4.3 核酸（教学课件）化学人教版选择性必修3

第四章 生物大分子 第三节 核酸 人教版选择性必修3 核酸的结构及生物功能 2 核酸的组成和分类 1 知识导航 1.了解核酸的分类，能够区分核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)，掌握核酸的基本组成，明确核酸是由核苷酸单体聚合形成的生物大分子。 2.掌握RNA和DNA的结构特点，理解碱基互补配对原则的本质，能准确表述核酸的生物功能。 3.能类比蛋白质的结构，分析核酸结构和蛋白质结构的对应关系，掌握核酸组成、结构相关问题的分析方法。 明·学习目标 生物所特有的生长和繁殖机能以及遗传与变异的特征都是核蛋白起着主要作用，其由蛋白质和核酸所组成。 不会飞的刺猬 不会行走的石斑 不会游泳的老鹰 引·新课导入 01 核酸的组成和分类 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。 探·知识奥秘 2021年国内首例癌症患者被治愈，CAR-T疗法一针120万 探·知识奥秘 CAR-T疗法的全称是嵌合抗原受体T细胞疗法，用基因工程技术，把一个含有能识别肿瘤细胞且激活T细胞的嵌合抗原受体的病毒载体转入T细胞，即把T细胞改造成CAR-T细胞。 CAR-T疗法 探·知识奥秘 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)。 核酸的组成和分类 核酸的分类 探·知识奥秘 科学家是如何如何测定核酸分子的结构呢? 探·知识奥秘 1965年，美国康奈尔大学的生化学家罗伯特·霍利采用类似蛋白质测序“化整为零”的方法(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)，耗时7年(3年分离RNA，4年测序)测定了一条只有77个碱基的酵母转运RNA序列，这算得上第一个被测定序列的核酸分子。 探·知识奥秘 核 酸 核 苷 酸 核苷 酶 水解 酶 水解 磷酸 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 核酸水解产物 核酸的组成和分类 探究一：RNA的一级结构 探·知识奥秘 酶 水解 脱氧核糖 核糖 戊糖 核酸的组成和分类 探究一：RNA的一级结构 核酸水解产物 核 酸 核 苷 酸 核苷 酶 水解 酶 水解 磷酸 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 探·知识奥秘 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U) 核糖 脱氧核糖 碱基 核酸水解产物 核酸的组成和分类 探究一：RNA的一级结构 酶 水解 戊糖 核 酸 核 苷 酸 核苷 酶 水解 酶 水解 磷酸 探·知识奥秘 碱基 戊糖 磷酸 戊糖 碱基 【例1】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 析·典型范例 合成多聚核苷酸链 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 核酸的组成和分类 探究一：RNA的一级结构 探·知识奥秘 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 核酸的组成和分类 探究一：RNA的一级结构 合成多聚核苷酸链 探·知识奥秘 鸟嘌呤核糖核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 尿嘧啶核糖核苷酸 核酸的组成和分类 探究一：RNA的一级结构 合成多聚核苷酸链 探·知识奥秘 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 核酸的组成和分类 探究一：RNA的一级结构 合成多聚核苷酸链 探·知识奥秘 碱基配对的本质 酵母丙氨酸转移核糖核酸中：腺嘌呤(A)与尿嘧啶(U) 配对 鸟嘌呤(G) 与胞嘧啶(C) 配对 核酸的组成和分类 探究二：RNA的二级结构 探·知识奥秘 思考：从结构的角度分析碱基配对的本质? 探·知识奥秘 N N O H O H N N N N N H H H 腺嘌呤(A) 尿嘧啶(U) N N N O N H N H H H N N N H O H H 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 氢键 核酸的组成和分类 探究二：RNA的二级结构 碱基配对的本质 探·知识奥秘 酵母丙氨酸转移核糖核酸中：腺嘌呤(A)与尿嘧啶(U) 配对 鸟嘌呤(G) 与胞嘧啶(C) 配对 氢键 核酸的组成和分类 探究二：RNA的二级结构 碱基配对的本质 探·知识奥秘 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 核酸的组成和分类 探究二：RNA的二级结构 探·知识奥秘 