4.3 核酸（教学课件） 高中化学人教版（2019）选修三(共20张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.3 核酸（教学课件） 高中化学人教版（2019）选修三(共20张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-07-28 20:47:00 | ||
图片预览
文档简介
(共20张PPT)
高二化学
第五章生物大分子
第三节核酸
新人教化学选择性必修3《有机化学基础》
【问题导入】
为什么核酸检测可以判断是否携带新冠病毒 核酸具有什么样的秘密
新型冠状病毒肺炎核酸检测，可以检测是否有存活 的新冠病毒，即检测病毒的特定核酸序列，表 明病
毒在复制。
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。
新冠抗原
检测试剂盒
15分钟快速出值
检测灵敏15分钟出结果
【学习任务一】认识核酸的组成
核酸是一种生物大分子，相对分子质量可达上百万。通过分析核酸的水解
核酸可以看作磷酸、戊糖_和_碱其通过一定方式结合而成的生物大分子。
1.戊糖
戊糖是核糖或脱氧核糖，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)
脱氧核糖
核酸(DNA)
核糖核酸 (RNA)
根据DNA提供的
信息控制体内蛋 白质的合成
生物体遗传
信息的载体
细胞质
作用
主要存在
主要存在
细胞核
按 组 成
核 酸
作用
2.碱基
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)四种。
DNA中的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞 嘧 啶(C)和胸腺嘧啶(T) 四种。 碱基的名称(符号)和结构简式
NH
腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶(T) 胞嘧啶(C)
N
N
H
NH
N
0
缩合
之核苷\缩合
水解 核苷酸 磷酸，水解
缩合聚合
水解
戊糖) 碱基
3.核酸的合成和水解
核酸
【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。
N
N
N
CH
H
0
HO
OH
磷酸
HO-CH 0
H
H
OH
H H
OH OH
腺嘌呤核苷酸
N
N
H
H OH
NH
N
N
碱 基
碱 基
戊 糖
戊糖
腺嘌呤核苷
NH
资料卡片：腺苷三磷酸(ATP)
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
ATP ADP
图4-16 生物体内的ATP-ADP循环示意图
吸收能量
【学习任务二】认识核酸的结构
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。
图4-18 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)
图4-17 脱氧核糖核酸(DNA) 的结构示意图
RNA: 单链状结构(一般)
碱基互补配对原则
碱基互补配对原则是碱基间的一种一一对应的关系，在DNA或某 些双链RNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA 两条链之间的距离保持不变，使得碱基配对必须遵循一定的规律，这 就是腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T) 配对[在RNA 中腺嘌呤(A)与尿嘧啶 (U)配对],鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对。
外侧：脱氧核糖与磷酸交 螺多聚核 替连接
苷酸链 内侧：碱基，两条链上的
碱基通过氢键作用
DNA: 双
核酸结构旋结构
核酸的结构特点
【思考与讨论】DNA 分子的多聚核苷酸中，核苷酸之间通过磷脂键连接。
请类比蛋白质的结构，指出DNA 分子、核苷酸和磷脂键分别对应蛋白质的 哪些部分
蛋白质、氨基酸、肽键
【学习任务三】认识核酸的生物功能
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：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成果：
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。对核酸的结构和生物功能 的研究，将使人们深入认识生命活动规律，更好地利用生物资源，有助于提高 疾病诊断和治疗水平，促进医学、农业等的发展。
聚合酶链反应(polymerase chain reaction,
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扩增儿百万倍。人 体毛发、血液和古生物残骸中的痕量DNA, 都能通过这项技术加以扩增，以便在检测后
获得相关的生物学信息。目前，自动化PCR
仪已经出现，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。
科学 ·技术 ·社会
聚合酶链反应
核酸检测的重要环节
【学习评价】教材P 122
2.结合图4-17和图4-19,分析DNA分子的结构，回答下列问题。
(1)DNA分子是由几条多聚核苷酸链组成的 具有怎样的空间结构
(2)DNA 的基本结构单元核苷酸由哪几类物质组成 分别对应于图4-19中 DNA分子的哪一部分
(3)DNA 分子中含有哪几种碱基 它们是如何相互作用进行配对的
参考答案
(1)由两条多聚核苷酸链组成，具有双螺旋结构。
(2)脱氧核糖、磷酸、碱基；在图4-19中，脱氧核糖和磷酸交替连接，排列 在外侧，碱基互补配对，排列在内侧。
(3)腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶；碱基之间通过氢键相互作用，进 行互补配对。
3.右图是某地的一处雕塑，艺术地展现了DNA分子的双螺
旋结构。请分析该图中的蓝色球体、五边形、红色与绿色 的六边形、橙色与浅蓝色的多边形分别可能代表DNA分子 中的哪一部分，DNA分子中的氢键和磷酯键对应于雕塑中 的哪一部分。
蓝色球体代表磷酸，五边形代表脱氧核糖，红色和绿色 六边形代表嘧啶，橙色和浅蓝色多边形代表嘌呤。氢键 对应内侧碱基之间的连线，磷酯键对应外侧的球体和五 边形之间的连线。
4.某种海洋生物的DNA 分子中，腺嘌呤的数量约占碱基总数的
