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第三节 核酸
人教版选择性必修三 第四章 生物大分子
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；知道核酸与核苷酸、戊糖、碱基、磷酸之间的关系，能辨识核糖核酸、脱氧核糖核酸中的磷酯键。能从结构角度认识核酸分子的形成过程及水解过程。
2. 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互补配对原理，形成对DNA双螺旋空间结构的整体认知；初步学会借助宏观实物模型认识生物大分子微观结构的方法，发展宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。
3. 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；能说出核酸对生命遗传的意义，培养不断探索未知、崇尚真理的科学精神。
新知导入
我们常做的核酸检测中的“核酸”究竟是什么？
新知导入
你知道核酸检测的原理是什么吗？
新知讲解
核酸检测原理
新知讲解
一、核酸的组成
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）。
DNA
RNA
戊糖在哪里？
新知讲解
戊糖
（五碳糖）
核糖
含N碱基
A G
C U
磷酸
新知讲解
水解
酶
核苷酸
（腺嘌呤核苷酸）
核酸
（核糖核酸，RNA）
一、核酸的组成
1.核酸的概念：
核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物。
新知讲解
这是什么类型的官能团？
磷酯键
酶
水解
磷酸
水解
酶
核苷酸进一步水解得到磷酸和核苷。
一、核酸的组成
腺嘌呤核苷酸
腺嘌呤核苷
新知讲解
已知：氨基能与羧基或羟基发生脱水缩合，请找出断键处。
水解
酶
水解
酶
戊糖
生物体中，单糖以环状结构形式存在
碱基
核苷继续水解得到戊糖和碱基。
一、核酸的组成
腺嘌呤核苷
腺嘌呤
核糖
新知讲解
戊糖是区分DNA和RNA的重要依据。
两种戊糖的区别是什么？他们名称的由来是？
核糖
（存在于RNA中）
脱氧核糖
（存在于DNA中）
名称由来：依据2号碳原子上是否连有氧原子
一、核酸的组成
新知讲解
一、核酸的组成
观察结构式，碱基的共同点是：
均为含氮杂环有机化合物。
DNA
RNA
归纳总结
核酸
核苷酸
核苷
磷酸
戊糖
碱基
核酸的基本单元：磷酸、戊糖、碱基
缩合
缩合
缩合
聚合
新知讲解
【思考与讨论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。
戊糖
碱基
碱基
戊糖
磷酸
资料卡片
腺嘌呤核苷中的核糖羟基与磷酸反应，可形成腺苷酸(AMP)、腺苷二磷酸(ADP)及腺苷三磷酸(ATP)。
ATP中的特殊键：磷酸与核糖之间通过磷酯键连接，磷酸与磷酸之间形磷酸酐键。
腺苷三磷酸
腺苷三磷酸
腺苷二磷酸
ATP的水解过程的能量变化
新知讲解
ATP
ADP
AMP
释放能量
释放能量
吸收能量
吸收能量
新知讲解
二、核酸的结构
请同学们观察DNA分子与RNA分子的结构，观察它们分别具有什么特点？
DNA：
DNA由两条多聚核苷酸链组成，且两条链平行盘绕，形成双螺旋结构。
RNA：
RNA由一条多聚核苷酸链组成，一般呈单链状结构。
RNA
DNA
碱基
糖-磷酸螺旋
新知讲解
新知讲解
(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。
DNA的结构特点
新知讲解
【思考讨论2】请仔细观察两条多聚核苷酸链之间的连接方式，分析碱基互补配对原则背后的结构因素？
腺嘌呤（A）与
胸腺嘧啶（T）配对
鸟嘌呤（G）与
胞嘧啶（C）配对
碱基之间的氢键具有固定的数目
DNA两条链之间的距离保持一致
碱基互补配对原则
①
②
新知讲解
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。
新知讲解
三、核酸的生物功能
DNA的生物功能——记录和储存遗传信息
新知讲解
RNA的生物功能——传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息
三、核酸的生物功能
延伸拓展
(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，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。
我国在核酸研究中的成绩
延伸拓展
人体
识别
新冠病毒
核酸检测原理
获取
病毒的RNA
全基因组序列
对比
其他物种
找出
病毒的RNA
特异序列
有助于提高疾病诊断和治疗水平，促进医学、农业等的发展。
课堂练习
1. 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
课堂练习
2. 下列有关核酸的叙述中，正确的是（ ）
A. 除病毒外，一切生物都有核酸存在
B. 核酸是由C、H、O、P、N等元素组成的小分子有机物
C. 核酸是生物的遗传物质
D. 组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸
C
课堂练习
3. 如图为糖类概念图，下列说法不正确的是( )
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
C
课堂总结
水解
水解
水解
缩合聚合
缩合
缩合
形成
磷酯键
缩合聚合
碱基互补配对原则
氢键作用
谢谢
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人教版选择性必修三4.3《核酸》教学设计
课题 《核酸》 单元 第四章第三节 学科 化学 年级 高二
