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

教 案 课题 第三节 核酸 授课类型 新授课 授课对象 授课时间 课时 1课时 教材 选择性必修3（人教版2019） 教材分析 本节内容注重凸显“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”等化学核心素养。 教材首先介绍人们认识核酸组成时所采用的方法，让学生进一步认识到研究复杂的大分子时，可以通过化学反应使共价键断裂，将其分解成较小片段，然后通过分析产物来推测大分子的组成和结构。这一方法在前两节糖类和蛋白质的学习中已有所体现，教材在这里通过正文叙述和图 4-15“核酸的水解产物示意图”将其进一步显性化，在介绍相关知识的同时，让学生了解化学研究的方法，以提高其“证据推理与模型认知” 的学科核心素养。在根据实验结果进行逆向分析的基础上，教材指出核酸是戊糖、碱基和磷酸这三种基本组分通过缩合反应形成的生物大分子（缩合聚合物），并以示意图的形式直观呈现了核酸与其基本组分之间的转化和层次关系。学生在高中生物课中学习的 DNA 双螺旋结构，以及选择性必修 2《物质结构与性质》教材中的相关内容，为本节介绍核酸的结构奠定了知识基础。因此，本节教材和教学主要从化学角度分析核酸独特结构的形成原因，通过图 4-19 展现氢键在 DNA 形成过程中的作用。 教学目标及教学重点、难点 教学目标：1．了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。 2． 认识人工合成核酸的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。 教学重点：核酸的组成和结构。 教学难点：DNA分子的双螺旋结构与其功能。 核心素养 1．宏观辨识与微观探析：通过从结构角度认识核酸分子的形成过程及水解过程，了解DNA分子中基本结构单元之间的连接方式，形成对DNA双螺旋空间结构的整体认知，通过借助宏观实物模型认识生物大分子微观结构。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．科学态度与社会责任：了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能，通过认识人工合成核酸的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用，体会核酸对生命遗传的意义。 教学过程 教学环节 主要教学活动 导入 新课 【图片展示】 蛋白质是生物体用以表达各项功能的工具，而核酸是生物用来制造蛋白质的模型，没有核酸就没有蛋白质。 讲授 新课 【学生】阅读教材，归纳总结核酸的基本概念。 【教师】评价，补充。 【PPT展示】任务一: 核酸的组成 1.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。 （1）戊糖脱氧核糖核酸(DNA) 天然的核酸 主要分布在细胞核中 绝大多数生物体的遗传物质 核糖核酸(RNA) 少数生物体的遗传物质 主要分布在细胞质中 (2)碱基 RNA中的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)四种。 DNA中的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四种。 碱基的名称(符号)和结构简式 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶(T) 胞嘧啶(C) 2.定义：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。 【学生】阅读教材，总结核酸的水解。 【教师】评价、鼓励、强调。 【PPT展示】 3.核酸的水解： 【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。 【学生】小组讨论交流，小组代表回答。 【PPT展示】 4．核酸的组成 (1)核酸的元素组成：C、H、O、N、P 。 (2)核酸的基本组成单位——核苷酸 【知识扩展】资料卡片---腺苷三磷酸，根据生物所学知识，整理ATP和ADP的之间能量转换问题？ 【学生】阅读教材，小组代表回答 【教师】强调、补充 【PPT展示】 【学生】阅读教材，小组讨论交流，总结DNA和RNA的结构和形成过程，小组代表回答。 【教师】鼓励、评价、强调。 【PPT展示】任务二:核酸的结构 1．DNA的双螺旋结构特点 (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。 (3)两条链上的碱基通过氢键作用 A 与T配对能形成两个氢键; G与C配对能形成三个氢键; 这样形成的氢键数目最多、结构最稳定。 2．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于蛋白质的哪些部分。 【学生】小组讨论交流，小组代表回答。 【教师】肯定并讲解。 