的分子间作用力（范德华力）强。氢键X、Y是电负性大、半径小的原子，常见的有氟、氧、氮原子。例如，醇分子之间可以形成氢键，醇的水溶液中水分子和醇分子之间也可以形成氢键。两条DNA长链通过氢键作用结合成双链结构。G与C配对能形成三个氢键，A与T配对能形成两个氢键，这样形成的氢键数目最多、结构最稳定。知识梳理DNA的结构特点(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。知识梳理(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。如下图所示是碱基互补配对时形成氢键的示意图，图中的虚线表示氢键。核糖磷酸碱基核糖磷酸碱基核糖磷酸碱基多个核糖核苷酸分子间脱水形成磷酯键后聚合而成的核糖核苷酸链构成了核糖核酸（RNA）。RNA－H2O－H2O－H2O类比推理RNA分子的形成过程3．说出RNA的结构特点(1)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)。(2)RNA分子一般呈单链状结构，比DNA分子小得多。思考交流DNA分子的多聚核苷酸链中，核苷酸之间通过磷酯键连接。请类比蛋白质的结构，指出DNA分子、核苷酸和磷酯键分别对应于蛋白质的哪些部分。DNA分子

蛋白质分子

核苷酸

氨基酸

磷酯键

肽键思考交流沃森克里克DNA分子的复制形成两个与亲代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、细胞的分裂和制造新的细胞。RNA主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。RNA在蛋白质生物合成中起重要作用，根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成。RNA主要有三种类型（mRNA、tRNA、rRNA）1962年诺贝尔生理学或医学奖“20世纪最伟大的科学成果之一”任务三核酸的生物功能知识拓展阅读资料卡片，让我们来一起了解熟悉的ATP-ADP循环ATPADPAMP释放能量释放能量吸收能量吸收能量1、DNA复制是按半保留方式进行的。如果一个完全放射标记的双链DNA分子在不含有放射标记的溶液中,进行两轮复制。如此产生的4个DNA分子的放射活性将会出现(

)A.半数分子没有放射性B.所有分子都有放射性C.半数分子的两条链都有放射性D.—个分子的两条链都有放射性A当堂练习2、如图甲是脱氧核糖核酸(DNA)的结构片段，它的碱基中胞嘧啶的结构如图乙，下列说法正确的是(

)A.脱氧核糖核酸中含有的化学键都是不同原子形成的极性共价键B.2-脱氧核糖与葡萄糖属于同系物，都能发生银镜反应C.胞嘧啶分子式为，含有的官能团是氨基和肽键D.脱氧核糖核酸由磷酸、2-脱氧核糖和碱基通过一定方式结合而成D当堂练习3、202