4.3 核酸-【核心素养新教学】2025-2026学年高二化学同步优质教学课件（人教版选择性必修3）

高中化学人教版（2019）选择性必修3 第四章 生物大分子 第三节 核酸 学习重难点 素养目标 1．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．了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。认识核酸的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。 重点 1.核酸组成与结构：掌握核苷酸结构，包括磷酸、五碳糖、含氮碱基，以及其连接成核酸链的方式，理解 DNA 双螺旋结构特点； 2.核酸功能：明确 DNA 携带遗传信息的方式，了解 RNA 在遗传信息表达中的作用。 难点 1.核酸结构复杂性：DNA 双螺旋结构的空间构型、碱基互补配对及链间相互作用难理解； 2.遗传信息传递表达：DNA 复制、转录和翻译过程涉及多种分子，过程抽象难掌握 。 DNA 指纹鉴定 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。 【学习任务1】核酸的组成与结构 1.核酸概述 核酸是一类含磷的高分子化合物，是由其结构单体核苷酸通过3′,5′- 磷酸二酯键聚合而成的长链，继而形成具有复杂三维结构的大分子化合物。 核酸与蛋白质一样，是一切生物机体不可缺少的组成部分。 核酸是现代生物化学、分子生物学和医学的重要基础之一。 ——遗传信息的携带者 2.天然核酸的分类与作用 天然核酸 根据组成中所含的戊糖的不同 脱氧核糖核酸（DNA） 核糖核酸（RNA） 绝大多数生物体的遗传物质 少数生物体的遗传物质 核糖和脱氧核糖是生命遗传物质——核酸的重要组成部分 3.核酸的组成 核酸 酶 水解 核苷酸 酶 水解 磷酸 核苷 酶 水解 戊糖 碱基 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 尿嘧啶（U） 碱基的名称(符号)和结构简式 3.核酸的组成 （1）基本单元：核苷酸，分为核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸，其结构可表示为 c a b 核糖核苷酸 代表磷酸 代表戊糖[核糖或脱氧核糖，以环状结构存在于核酸中，对应的核酸分别是核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）] 代表碱基[具有碱性的杂环有机化合物，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)，DNA中的碱基主要有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶(T)] 碱 基 磷酸 核糖 A：腺嘌呤 G：鸟嘌呤 U：尿嘧啶 C：胞嘧啶 核糖核苷酸 环式核糖与碱基、磷酸基团共同组成核糖核苷酸。 环式核糖与碱基、磷酸基团共同组成核糖核苷酸。核糖核苷酸的结构可以看成是由一个五碳醛糖分子分别与一个磷酸分子、一个碱基分子通过分子间脱水连接而成的。参与构成核糖核苷酸的碱基包括含有双环结构的腺嘌呤A和鸟嘌呤G以及含有单环结构的尿嘧啶U和胞嘧啶C。 碱 基 磷酸 脱氧 核糖 A：腺嘌呤 G：鸟嘌呤 T：胸腺嘧啶 C：胞嘧啶 脱氧核糖核苷酸 脱氧核糖与碱基、磷酸基团共同组成脱氧核糖核苷酸。 参与构成脱氧核糖核苷酸的碱基包括含有双环结构的腺嘌呤A和鸟嘌呤G以及含有单环结构的胸腺嘧啶T和胞嘧啶C。 3.核酸的组成 （2）核酸的形成过程 组成元素：C、H、O、N、P 小分子物质： c a b + + 磷酸 戊糖 碱基 c b 核苷 基本单元 核苷酸链 c b a c b a ··· ··· 缩合聚合 一条或两条构成 c b a 核苷酸 核酸 DNA或RNA 3.核酸的组成 （2）核酸的形成过程 ①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酸等脱水缩合，形成糖苷酸而得到的一类有机化合物。 ②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，其形成和水解过程如图所示： 戊糖 碱基 缩合 水解 缩合聚合 水解 核苷 磷酸 缩合 水解 核苷酸 核酸 3.核酸的组成 【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。 碱基 戊糖 戊糖 碱基 磷酸 4.腺苷三磷酸 腺苷二磷酸(ADP) 腺苷三磷酸(ATP) 腺苷酸(AMP) ATP的水解过程的能量变化： 磷酸酐键断裂释放能量，被称之为高能磷酸键 植物光合作用和动物体内食物氧化分解 ATP ADP AMP 释放能量 释放能量 吸收能量 吸收能量 磷酸酐键 磷酸酯键 3．