4-3 核酸 （教學(xué)課件）高中化學(xué)人教版（2019）選修三

第四章生物大分子第三節(jié)核酸學(xué)習(xí)目標(biāo)1．能辨識核糖核酸、脫氧核糖核酸中的磷酯鍵，能基于氫鍵分析堿基的配對原理。能說明核糖核酸、脫氧核糖核酸對于生命遺傳的意義。2．了解脫氧核糖核酸、核糖核酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物功能。認(rèn)識核酸的意義，體會化學(xué)科學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中所起的重要作用。聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)是一種在生物體外擴(kuò)增DNA片段的重要技術(shù)，可使痕量的DNA擴(kuò)增幾百萬倍。自動化PCR儀可以快速進(jìn)行核酸檢測，廣泛應(yīng)用于傳染病、遺傳病和惡性腫瘤的診斷，以及司法鑒定和考古研究等領(lǐng)域。新冠病毒檢測原理——實(shí)時熒光RT-PCR情景引入對核酸的結(jié)構(gòu)和生物功能的研究，使人類能夠深入認(rèn)識生命活動規(guī)律，更好利用生物資源，提高疾病診斷治療水平，促進(jìn)醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等的發(fā)展。我國在核酸的研究中取得了令人矚目的成績。1981年，我國科學(xué)家人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸。1999年，我國參與了人類基因組計劃，成為參與該項(xiàng)計劃的唯一發(fā)展中國家。2002年，我國科學(xué)家完成了水稻基因組圖譜的繪制。中科院上海生化所研究人員正對酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸合成品進(jìn)行生物活力測定情景引入核酸因其最早在細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)，并具有酸性，故而得名。天然的核酸根據(jù)其組成中所含戊糖的不同，分為脫氧核糖核酸(DNA）和核糖核酸(RNA)。一系列生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,核酸是生物體遺傳信息的攜帶者,絕大多數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)是DNA,少數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)是RNA。核酸在生物體的生長、繁殖、遺傳和變異等生命現(xiàn)象中起著重要的作用。DNA

指紋鑒定任務(wù)一核酸的組成(1)脫氧核糖核酸(DNA)：絕大多數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)，主要分布在細(xì)胞核中。1．核酸的分類核酸是生物體遺傳信息的攜帶者，在生物體的生長、繁殖、遺傳和變異等生命現(xiàn)象中起著重要的作用。天然的核酸根據(jù)其組成中所含戊糖的不同，分為兩類：(2)核糖核酸(RNA)：少數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)，主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。核糖和脫氧核糖是生命遺傳物質(zhì)——核酸的重要組成部分54321543215432154321堿基磷酸核糖A：腺嘌呤G：鳥嘌呤U：尿嘧啶C：胞嘧啶核糖核苷酸環(huán)式核糖與堿基、磷酸基團(tuán)共同組成核糖核苷酸。堿基磷酸脫氧核糖A：腺嘌呤G：鳥嘌呤T：胸腺嘧啶C：胞嘧啶

脫氧核糖核苷酸脫氧核糖與堿基、磷酸基團(tuán)共同組成脫氧核糖核苷酸。任務(wù)一核酸的組成2．核酸的水解過程腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸是生產(chǎn)核酸類藥物的中間體，請在以下結(jié)構(gòu)簡式中找出戊糖、堿基和磷酸所對應(yīng)的部分。堿基戊糖堿基戊糖磷酸思考交流3．核酸的組成(2)核酸的基本組成單位——核苷酸核酸是由核苷酸通過3′,5′-磷酸二酯鍵聚合而成的長鏈，繼而形成具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的高分子化合物。(1)核酸的元素組成：C、H、O、N、P。

一分子核苷酸是由一分子堿基、一分子戊糖和一分子磷酸組成的。任務(wù)一核酸的組成多個脫氧核糖核苷酸分子間脫水形成磷酯鍵后聚合而成的脫氧核糖核苷酸鏈構(gòu)成了脫氧核糖核酸（DNA）。脫氧核糖磷酸堿基脫氧核糖磷酸堿基脫氧核糖磷酸堿基歸納小結(jié)DNA和RNA組成脫氧核糖核(DNA)核糖核酸(RNA)磷酸都含有核苷戊糖脫氧核糖核糖堿基相同腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)不同胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)分離、提純測定相對分子質(zhì)量確定分子式

波譜分析確定結(jié)構(gòu)式元素定量分析確定實(shí)驗(yàn)式米歇爾DNA任務(wù)二核酸的結(jié)構(gòu)分離、提純測定相對分子質(zhì)量確定分子式

波譜分析確定結(jié)構(gòu)式元素定量分析確定實(shí)驗(yàn)式DNA片段的紅外光譜【資料】：圖中出現(xiàn)明顯的特征吸收峰。在1120cm-1和1218cm-1處出現(xiàn)磷酸根的對稱伸縮振動和反對稱伸縮振動；在1552cm-1和1662cm-1處出現(xiàn)核酸骨架和堿基伸縮振動。DNA的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。直到1953年，科學(xué)家在深入研究DNA晶體X射線衍射數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