【PPT展示】 【学生】阅读教材，总结DNA的结构和形成过程，随机点名回答。 【教师】点评并讲解。 【PPT展示】任务三：核酸的生物功能 1.DNA （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 （2）DNA的生物功能 ①DNA分子上有许多基因,决定了生物体的一系列性状 ②在细胞繁殖分裂过程中，会发生DNA分子的复制,传递遗传信息 （3）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。 （4）DNA分子的复制 在细胞繁殖分裂过程中，会发生DNA分子的复制 【学生】阅读教材，总结核酸的研究成果。 【PPT展示】任务四：中国在核酸的研究中的贡献 1. 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 2.1999 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 3.2002年，我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制 核酸研究的意义：提高疾病诊断和治疗水平，促进医学、农业等的发展 【知识扩展】阅读教材P【科学-技术-社会】聚合酶链反应，分组讨论核酸检测技术——RT-PCR的原理？ 【学生】分组讨论与交流，小组代表回答。 【教师】评价、补充。 【PPT展示】 【科学·技术·社会 】 聚合酶链反应 聚合酶链反应( polymerase chain reaction ,简写为 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 仪已经出现，可以快速进行 DNA 扩增和分析，广泛应用于疾病诊断、司法鉴定和考古研究等领域。 课堂 练习 1.核酸检测是诊断新冠肺炎的重要依据，下列关于核酸的结构和性质说法正确的是（ ）。 A．核酸是一种无机酸 B．核酸的性质与蛋白质相似，不会变性 C．组成核酸的元素有C、H、O、N、P等 D．核酸是生物小分子化合物 【答案】C 【解析】核酸是由多个核苷酸相互聚合而形成的有机酸，A项错误；核酸性质与蛋白质类似，在重金属盐、加热等化学或物理因素的影响下可以发生变性，B项错误；根据核酸的组成，可知组成核酸的元素有C、H、O、N、P等，C项正确；核酸是由核苷酸相互聚合组成的大分子化合物，D项错误。 2.核糖是合成核酸的重要原料，结构简式为CH2OH－CHOH－CHOH－CHOH－CHO。下列关于核糖的叙述正确的是（ ）。 A．与葡萄糖互为同分异构体 B．可以与银氨溶液作用生成银镜 C．可以跟氯化铁溶液作用显色 D．可以发生水解反应 【答案】B 【解析】核糖为五碳糖，而葡萄糖为六碳糖，二者不是同分异构体。核糖分子中含有－CHO，可以与银氨溶液反应生成银镜。核糖分子中含有醇羟基，没有酚羟基，不能与FeCl3溶液显色。核糖为单糖，不能水解。 3.DNA是生物体的重要组成物质，在它的碱基对中储存着遗传信息，与生物的生长、发育等正常生命活动以及癌变、突变等异常生命活动密切相关。下列有关DNA的说法中正确的是（ ）。 A．核酸就是DNA B．DNA水解得到的碱基含尿嘧啶（U） C．DNA水解的最终产物之一戊糖是二糖 D．基因的化学本质是DNA分子中能代表某一遗传性状的核苷酸序列 【答案】D 【解析】核酸包括DNA和RNA，A错；DNA水解得到的碱基有四种，分别是腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T），RNA水解才能得到尿嘧啶（U），B错；戊糖属于单糖，C错。 4.如图表示生物体内核酸的基本组成单元模式图，下列说法正确的是（ ）。 A．若③是尿嘧啶，则此图是组成RNA的原料 B．DNA分子结构的多样性取决于③的种类 C．若②为脱氧核糖，则与②相连的③有五种 D．DNA和RNA在核苷酸上的不同点只在②方面 【答案】A 【解析】若③是尿嘧啶，则该核苷酸是核糖核苷酸，是组成RNA的基本单元，A项正确；DNA分子结构的多样性取决于4种③（碱基）的排列顺序，B项错误；若②为脱氧核糖，则该核苷酸为脱氧核糖核苷酸，与②相连的③有4种，C项错误；DNA和RNA在核苷酸上的不同点除了在②方面，还有③方面，D项错误。 课堂 小结 板书设计 1、 核酸的组成 2、 核酸的结构 3、 核酸的生物功能 4、 中国在核酸的研究中的贡献 教学设计反思 核酸作为生物大分子,与生物体的生命活动息息相关。教学中我们要借助真实的事例创设好教学情境,激起学生的学习积极性和求知欲望。本课时内容与生物所学学知识密切关联,学生先前所学习的生物学知识,很多是基于机械记忆,本教学设计从化学视角,从各类化学键、氢键的形成去探索并加深理解，也加强了学科之间的融合。在诊断并发展学生学科核心素养的同日时,逐步突破了本节课的重难点。通过本节课,学生能从分子结构的角度,加强并完善对核酸的组成和结构的认知建构。在讲到我国在核酸领域的研究成就时，积极宣传我国科学家为人类作出的贡献,强调科学学精神和爱国主义教育。 学科网（北京）股份有限公司 $$