已知：DNA由磷酸、脱氧核糖、腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶组成，根据RNA分子的形成过程，分析：形成腺嘌呤脱氧核糖核苷酸的过程? O OH H OH H H H CH2OH H OH HO OH O P N N N NH2 N H N N N O N H NH2 H N N NH2 H O N N O H O H3C H 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) 磷酸 脱氧核糖 析·典型范例 分析脱氧核糖核苷酸的形成过程 糖苷键 缩合 脱水 缩合 脱水 磷脂键 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 核酸的组成和分类 探究三：探究DNA的结构 探·知识奥秘 脱氧核糖核苷酸之间相互作用最终形成DNA分子，分析：DNA分子的结构吗? 磷酸 脱氧 核糖核酸 胞嘧啶 鸟嘌呤 腺嘌呤 胸腺嘧啶 氢键 析·典型范例 DNA 分子的双螺旋结构具有以下特点 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 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 核酸的组成和分类 探究三：探究DNA的结构 探·知识奥秘 核酸是由核苷酸单体形成的聚合物，是生物体遗传信息的载体 核 酸 核 苷 酸 磷酸 核苷 RNA 单链状结构 DNA 双螺旋结构 形成磷酯键 戊糖 碱基 氢键作用 多聚核苷酸链 碱基互补配对原则 水解 缩合聚合 水解 缩合 水解 缩合 缩合 聚合 核酸的组成和分类 归纳总结 探·知识奥秘 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 【例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蛋白质的哪些部分。 析·典型范例 02 核酸的结构及生物功能 核酸是生物体遗传信息的载体。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。 核酸的生物功能 探·知识奥秘 细胞增殖过程中，会发生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。 核酸的生物功能 探·知识奥秘 1981年，我国科学家采用有机合成与酶促合成相结合的方法，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 人工合成核酸的意义 我国在核酸的研究中取得的成绩 探·知识奥秘 许多遗传性疾病发生的原因是由于患者细胞内脱氧核糖核酸上的遗传密码(基因)发生错误，因此，通过基因工程技术,把健康人的正常基因移植到患者细胞内，来取代或者矫正患者所缺陷的基因，以达到根治遗传性疾病的方法，称为基因疗法。 基因治疗 探·知识奥秘 1．我国科学家为人类科技发展作出巨大贡献。下列研究成果中属于遗传物质的是 A．治疗疟疾的青蒿素 B．利用CO2人工合成的淀粉 C．合成结晶的牛胰岛素 D．酵母丙氨酸转移核糖核酸 【答案】D 练·技能实战 2．D-2-脱氧核糖是生物遗传物质的主要成分，可发生如图转化。下列说法错误的是 【答案】B A．D-2-脱氧核糖可发生取代、消去、氧化反应 B．D-2-脱氧核糖转化为β-D-2-脱氧核糖的过程是一个取代反应 C．D-2-脱氧核糖与β-D-2-脱氧核糖互为同分异构体 D．D-2-脱氧核糖转化为β-D-2-脱氧核糖后，碳原子的杂化方式发生了改变 练·技能实战 3．下图为DNA分子的碱基互补配对示意图，有关说法错误的是 A．除末端外每个磷酸分子与脱氧核糖形成两个酯基 B．DNA分子水解最终可以得到6种小分子 C．DNA分子以脱氧核糖为中心由多条多聚核苷酸链组合而成 D．DNA分子的碱基之间以氢键互补配对，配对的原则是形成的氢键最稳定 【答案】C 练·技能实战 4．DNA是一种超分子，其双螺旋结构由两条脱氧核苷酸链通过A-T、C-G配对而形成。下列说法错误的是 【答案】C A．DNA分子通过A-T、C-G间氢键实现分子识别 B．在分子识别基础上DNA大分子形成双螺旋的自组装 C．维系互补双螺旋结构的作用力中存在共价键 D．脱氧核苷酸在水溶液中既有酸性又有碱性 练·技能实战 5．如图所示，由1分子磷酸、1分子含氮碱基m和1分子化合物a构成了化合物b，则下列叙述正确的是 【答案】C A．若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸 B．若a为核糖，则b为DNA的基本组成单位 C．若m为尿嘧啶，则DNA中肯定不含b这种化合物 D．b一定为脱氧核苷酸 练·技能实战 比较 第三节 核酸 组成 结构 分类 组成 DNA的结构 RNA的结构 形成 功能 生物体遗传信息的载体 DNA作用：决定生物体一系列性状 RNA作用：传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息 理·核心要点 感谢 您的聆听 THANKS 人教版选择性必修3 $