4.3 核酸-【化学优课PPT】高中化学选择性必修3同步PPT课件（人教版2019）

nullnull 化学优课PPT 核 酸 人教版选择性必修三 学习目标 01 了解脱氧核糖核酸核糖核酸的结构特点和生物功能；知道核酸与核苷酸戊糖碱基磷酸之间的关系，能辨识磷脂键。 02 了解DNA分子中基本结构单元之间的连接方式，能基于氢键分析碱基配对原理。 03 认识人工合成核酸的意义，能说明核糖核酸、脱氧核糖核酸对于生命遗传的意义。体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。 新课导入 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。 新课讲解 核酸的含义 定义：由许多核苷酸单体形成的聚合物。 特点：核酸是一种生物大分子，相对分子质量可达上百万。 多糖 单糖 蛋白质 氨基酸 核酸 核苷酸 分子量达到上万或更多的有机分子[如：多糖(淀粉、纤维素、糖原)、蛋白质、核酸(DNA、RNA)]，这些大分子都是由若干个基本组成单位(也称单体)连接形成的多聚体，因此这些大分子物质也称为单体的多聚体。 生物大分子: 核酸的种类及分布 种类：天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同，分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA) 真核生物中： 主要分布在细胞核 少量分布在线粒体和叶绿体中 主要分布在细胞质 原核生物中： DNA——分布在拟核 DNA—— RNA—— RNA—— 分布在细胞质 核酸的种类及分布 分布 病毒中： 一种核酸，DNA或RNA 非细胞结构生物 艾滋病病毒，烟草花叶病毒，SARS 病毒，新冠病毒，甲型H1N1流感病毒，禽流感病毒等 核酸的种类及分布 分布 核酸的组成 基本单位： 核苷酸 一分子核苷酸＝一分子 +　一分子 + 一分子 。 五碳糖 含氮碱基 磷酸 核苷 核苷酸 五碳 糖 磷酸 含氮碱基 核酸是由核苷酸连接而成的长链 核酸的组成 脱氧核糖核苷酸（脱氧核苷酸） 核糖核苷酸 O P CH2 OH O OH H OH H H H H 碱基 磷酸 基本组成元素: 核糖 脱氧核糖 C、H、O、N、P O P CH2 OH O OH H OH H OH H H 碱基 磷酸 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 核酸的组成 苷是糖苷的简称，是单糖或寡糖的羟基与另一个化合物的羟基或氨基等脱水缩合，形成糖苷键而得到的一类有机化合物 核酸的水解 将核酸水解可以得到核酸的基本组成单位——核苷酸，而核苷酸还可以进一步分解成核苷和磷酸。核苷又可进一步分解成碱基和戊糖。 核 酸 核 苷 酸 磷酸 核苷 戊糖 碱基 酶 水解 酶 水解 酶 水解 核酸的组成 核酸的水解 脱氧核糖 核糖 戊糖 组成核酸的戊糖有两种：核糖和脱氧核糖。前者存在于RNA, 后者存在于DNA。它们均以环状结构存在于核酸中。 核酸的组成 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U) 碱基 核酸的水解 碱基是具有碱性的杂环有机化合物，RNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶(分别用字母A、G、C、U表示), DNA中的碱基主要有腺嘌呤、 鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶(用字母T表示)。 核酸的组成 碱基 核酸的水解 4种 脱氧 核糖 碱基 磷酸 A腺嘌呤 G鸟嘌呤 C胞嘧啶 T胸腺嘧啶 脱氧核苷酸 核糖 碱基 磷酸 A腺嘌呤 G鸟嘌呤 C胞嘧啶 U尿嘧啶 核糖核苷酸 A G C T A G C U 4种 核酸的组成 碱基 核酸的水解 ①A在字母表中排首位，“腺”与“先”谐音，A首位，腺优先，A—腺嘌呤。 ③G与小鸟的叫声“叽叽喳喳”相联系，G—鸟嘌呤。 ④U的形状像尿壶，U—尿嘧啶。 ⑤T像我们做扩胸运动时的体型，T—胸腺嘧啶。 ②细胞的英文Cell，将C与细胞相联系，C—胞嘧啶。 