教材分析 《核酸》选自人教版选择性必修3 第四章 第三节。根据《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》，对本节内容要求如下。内容要求（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。学业要求（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；（2）能说明核糖核酸、脱氧核糖核酸对于生命遗传的意义。在高中生物课中学生已经学习了DNA双螺旋结构，以及选择性必修2“物质结构与性质”教材“氢键”的内容和选择性必修3“有机化学基础”“脱水”和“水解”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。教材中的“思考与讨论”栏目让学生通过类比的方法，借助第二节学习的蛋白质、氨基酸和肽键来认识DNA、核苷酸和磷酯键，进一步巩固学生对核酸组成和结构的认识。
学习目标 1. 了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能；知道核酸与核苷酸、戊糖、碱基、磷酸之间的关系，能辨识核糖核酸、脱氧核糖核酸中的磷酯键。能从结构角度认识核酸分子的形成过程及水解过程。2. 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互补配对原理，形成对DNA双螺旋空间结构的整体认知；初步学会借助宏观实物模型认识生物大分子微观结构的方法，发展宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。3. 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；能说出核酸对生命遗传的意义，培养不断探索未知、崇尚真理的科学精神。
重点 核酸的组成和结构
难点 DNA的分子结构
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 【情景创设】我们常做的核酸检测中的“核酸”究竟是什么？你知道核酸检测的原理是什么吗？ 讨论核酸的检测原理。 创设情境，拉近学生和课堂知识的距离。
讲授新课 【介绍概念】一、核酸的组成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）。【展示】RNA的分子结构1.核酸的概念：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。戊糖是区分DNA和RNA的重要依据。碱基的共同点是：均为含氮杂环有机化合物。【总结归纳】核酸的结构核酸的基本单元：磷酸、戊糖、碱基【思考与讨论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。【延伸拓展】腺苷三磷酸腺嘌呤核苷中的核糖羟基与磷酸反应，可形成腺苷酸(AMP)、腺苷二磷酸(ADP)及腺苷三磷酸(ATP)。ATP中的特殊键：磷酸与核糖之间通过磷酯键连接，磷酸与磷酸之间形磷酸酐键。ATP的水解过程的能量变化【介绍归纳】二、核酸的结构【提问】请同学们观察DNA分子与RNA分子的结构，观察它们分别具有什么特点？DNA：DNA由两条多聚核苷酸链组成，且两条链平行盘绕，形成双螺旋结构。RNA：RNA由一条多聚核苷酸链组成，一般呈单链状结构。【总结归纳】DNA的结构特点(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。【思考讨论2】请仔细观察两条多聚核苷酸链之间的连接方式，分析碱基互补配对原则背后的结构因素？【总结归纳】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。【新知讲解】三、核酸的生物功能DNA的生物功能——记录和储存遗传信息RNA的生物功能——传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息【介绍】我国在核酸研究中的成绩(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，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。【解释】核酸检测原理有助于提高疾病诊断和治疗水平，促进医学、农业等的发展。 观看图片，联系生物知识。分析水解过程中有机物结构简式的变化。理解，总结水解过程的变化。整合水解过程，绘制思维导图。完成习题的回答。交流讨论，总结表达。交流讨论，总结表达。对比结构，分析交流。阅读材料，了解相关内容。 学科融合，联系生物知识，认识核酸的生理功能。从核酸逐级水解的产物中，初步认识核酸和核苷酸、核苷、磷酸、戊糖、碱基的关系，了解组成核糖核酸和脱氧核糖核酸的异同，分析磷酸、戊糖和碱基的分子结构特点。从化学键等微观角度认识核酸的形成。基于前面所学的官能团性质及成键、断键规律，梳理核酸分子的形成和水解过程。进一步认识到磷酸酯键与磷酸酐键的形成和断裂，使其从化学键的微观角度认识生命体内能量变化的本原。从结构角度，对比 认识单链结构中存在的磷酯键，理解两条单链通过氢键进行碱基互补配对的原理。引导学生认识人工合成核酸的意义，认识化学科学在生命科学发展中所起的作用。
课堂练习 1. 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2. 下列有关核酸的叙述中，正确的是（ ）A. 除病毒外，一切生物都有核酸存在B. 核酸是由C、H、O、P、N等元素组成的小分子有机物C. 核酸是生物的遗传物质D. 组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸3. 如图为糖类概念图，下列说法不正确的是( )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 回答问题 检测、巩固课堂所学知识。
课堂小结
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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