第三节 核酸-教学设计
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文档简介
教学设计
课程基本信息
学科 化学 年级 高二 学期 (春季)
课题 核酸
教学目标
1.了解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。 2.能从结构角度认识核酸分子的形成过程及水解过程（官能团和化学键角度）。 3.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。 4.认识人工合成核酸等的意义，体会化学学科在生命科学发展中所起的重要作用。
教学内容
教学重点： 1. 分析DNA基本机构之间的连接方式。 2.基于氢键分析碱基配对原理。 教学难点： 1. DNA的分子结构
教学过程
【情境导入】核酸检测是疫情防控的重要手段，检测的是病毒的核酸。核酸有什么功能？核酸化学组成是什么？核酸有什么结构特点？开展核酸研究有何意义？ 【环节一】认识核酸的分类和组成 问题1 核酸有什么生理功能？ 问题2 蛋白质的基本组成单元是氨基酸，核酸的基本组成单元是什么？ 资料卡 19世纪末20世纪初，生物化学家经过研究发现，发现DNA是由基本结构单元核苷酸形成的大分子；核苷酸是由碱基、脱氧核糖、磷酸形成的；DNA中有4种碱基，即腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。 问题3 核苷酸是如何水解成小分子的？ 问题4 戊糖是区分DNA和RNA的重要依据。两种戊糖的区别是什么，他们名称的由来是什么？ 小结 在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 问题5 以磷酸、戊糖、碱基为原料如何合成核酸？ 评价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。（1）请在以下结构简式中找出戊糖、碱基和磷酸所对应的部分。（2）形成腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸时分别如何成键的？ 分析：碱基与脱氧核糖的1号碳原子相连，形成糖苷键；磷酸与脱氧核糖的5号碳原子相连，形成磷酯键。 【过渡】20世纪50年代初，沃森和克里克致力于研究DNA的分子结构。他们深入研究DNA晶体的X射线衍射数的基础上，提出了“双螺旋结构模型”：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。 【环节二】探析核酸的结构 问题6（纵向结构） 核苷酸之间通过怎样的连接方式形成多聚核苷酸链？ 展示一条多聚核苷酸链的结构:磷酸与脱氧核糖3号碳原子上的羟基之间通过脱水形成磷酯键，将多个核苷酸连接起来形成多聚核苷酸链。脱氧核糖和磷酸，在外侧交替连接，碱基排列在内侧。 问题7 （横向结构）DNA分子中，两条多聚核苷酸链之间如何连接形成双螺旋结构？ 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。 问题8 为什么碱基间的配对方式为A配T，G配C 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。A-T、G-C的配对方式可使碱基对平行，保持DNA的双螺旋结构。 评价2 DNA分子的多聚核苷酸链中，核苷酸之间通过磷酯键连接。类比蛋白质结构，指出DNA分子、核苷酸分子、磷酯键分别对应蛋白质的哪些部分？ 分析：不同氨基酸分子中的氨基与羧基通过脱水缩合生成肽键，相互连接形成多肽，多肽通过盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。 因此，DNA分子对应蛋白质分子；核苷酸是形成核酸的基本结构单元，对应形成蛋白质的基本结构单元氨基酸；磷酯键则与肽键相对应。 评价3 结合图示，类比DNA，说出RNA的结构特点 RNA分子由一条 组成，形成 结构，相对分子质量比DNA小很多。每条链中的_____和____交替链接排在___侧,碱基排列在___侧，碱基有 。 【过渡】DNA结构的发现是20世纪最伟大的科学成果之一。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。 【环节三】感知核酸研究的意义 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。 问题解决：我们常做的核酸检测,其原理是什么呢？ 【课堂总结】
课程基本信息
学科 化学 年级 高二 学期 (春季)
课题 核酸
教学目标
1.了解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。 2.能从结构角度认识核酸分子的形成过程及水解过程（官能团和化学键角度）。 3.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。 4.认识人工合成核酸等的意义，体会化学学科在生命科学发展中所起的重要作用。
教学内容
教学重点： 1. 分析DNA基本机构之间的连接方式。 2.基于氢键分析碱基配对原理。 教学难点： 1. DNA的分子结构
教学过程
【情境导入】核酸检测是疫情防控的重要手段，检测的是病毒的核酸。核酸有什么功能？核酸化学组成是什么？核酸有什么结构特点？开展核酸研究有何意义？ 【环节一】认识核酸的分类和组成 问题1 核酸有什么生理功能？ 问题2 蛋白质的基本组成单元是氨基酸，核酸的基本组成单元是什么？ 资料卡 19世纪末20世纪初，生物化学家经过研究发现，发现DNA是由基本结构单元核苷酸形成的大分子；核苷酸是由碱基、脱氧核糖、磷酸形成的；DNA中有4种碱基，即腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。 问题3 核苷酸是如何水解成小分子的？ 问题4 戊糖是区分DNA和RNA的重要依据。两种戊糖的区别是什么，他们名称的由来是什么？ 小结 在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 问题5 以磷酸、戊糖、碱基为原料如何合成核酸？ 评价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。（1）请在以下结构简式中找出戊糖、碱基和磷酸所对应的部分。（2）形成腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸时分别如何成键的？ 分析：碱基与脱氧核糖的1号碳原子相连，形成糖苷键；磷酸与脱氧核糖的5号碳原子相连，形成磷酯键。 【过渡】20世纪50年代初，沃森和克里克致力于研究DNA的分子结构。他们深入研究DNA晶体的X射线衍射数的基础上，提出了“双螺旋结构模型”：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。 【环节二】探析核酸的结构 问题6（纵向结构） 核苷酸之间通过怎样的连接方式形成多聚核苷酸链？ 展示一条多聚核苷酸链的结构:磷酸与脱氧核糖3号碳原子上的羟基之间通过脱水形成磷酯键，将多个核苷酸连接起来形成多聚核苷酸链。脱氧核糖和磷酸，在外侧交替连接，碱基排列在内侧。 问题7 （横向结构）DNA分子中，两条多聚核苷酸链之间如何连接形成双螺旋结构？ 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。 问题8 为什么碱基间的配对方式为A配T，G配C 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。A-T、G-C的配对方式可使碱基对平行，保持DNA的双螺旋结构。 评价2 DNA分子的多聚核苷酸链中，核苷酸之间通过磷酯键连接。类比蛋白质结构，指出DNA分子、核苷酸分子、磷酯键分别对应蛋白质的哪些部分？ 分析：不同氨基酸分子中的氨基与羧基通过脱水缩合生成肽键，相互连接形成多肽，多肽通过盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。 因此，DNA分子对应蛋白质分子；核苷酸是形成核酸的基本结构单元，对应形成蛋白质的基本结构单元氨基酸；磷酯键则与肽键相对应。 评价3 结合图示，类比DNA，说出RNA的结构特点 RNA分子由一条 组成，形成 结构，相对分子质量比DNA小很多。每条链中的_____和____交替链接排在___侧,碱基排列在___侧，碱基有 。 【过渡】DNA结构的发现是20世纪最伟大的科学成果之一。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。 【环节三】感知核酸研究的意义 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。 问题解决：我们常做的核酸检测,其原理是什么呢？ 【课堂总结】