碱基的巧记方法 A P 脱氧 核糖 G C T P 脱氧 核糖 P 脱氧 核糖 P 脱氧 核糖 腺嘌呤脱氧(核糖)核苷酸 鸟嘌呤脱氧(核糖)核苷酸 胞嘧啶脱氧(核糖)核苷酸 胸腺嘧啶脱氧(核糖)核苷酸 核苷酸名称=碱基名称+戊糖名称+核苷酸 核酸的组成 A P 核糖 G C U P 核糖 P 核糖 P 核糖 腺嘌呤核糖核苷酸 鸟嘌呤核糖核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 尿嘧啶核糖核苷酸 核酸的组成 【思考与讨论】构成DNA与RNA共有几种碱基？这些碱基能构成几种核苷酸？ 脱氧核苷酸和核糖核苷酸的碱基各有 种 核苷酸的种类有 种 4 8 核酸的碱基的种类有 种 5 核酸的组成 核酸的组成 碱基 戊糖 磷酸 戊糖 碱基 【思考与讨论】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。 O OH OH H H H CH2OH H N N N NH2 N O OH OH H H H CH2 H N N N NH2 N O HO OH O P 腺嘌呤核苷 腺嘌呤核苷酸 核酸的组成 碱基与戊糖缩合形成核苷，核苷与磷酸缩合形成了组成核酸的基本单元——核苷酸，核苷酸缩合聚合可以得到核酸 缩合 缩合 缩合聚合 戊糖 核苷 核苷酸 核酸 碱基 磷酸 水解 水解 水解 核酸的生成： 核酸的组成 合成多聚核苷酸链 核酸的生成： 磷脂键 糖苷键 缩合 脱水 OH HO OH O P 缩合 脱水 腺嘌呤核糖核苷酸 OH OH 尿嘧啶核糖核苷酸 核酸的生成： 核酸的组成 合成多聚核苷酸链 鸟嘌呤核糖核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 OH OH OH 核酸的生成： 核酸的组成 合成多聚核苷酸链 磷脂键 胞嘧啶 核糖核苷酸 腺嘌呤 核糖核苷酸 缩聚 脱水 多聚核糖核苷酸链 OH OH OH OH 资料卡片 核糖可与腺嘌呤形成腺嘌呤核苷，其中核糖的羟基继续与磷酸反应，可形成磷酸酯（AMP，腺嘌呤核苷酸，又称腺苷酸）、二磷酸酯（ADP，腺苷二磷酸）及三磷酸酯（ATP，腺苷三磷酸）。ATP逐步水解可以生成ADP和AMP。ATP分子中的磷酸与核糖之间通过磷酯键连接，磷酸与磷酸之间则形成磷酸酐键。磷酸酐键在ATP水解时会发生断裂，整个水解过程可释放较多能量供生物体使用，因此也被称为高能磷酸键。植物光合作用和动物体内食物氧化分解提供的能量，则可使ADP与磷酸重新反应合成ATP。 核酸的结构 DNA 分子 ①DNA 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 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。 核酸的结构 DNA 分子 ①RNA也是以核苷酸为基本构成单位。 ②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）。 ③RNA分子一般呈单链状结构，比DNA分子小得多 核酸的结构 RNA 分子 DNA分子对应于蛋白质中的____________ 核苷酸对应于蛋白质中的___________ 磷酯键对应于蛋白质中的_________ 蛋白质分子 氨基酸 肽键 【思考与讨论】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蛋白质的哪些部分。 核酸的结构 核酸的生物功能 核酸是生物体遗传信息的载体 ①基因： 有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息。 核酸的生物功能 ②基因作用 DNA分子上有许多基团，决定了生物体的一系列性状。 核酸是生物体遗传信息的载体 ③DNA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。 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的性状。 核酸是生物体遗传信息的载体 RNA的生物功能 核酸的生物功能 主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。 核酸研究的成果及意义 我国核酸研究的成绩 ①1981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。 ②1999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。 ③2002年，我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制。 核酸研究的成果及意义 核酸研究的意义 对核酸的结构和生物功能的研究 使人们深入认识生命活动规律，更好地利用生物资源 有助于提高疾病诊断和质量水平，促进医学、农业等的发展 科学·技术·社会 聚合酶链反应(polymerase chain reaction，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。人体毛发血液和古生物残骸中的痕量DNA，都能通过这项技术加以扩增，以便在检测后获得相关的生物学信息目前，自动化PCR仪已经出现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等领域. 课堂练习 (1)核酸是一种无机酸(　　) (2)核酸的性质与蛋白质相似，不会变性(　　) (3)组成核酸的元素有C、H、O、N、P等(　　) (4)天然核酸是生物小分子(　　) (5)根据组成中所含戊糖的不同，核酸分为DNA和RNA(　　) (6)DNA大量存在于细胞质中(　　) × × √ × √ × (7)DNA是生物体遗传信息的载体、蛋白质合成的模板(　　) (8)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(　　) (9)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(　　) (10)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，脱氧核糖替代了核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T) (　　) √ × √ × 课堂练习 1.2020年的春节期间，新冠病毒肆虐。因为核酸是生命的基础物质，是病毒的“身份证”，所以患者的确诊需要病毒的核酸检验。以下关于核酸的论述正确的是( ) A.核酸是核蛋白的非蛋白部分，也是由氨基酸残基组成的 B.核酸水解产物中含有磷酸、葡萄糖和碱基 C.核酸、核苷酸都是高分子 D.核酸有核糖核酸和脱氧核糖核酸两类，对蛋白质的合成和生物遗传 起重要作用 解析 核酸是由磷酸、戊糖和碱基通过一定的方式结合而成的，故A错误； 核酸水解的最终产物是磷酸、戊糖和碱基，故B错误； 核酸是高分子，但核苷酸不是高分子，故C错误； 核酸有核糖核酸和脱氧核糖核酸两类，分别是RNA和DNA，它们共同对蛋白质的合成和生物遗传起到重要作用，故D正确。 D 课堂练习 2.核酸检测为确认病毒感染提供了关键的支持性证据。某核糖核酸(RNA)的结构片段示意图如图，它在酶的催化作用下能完全水解生成戊糖、碱基和某酸。下列说法不正确的是( ) A.核酸也可能通过人工 合成的方法得到 B.酶是有机化合物，催 化活性与温度有关 C.该核酸水解生成的碱基中含有氮元素 D.该核酸完全水解生成的酸是H3PO3 解析 采用有机合成反应或酶促合成反应可进行核酸大分子的合成，A正确； 酶的本质是有机物，绝大多数是蛋白质，极少数是RNA，RNA也是有机物，酶催化活性与温度有关，B正确； 碱基是形成核苷的含氮化合物，所以该核酸水解生成的碱基中含有氮元素，C正确； 从图中分析可知，该核酸完全水解生成的酸是H3PO4，D错误。 D 课堂练习 3.有关核酸的叙述正确的是( ) A.核酸对生物体的生长、繁殖、遗传、变异等起着决定性作用，是生 命活动的控制者，大量存在于细胞核中 B.核酸指挥控制着蛋白质的合成、细胞的分裂，主要存在于细胞质中 C.生物体遗传信息的载体DNA，大量存在于细胞核中，决定蛋白质的 合成 D.生物体遗传信息的载体RNA，大量存在于细胞质中，控制蛋白质的 合成 C 解析 核酸根据戊糖的不同分为DNA和RNA，核酸是遗传信息的携带者，对于生物的遗传变异及蛋白质的生物合成具有重要作用。RNA主要存在于细胞质中，DNA大量存在于细胞核中，A错误； RNA主要存在于细胞质中，根据DNA提供的遗传信息控制体内蛋白质的合成，B错误； DNA大量存在于细胞核中，是生物体遗传信息的载体，决定蛋白质的合成，C正确、D错误。 