4.3 核酸 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

第四章 生物大分子 第三节 核 酸 化学人教选3有机基础 目录 课堂引入 核酸的组成 核酸的结构 核酸的生物功能 课堂引入 DNA的分子模型 1953年4月，英国的《自然》杂志刊登了沃森和克里克在英国剑桥大学合作的研究成果：DNA双螺旋结构的分子模型，这一成果被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现，标志着分子生物学的诞生。DNA为什么对生命活动如此重要？DNA分子的结构单元是什么？ 核酸的组成 一、核酸的组成 阅读史料: 1869年，瑞士医生米歇尔（F.Miescher，1844－1895）从脓细胞中提取到一种富含磷元素的酸性化合物，因存在于细胞核中而将它命名为"核质"(nuclein)。 核酸 (nucleic acids)，这一名词于Miescher的发现20年后才被正式启 用,当时已能提取不含蛋白质的核酸制品。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。 1872年又从鲑鱼的精子细胞核中，发现了大量类似的酸性物质，随后有人在多种组织细胞中也发现了这类物质的存在。因为这类物质都是从细胞核中提取出来的，而且都具有酸性，因此称为核酸。 阅读史料: 过了多年以后，才有人从动物组织和酵母细胞分离出含蛋白质的核酸。 上世纪20年代，德国生理学家柯塞尔和他的学生琼斯、列文的研究结果，才搞清楚核酸的化学成分及其最简单的基本结构。证实它是由四种不同的碱基，即腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）及核糖、磷酸等组成。其最简单的单体结构是碱基－核糖－磷酸构成的核苷酸。 1929年又确定了核酸有两种，一种是脱氧核糖核酸（DNA），另一种是核糖核酸（RNA）。核酸的分子量比较大，一般由几千到几十万个原子组成，相对分子质量可达十一万至几百万以上，是一种生物大分子。这种复杂的结构决定了它的特殊性质。 一、核酸的组成 一、核酸的组成 思考下列问题： 1-1 从资料中找出核酸逐级水解的产物 1-2 核酸是高分子吗？请分析核酸和水解产物之间的关系,能根据分子的结构特点辨认磷酸、戊糖和碱基。 核苷酸、核苷、磷酸、戊糖、碱基 核酸是高分子化合物. 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。 一、核酸的组成 1-2 能根据分子的结构特点辨认磷酸、戊糖和碱基。 磷酸 脱氧核糖 核糖 碱基（尿嘧啶） 一、核酸的组成 1-3、分析教材“思考与交流”栏目提供的腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸的结构简式。回答：戊糖、碱基和磷酸之间是如何成键的？ 一、核酸的组成 1-3、分析教材“思考与交流”栏目提供的腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸的结构简式。回答：戊糖、碱基和磷酸之间是如何成键的？ 氨基与戊糖的的羟基脱水缩合可以形成核苷，核苷中戊糖的羟基与磷酸发生 酯化反应生成核酸的基本结构单元--核苷酸；核苷酸进一步脱水缩合形成磷酸 二酯键，生成核酸。 核酸的结构 二、核酸的结构 X射线衍射数据表明DNA不是单链结构。刚才已经明确了一条多聚核苷酸链的结构，那么多聚核苷酸之间又是怎么连接起来的呢？请搭建DNA分子结构模型。 二、核酸的结构 2-1、根据DNA模型，说明DNA的结构特点； 找到磷酸基和碱基的位置。 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。 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。 二、核酸的结构 2-2 、分发4种碱基的结构模型，分析碱基可能的配对方式。 为什么“A配T，G配C”？ 二、核酸的结构 2-2 、分发4种碱基的结构模型，分析碱基可能的配对方式。为什么“A配T，G配C”？ 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，靠氢键的作用力结合。 A与T之间形成两个氢键，C与G之间形成三个氢键。 二、核酸的结构 2-3 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、磷酯键分别对应蛋白质的哪些部分？ DNA分子对应蛋白质分子，核苷酸是形成核酸的基本结构单元，对应形成 蛋白质的基本结构单元氨基酸；磷酯键与肽键对应。 二、核酸的结构 2-4 RNA和DNA结构有何不同？ 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。 核酸的生物功能 三、核酸的生物功能 学生查阅相关资料，如下学习主题：我国在核酸研究领域的主要成就；核酸类似物的研究前景，核酸疫苗的研究进展、人类基因组计划等 三、核酸的生物功能 3-1 核酸有哪些生物功能？ (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。 三、核酸的生物功能 3-2 我国在核酸的研究中有哪些贡献？ (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。 $$