DNA分子的掃描隧道顯微鏡照片(不同的顏色代表相對高度，暖色較高，冷色較低)脫氧核糖核酸(DNA)的結(jié)構(gòu)示意圖－H2O－H2O－H2O堿基互補(bǔ)配對平行盤繞DNA雙螺旋DNA單鏈認(rèn)識DNA分子的形成過程DNA分子中有哪些官能團(tuán)？請在圖上標(biāo)注出來。思考交流磷酸脫氧核糖核苷酸DNA長鏈片段分子間脫水分子間脫水思考交流兩條DNA長鏈?zhǔn)峭ㄟ^什么作用力結(jié)合成雙鏈結(jié)構(gòu)的呢？思考交流氫鍵

氫鍵是一種特殊的分子間作用力。它是指一個分子中與電負(fù)性大、半徑小的元素原子X以共價鍵相連的氫原子，和另一個分子中電負(fù)性大、半徑小的元素原子Y之間所形成的一種較強(qiáng)的相互作用，常用X-H…Y表示。氫鍵的鍵能為10～40kJ?

mol-1，比化學(xué)鍵的弱很多，但比普通的分子間作用力（范德華力）強(qiáng)。氫鍵X、Y是電負(fù)性大、半徑小的原子，常見的有氟、氧、氮原子。例如，醇分子之間可以形成氫鍵，醇的水溶液中水分子和醇分子之間也可以形成氫鍵。兩條DNA長鏈通過氫鍵作用結(jié)合成雙鏈結(jié)構(gòu)。G與C配對能形成三個氫鍵，A與T配對能形成兩個氫鍵，這樣形成的氫鍵數(shù)目最多、結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。知識梳理DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)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(jié)構(gòu)。(2)每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，堿基排列在內(nèi)側(cè)。知識梳理(3)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(jié)合成堿基對，遵循堿基互補(bǔ)配對原則。如下圖所示是堿基互補(bǔ)配對時形成氫鍵的示意圖，圖中的虛線表示氫鍵。核糖磷酸堿基核糖磷酸堿基核糖磷酸堿基多個核糖核苷酸分子間脫水形成磷酯鍵后聚合而成的核糖核苷酸鏈構(gòu)成了核糖核酸（RNA）。RNA－H2O－H2O－H2O類比推理RNA分子的形成過程3．說出RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)RNA也是以核苷酸為基本構(gòu)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)。(2)RNA分子一般呈單鏈狀結(jié)構(gòu)，比DNA分子小得多。思考交流DNA分子的多聚核苷酸鏈中，核苷酸之間通過磷酯鍵連接。請類比蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，指出DNA分子、核苷酸和磷酯鍵分別對應(yīng)于蛋白質(zhì)的哪些部分。DNA分子

蛋白質(zhì)分子

核苷酸

氨基酸

磷酯鍵

肽鍵思考交流沃森克里克DNA分子的復(fù)制形成兩個與親代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(fù)制被精確地傳遞給下一代，并通過控制蛋白質(zhì)的合成來影響生物體特定性狀的發(fā)生和發(fā)育、細(xì)胞的分裂和制造新的細(xì)胞。RNA主要負(fù)責(zé)傳遞、翻譯和表達(dá)DNA所攜帶的遺傳信息。RNA在蛋白質(zhì)生物合成中起重要作用，根據(jù)DNA提供的信息控制體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成。RNA主要有三種類型（mRNA、tRNA、rRNA）1962年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎“20世紀(jì)最偉大的科學(xué)成果之一”任務(wù)三核酸的生物功能知識拓展閱讀資料卡片，讓我們來一起了解熟悉的ATP-ADP循環(huán)ATPADPAMP釋放能量釋放能量吸收能量吸收能量1、DNA復(fù)制是按半保留方式進(jìn)行的。如果一個完全放射標(biāo)記的雙鏈DNA分子在不含有放射標(biāo)記的溶液中,進(jìn)行兩輪復(fù)制。如此產(chǎn)生的4個DNA分子的放射活性將會出現(xiàn)(

)A.半數(shù)分子沒有放射性B.所有分子都有放射性C.半數(shù)分子的兩條鏈都有放射性D.—個分子的兩條鏈都有放射性A當(dāng)堂練習(xí)2、如圖甲是脫氧核糖核酸(DNA)的結(jié)構(gòu)片段，它的堿基中胞嘧啶的結(jié)構(gòu)如圖乙，下列說法正確的是(

)A.脫氧核糖核酸中含有的化學(xué)鍵都是不同原子形成的極性共價鍵B.2-脫氧核糖與葡萄糖屬于同系物，都能發(fā)生銀鏡反應(yīng)C.胞嘧啶分子式為，含有的官能團(tuán)是氨基和肽鍵D.脫氧核糖核酸由磷酸、2-脫氧核糖和堿基通過一定方式結(jié)合而成D當(dāng)堂練習(xí)3、202