课堂练习 4.如图表示的是组成某种核酸的基本单元，下列有关叙述错误的是( ) A.该物质是组成RNA的基本单元 B.该物质仅含有C、H、O、N、P五种元素 C.图中碱基可能是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶或胸腺嘧啶 D.该物质组成的核酸参与遗传信息的传递过程 C 解析 题图中物质含有磷酸、核糖和碱基，为核糖核苷酸，是组成RNA的基本单元，A项正确； 核糖核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P， B项正确； 核糖核苷酸中不含胸腺嘧啶，C项错误； RNA参与遗传信息的传递过程，D项正确。 课堂练习 5.下列说法正确的是( ) A.DNA分子和RNA分子均是双链结构 B.DNA分子中的双链通过碱基间的氢键作用相连接 C.DNA分子中的4种碱基有6种配对方式 D.核酸分子中存在大量的苯环结构 B 解析 核酸分子中存在大量的杂环结构，没有苯环结构，D项错误。 课堂练习 6.人类首次合成的具有生命活性的蛋白质是( ) A.美国有机化学家合成的叶绿素 B.中国有机化学家合成的结晶牛胰岛素 C.日本化学家合成的嘧啶类物质 D.俄国科学家合成的核糖核酸类物质 B 解析 叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，是一类含脂的色素家族，不属于蛋白质，A项错误； 结晶牛胰岛素是具有生物活性的蛋白质，由中国有机化学家在世界上首次合成，B项正确； 嘧啶类物质是一种碱性含氮杂环有机化合物，不属于蛋白质，C项错误； 核糖核酸存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中的遗传信息载体，不属于蛋白质，D项错误。 课堂练习 7.如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是( ) A.DNA与RNA在核苷酸上的不同点只有②方面 B.如果②为核糖，则③有4种 C.③在生物体中共有8种，彻底水解的产物也有8种 D.人体内的遗传物质彻底水解会得到8种产物 B 解析 DNA与RNA的碱基上也有差异，DNA中有碱基T， RNA中有碱基U，A错误； 如果②为核糖，则该核苷酸是核糖核苷酸，则③有4种A、C、G、U，B正确； ③在生物体中共有5种，彻底水解的产物是脱氧核糖、核糖、磷酸和5种含氮碱基，C错误； 人体内的遗传物质是DNA，彻底水解的产物是脱氧核糖、磷酸和4种含氮碱基，D错误。 课堂练习 8.腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸是生产核酸类药物的中间体，结构如图所示。下列说法错误的是( ) A.腺嘌呤核苷分子中有4个 手性碳原子 B.腺嘌呤核苷酸分子中5个 氮原子一定在同一平面上 C.腺嘌呤核苷酸只能与NaOH溶液反应，不能与盐酸反应 D.由腺嘌呤核苷合成腺嘌呤核苷酸的过程中发生取代反应，形成磷酯键 C 解析 中*所示的4个碳原子为手性碳原子，A项正确； 腺嘌呤核苷酸分子中连有氨基的六元环是平面形结构，六元环上的原子和与此六元环直接相连的原子共平面，所以5个氮原子一定在同一平面上，B项正确； 腺嘌呤核苷酸中含有氨基，可以与盐酸反应，C项错误； 由腺嘌呤核苷与H3PO4反应生成腺嘌呤核苷酸的反应属于酯化反应，形成了磷酯键，酯化反应属于取代反应，D项正确。 9.如图是关于生物大分子的概念图。 据图回答下列问题： (1)a的名称为 ； DNA水解得到 种碱基。 核糖核酸 4 (2)c若为小麦种子的储能物质，则是 ；若为促进人体胃肠蠕动的物质，则是 。 淀粉 纤维素 (3)两个氨基酸发生脱水缩合反应时，产物是 和 ， 肽键的结构简式是________________。 H2O　 二肽 课堂练习 课堂总结 核酸的组成 核酸的最终水解产物有：磷酸、戊糖（核糖或脱氧核糖）、碱基（A T C G U） 核酸的结构 DNA的双螺旋结构 RNA的单链结构 核酸的生物功能 遗传信息的载体 Thank you for watching. 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