核酸的组成 (2)核酸的基本组成单位——核苷酸 核酸是由核苷酸通过3′,5′- 磷酸二酯键聚合而成的长链，继而形成具有复杂三维结构的高分子化合物。 (1)核酸的元素组成：C、H、O、N、P 。 一分子核苷酸是由一分子碱基、一分子戊糖和一分子磷酸组成的。 1.DNA分子的双螺旋结构结构特点 （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，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。 如图所示是碱基互补配对时形成氢键的示意图，图中的虚线表示氢键。 3．核酸的结构特点 2.RNA的结构特点 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。 思考与讨论 1.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。 氨基酸 缩聚反应 形成肽键 多肽 盘曲 折叠 蛋白质 核苷酸 缩聚反应 形成磷酯键 双螺旋 结构 DNA 2.DNA与RNA完全水解后产物的特点是（ ） A.部分碱基相同，戊糖相同 B.部分碱基不同，戊糖不同 C.碱基相同，戊糖不同 D.碱基不同，戊糖相同 B 1．判断题 (1)组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸( ) (2)核酸是具有遗传信息的蛋白质( ) (3)DNA是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板( ) (4)RNA可以根据DNA提供的信息，控制蛋白质合成( ) (5)核酸分为DNA和RNA，是一类含磷的高分子化合物( ) × × √ √ √ 课时精练 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 （ D ） 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 课时精练 3.如图甲是脱氧核糖核酸(DNA)的结构片段，它的碱基中胞嘧啶的结构如图乙，下列说法正确的是( ) A.脱氧核糖核酸中含有的化学键都是不同原子形成的极性共价键 B.2-脱氧核糖与葡萄糖属于同系物，都能发生银镜反应 C.胞嘧啶分子式为，含有的官能团是氨基和肽键 D.脱氧核糖核酸由磷酸、2-脱氧核糖和碱基通过一定方式结合而成 D 课时精练 1.基因的定义 有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息，被称为基因。 ① DNA分子中有许多基因，决定了生物体的一系列性状。 ② RNA则主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。 游离的 核苷酸 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。 (1)DNA分子的复制 2.核酸的生物功能 【学习任务2】核酸的生物功能 DNA分子上有许多_____,决定了生物体的一系列_____。 基团 性状 主要负责 DNA所携带的遗传信息。 传递、翻译和表达 2.核酸的生物功能 RNA在蛋白质生物合成中起重要作用。 根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成。 (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。 我国在核酸的研究中的贡献 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 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 2002年，我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制 ：下列关于核酸的结构和性质说法正确的是 （ A ） A.天然核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸 B.组成核酸的元素是C、H、O、N C.核酸水解的最终产物是氨基酸 D.人们跑步后肌肉酸痛是因为产生了核酸 P 磷酸、戊糖和碱基 乳酸 课时精练 2.DNA复制是按半保留方式进行的。如果一个完全放射标记的双链DNA分子在不含有放射标记的溶液中,进行两轮复制。如此产生的4个DNA分子的放射活性将会出现(    ) A.半数分子没有放射性 B.所有分子都有放射性 C.半数分子的两条链都有放射性 D.—个分子的两条链都有放射性 A 课时精练 3．如图为糖类概念图，下列说法不正确的是(　　) C A．若某种单糖A为果糖，则物质①是蔗糖 B．若③是绿色植物光合作用的产物，则③是淀粉 C．若构成物质②的碱基有胸腺嘧啶，则某种单糖A为核糖 D．若④是腺嘌呤核糖核苷酸，则它可参与ATP的组成 课时精练 $