高中化學：4-3 核酸 教案

第四章生物大分子

第三節(jié)核酸

學習目標：

1.了解脫氧核糖核酸、核糖核酸的結(jié)構(gòu)特點和生物功能；知道核酸與核甘酸、戊糖、堿基、磷酸之間

的關(guān)系。

2.了解DM1分子中基本結(jié)構(gòu)單元之間的連接方式，能基于氫鍵分析堿基配對原理，形成對DNA雙螺

旋空間結(jié)構(gòu)的整體認知。

素養(yǎng)目標：

1.科學態(tài)度與社會責任：認識人工合成核酸的意義，體會化學科學在生命科學發(fā)展中所起的重要作用；

能說出核酸對生命遺傳的意義，培養(yǎng)不斷探索未知、崇尚真理的科學精神。

2.宏觀辨識與微觀探析：能辨識核糖核酸、脫氧核糖核酸中的磷酯鍵；能從結(jié)構(gòu)角度認識核酸分子的

形成過程及水解過程；初步學會借助宏觀實物模型認識生物大分子微觀結(jié)構(gòu)的方法。

教學重、難點：脫氧核糖核酸、核糖核酸的結(jié)構(gòu)特點和生物功能

教學過程：

核酸因其最早在中發(fā)現(xiàn)，并具有,故而得名。天然的核酸根據(jù)其組成中所含的不同，

分為脫氧核糖核酸（）和核糖核酸（）一系列生物學實驗的結(jié)果表明，核酸是生物體的

攜帶者，絕大多數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)是。,少數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)是RN/o核酸在生物體的

和等生命現(xiàn)象中起著重要的作用。

學習任務一：核酸的宏觀組成

1.核酸由許多核昔酸單體形成的聚合物,是一種生物大分子，相對分子質(zhì)量可達上百萬。

2.核酸水解生成核昔酸，核昔酸進一步水解得到磷酸和核昔，核昔繼續(xù)水解得到戊糖和堿基（如圖

4-15）

R14-15秋收的水解產(chǎn)物

3.核酸可以看作磷酸、戊糖和堿基通過一定方式結(jié)合而成的生物大分子。

腺嗓吟(4

鳥嚓吟(0I縮合J核特縮牝核糖核酸

胞喀咤(0fWI核甘酸W(W)

尿喘喔(U)

腺嚓吟(4)脫氧核

鳥嚓吟(G)糖核昔.細生脫班核組會脫氧核糖

胞畸啜(。］茶薜慵核昔酸陽W核酸(DM4)

磷酸U

胸腺喀咤

4.宏觀視角看：核酸由等元素組成。

思考與討論

腺嘿吟核甘和腺嘿吟核甘酸是生產(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

磷酸所對應的部分。

無機酸的酯化反應:

△

HO—S-OH+H-OC2HSHO-S-O—C2Hs+〃?O

△

HSOf-OH+H—OCMSHSO.-OY2Hs+/o

[HjOHCH2O^O2

濃fi（酸CHO\O

HOH+3H0-NO1A*2+3也。

CH“,ONO￡.

資料卡片腺普三磷酸

核糖可與腺噂吟形成腺噤吟核昔其中核糖的羥基繼續(xù)與磷酸反應，可形成磷酸酯（/MP，腺噤吟核

甘酸，又稱腺甘酸）、二磷酸酯（ADP,腺甘二磷酸）及三磷酸酯（/7P,腺甘三磷酸）。47P逐步水解可

以生成/OP和4WP。/7P是細胞生命活動所需能量的直接來源，也是生物體內(nèi)重要的能量轉(zhuǎn)換中間體。

ATP的生物學功能與其獨特的分子結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。ZTP分子中的磷酸與核糖之間通過磷酯健連接，磷酸

與磷酸之間則形成磷酸酊鍵。磷酸肝鍵在/7P水解時會發(fā)生斷裂，整個水解過程可釋放出較多能量供生物

體使用，因此也被稱為高能磷酸鍵。植物光合作用和動物體內(nèi)食物氧化分解提供的能量，則可使NOP與

磷酸重新反應合成/7P（如圖4-16）。

學習任務二：核酸的結(jié)構(gòu)

DDNA的結(jié)構(gòu)

1.DNA的結(jié)構(gòu)確定：1953年，科學家在深入研究DNA晶體數(shù)據(jù)的基礎上，提出了。AM

分子的結(jié)構(gòu)模型。

1.DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)特點：

①DNA分子由兩條組成，兩條鏈平行盤繞，形

成結(jié)構(gòu)；

②每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在，堿基排

列在

③兩條鏈上的堿基通過作用，腺票吟(/)與配對，鳥喋吟(G)與配對，結(jié)

合成堿基對，遵循堿基互補配對原則。

(口RNA的結(jié)構(gòu)

RAM也是以核昔酸為基本構(gòu)成單位，其中的戊糖和堿基與OM4中的不同，—替代了脫氧核糖，

替代了胸腺口密噬(T)。RNA分子一般呈結(jié)構(gòu)，比。AM分子小得多。

思考與討論

OM4分子的多聚核昔酸鏈中，核苔酸之間通過磷酯鍵連接。請類比蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，指出。N/分子、

核甘酸和磷酯鍵分別對應于蛋白質(zhì)中的哪些部分。

DAM分子對應于蛋白質(zhì)，核甘酸對應于氨基酸，磷酯鍵對應于肽鍵

學習任務三：核酸的生物功能

核酸是生物體遺傳信息的載體。

1.有一定堿基的。M4片段含有特定的遺傳信息，被稱為。

0M4分子上有許多基因，決定了生物體的一系列。

2.RNA則主要負責、和DNA所攜帶的遺傳信息。

3.核酸在細胞繁殖中的作用

細胞繁殖分裂過程中，會發(fā)生CAM分子的。親代。M4分子的兩條鏈解

開后作為，在酶的作用下，利用游離的各自合成一段與母鏈互補

的。最后形成兩個與親代。M4完全的子代0M4分子，使核酸攜帶的

通過DNA復制被精確地傳遞給下一代，并通過控制的合成來影

響生物體的發(fā)生和發(fā)育。

我國在核酸的研究中也取得了令人矚目的成績。1981年，我國科學家采用有機合

成與酶促合成相結(jié)合的方法，人工合成了具有生物活性的核酸分子一一酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸。1999年，

我國參與了人類基因組計劃，成為參與該項計劃的唯一發(fā)展中國家。2002年，我國科學家完成了水稻基因

組圖譜的繪制對核酸的結(jié)構(gòu)和生物功能的研究，將使人們深入認識生命活動規(guī)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(yī)學、農(nóng)業(yè)等的發(fā)展

科學?技術(shù)?社會聚合酶鏈反應

聚合酶鏈反應（po僅znenxse/wc“。”，簡寫為尸CT?）是一種在生物體外擴增DNA片段的重要技術(shù),

可使痕量的DNA擴增幾百萬倍。人體毛發(fā)、血液和古生物殘骸中的痕量。M4,都能通過這項技術(shù)加以

擴增，以便在檢測后獲得相關(guān)的生物學信息。目前，自動化PCR儀已經(jīng)出現(xiàn)，可以快速進行。色擴增

和分析，廣泛應用于疾病診斷、司法鑒定和考古研究等領域。