4.3 核酸课件(共31张PPT)2023-2024学年高二化学人教版(2019)选择性必修3

(共31张PPT)
第四章　生物大分子
第三节　核酸
聚合酶链反应(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仪可以快速进行核酸检测，广泛应用于传染病、遗传病和恶性肿瘤的诊断，以及司法鉴定和考古研究等领域。
新冠病毒检测原理——实时荧光RT-PCR
对核酸的结构和生物功能的研究，使人类能够深入认识生命活动规律，更好利用生物资源，提高疾病诊断治疗水平，促进医学、农业等的发展。
我国在核酸的研究中取得了令人瞩目的成绩。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。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。
中科院上海生化所研究人员正对酵母丙氨酸转移核糖核酸合成品进行生物活力测定
学习任务
核酸的组成
核酸的结构
核酸的生物功能
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。
一、核酸的组成
(1)脱氧核糖核酸(DNA)：绝大多数生物体的遗传物质，主要分布在细胞核中。
1．核酸的分类
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。
天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同，分为两类：
(2)核糖核酸(RNA)：少数生物体的遗传物质，主要分布在细胞质中。
【核酸的水解产物示意图 】
分析核酸水解产物可以认识到：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。
具有碱性的杂环有机化合物
2．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脱氧核糖核苷酸——4种
DNA
形成
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T)
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
尿嘧啶(U)
②核糖核苷酸——4种
RNA
形成
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
【思考与讨论】
(3)核酸的形成
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。其中的戊糖是核糖或脱氧核糖，它们均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)。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：
资料卡片
腺苷三磷酸(ATP)
腺嘌呤核苷中核糖的羟基继续与磷酸反应，可形成磷酸酯(AMP，腺嘌呤核苷酸，又称腺苷酸)、二磷酸酯(ADP，腺苷二磷酸)及三磷酸酯(ATP，腺苷三磷酸)。ATP逐步水解可以生成ADP和AMP。
ATP是细胞生命活动所需能量的直接来源，也是生物体内重要的能量转换中间体。
资料卡片
生物体内的ATP-ADP循环示意图
ATP分子中的磷酸与核糖之间通过磷酯键连接，磷酸与磷酸之间则形成磷酸酐键。磷酸酐键在ATP水解时会发生断裂，整个水解过程可释放较多能量供生物体使用，因此也被称为高能磷酸键。植物光合作用和动物体内食物氧化分解提供的能量，则可使ADP与磷酸重新反应合成ATP。
二、核酸的结构
DNA的结构十分复杂。直到1953年，科学家在深入研究DNA晶体X射线衍射数据的基础上，提出了DNA分子的双螺旋结构模型。
DNA分子的扫描隧道显微镜照片(不同的颜色代表相对高度，暖色较高，冷色较低)
脱氧核糖核酸(DNA)的结构示意图
1．DNA分子的双螺旋结构
(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。
碱基互补配对时形成氢键的示意图(蓝色虚线表示氢键)
(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。
2．RNA分子的结构
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。
DNA分子 蛋白质分子
核苷酸 氨基酸
磷酯键 肽键
【思考与讨论】
三、核酸的生物功能
核酸是生物体遗传信息的载体
1．DNA的生物功能
(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)基因作用：DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列性状。
2．RNA的生物功能
参与遗传信息的传递过程。
3．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。
核酸携带的遗传信息通过DNA复制被精确地传递给下一代，通过控制蛋白质的合成来影响生物体的性状。
知识网络
1.2020年的春节期间，新冠病毒肆虐。因为核酸是生命的基础物质，是病毒的“身份证”，所以患者的确诊需要病毒的核酸检验。以下关于核酸的论述正确的是( )
A.核酸是核蛋白的非蛋白部分，也是由氨基酸残基组成的
B.核酸水解产物中含有磷酸、葡萄糖和碱基
C.核酸、核苷酸都是高分子化合物
D.核酸有核糖核酸和脱氧核糖核酸两类，对蛋白质的合成和生物遗传起重要作用
D
学习评价
2.核酸检测对防疫新冠肺炎意义重大。如图1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2，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(C5H10O4)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C4H5N3O，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
学习评价
D
3.下列哪种碱基只存在于RNA中而不存在于DNA中( )
A.尿嘧啶 B.腺嘌呤
C.胞嘧啶 D.鸟嘌呤
学习评价
A
4.下列缩合产物或水解产物不正确的是( )
A.核苷酸的缩合聚合产物为核酸
B.戊糖与碱基的缩合产物为核苷酸
C.核苷酸的水解产物为核苷与磷酸
D.核酸的最终水解产物为戊糖、碱基和磷酸
学习评价
B
5.如图表示不同化学元素所组成的生命大分子及其水解产物，以下说法错误的是( )
A.若①为某种大分子的组成单位，则①最可能是氨基酸
B.若②是人体中重要的储能物质，则②可能是脂肪
C.若③为能储存遗传信息的大分子物质，则③一定是DNA
D.若④能够作为医疗注射物，则④是葡萄糖
学习评价
C
6.如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是( )
A.DNA与RNA在核苷酸上的不同点只有②方面
B.如果②为核糖，则③有4种
C.③在生物体中共有8种，彻底水解的产物也有8种
D.人体内的遗传物质彻底水解会得到8种产物
学习评价
B
①维生素K4的分子式为C14H14O4
②维生素K4分子中含有2种官能团
③在酸性条件下水解，有机产物有2种
④分子中一定共平面的碳原子数为11
⑤1 mol维生素K4可与7 mol氢气加成
⑥1 mol维生素K4与氢氧化钠溶液反应，消耗NaOH的物质的量为4 mol
A.①②③　　　　B.③④⑥　　　　C.②⑤⑥　　　　D.④⑤⑥
7.维生素K4是核酸的组成成分，在体内参与RNA和DNA合成，可用来治疗肿瘤病人因化疗或放疗等引起的白细胞减少，其结构如图所示。下列有关维生素K4说法正确的是( )
学习评价
B
本节内容结束