32%,则胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶的数量占碱基总数的百分比分别 为 、
[解析] DNA 分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤与胞嘧啶 配对。
[答案] 32%18%18%
5.核酸是细胞内携带遗传信息的物质，以下关于DNA 与 RNA
特点的比较，叙述正确的是( ) B
A. 在细胞内存在的主要部位相同
B. 所含的五碳糖不同
C. 核苷酸之间的连接方式不同
D. 所含的碱基相同
6. (2021 ·唐山高二检测)冠状病毒(如图)由蛋白质和核酸组成，核酸由核苷酸组成。
核苷酸的单体由五碳糖、磷酸基和含氮碱基构成。下列说法错误的是 ( D )
Spike protein(S)
刺突蛋白
RNA
A.蛋白质和核酸均是高分子化合物
B.NaClO 溶液用作消毒剂，是因为NaCl0 能使病毒蛋白变性
C. 蛋白质中含C 、H 、O 、N 等元素
D.五碳糖(C H O )与葡萄糖互为同系物
(1)a 的名称为_核糖核酸 ;DNA水解得到_4 种碱基。
(2)小麦种子中的储能物质c是 淀 粉 _,促进人体胃肠蠕动的物质c是 ●
(3)两个氨基酸发生脱水缩合反应时，产物是 水 _和二肽 _ _,肽键的结构简式
0
是 -C—NH—
7.如图是关于生物大分子的概念图。据图回答下列问题。
有 机
分为 糖类
单糖、二
糖和c
核酸种类
组成
单位
纤维素
DNA
a
氨基酸
化 合 物
b
高二化学
第五章生物大分子
第三节核酸
新人教化学选择性必修3《有机化学基础》
【问题导入】
为什么核酸检测可以判断是否携带新冠病毒 核酸具有什么样的秘密
新型冠状病毒肺炎核酸检测，可以检测是否有存活 的新冠病毒，即检测病毒的特定核酸序列，表 明病
毒在复制。
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。
新冠抗原
检测试剂盒
15分钟快速出值
检测灵敏15分钟出结果
【学习任务一】认识核酸的组成
核酸是一种生物大分子，相对分子质量可达上百万。通过分析核酸的水解
核酸可以看作磷酸、戊糖_和_碱其通过一定方式结合而成的生物大分子。
1.戊糖
戊糖是核糖或脱氧核糖，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)
脱氧核糖
核酸(DNA)
核糖核酸 (RNA)
根据DNA提供的
信息控制体内蛋 白质的合成
生物体遗传
信息的载体
细胞质
作用
主要存在
主要存在
细胞核
按 组 成
核 酸
作用
2.碱基
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)四种。
DNA中的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞 嘧 啶(C)和胸腺嘧啶(T) 四种。 碱基的名称(符号)和结构简式
NH
腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 尿嘧啶(U) 胸腺嘧啶(T) 胞嘧啶(C)
N
N
H
NH
N
0
缩合
之核苷\缩合
水解 核苷酸 磷酸，水解
缩合聚合
水解
戊糖) 碱基
3.核酸的合成和水解
核酸
【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。
N
N
N
CH
H
0
HO
OH
磷酸
HO-CH 0
H
H
OH
H H
OH OH
腺嘌呤核苷酸
N
N
H
H OH
NH
N
N
碱 基
碱 基
戊 糖
戊糖
腺嘌呤核苷
NH
资料卡片：腺苷三磷酸(ATP)
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
ATP ADP
图4-16 生物体内的ATP-ADP循环示意图
吸收能量
【学习任务二】认识核酸的结构
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。
图4-18 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)
图4-17 脱氧核糖核酸(DNA) 的结构示意图
RNA: 单链状结构(一般)
碱基互补配对原则
碱基互补配对原则是碱基间的一种一一对应的关系，在DNA或某 些双链RNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA 两条链之间的距离保持不变，使得碱基配对必须遵循一定的规律，这 就是腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T) 配对[在RNA 中腺嘌呤(A)与尿嘧啶 (U)配对],鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对。
外侧：脱氧核糖与磷酸交 螺多聚核 替连接
苷酸链 内侧：碱基，两条链上的
碱基通过氢键作用
DNA: 双
核酸结构旋结构
核酸的结构特点
【思考与讨论】DNA 分子的多聚核苷酸中，核苷酸之间通过磷脂键连接。
请类比蛋白质的结构，指出DNA 分子、核苷酸和磷脂键分别对应蛋白质的 哪些部分
蛋白质、氨基酸、肽键
【学习任务三】认识核酸的生物功能
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：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成果：
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。对核酸的结构和生物功能 的研究，将使人们深入认识生命活动规律，更好地利用生物资源，有助于提高 疾病诊断和治疗水平，促进医学、农业等的发展。
聚合酶链反应(polymerase chain reaction,
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扩增儿百万倍。人 体毛发、血液和古生物残骸中的痕量DNA, 都能通过这项技术加以扩增，以便在检测后
获得相关的生物学信息。目前，自动化PCR
仪已经出现，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。
科学 ·技术 ·社会
聚合酶链反应
核酸检测的重要环节
【学习评价】教材P 122
2.结合图4-17和图4-19,分析DNA分子的结构，回答下列问题。
(1)DNA分子是由几条多聚核苷酸链组成的 具有怎样的空间结构
(2)DNA 的基本结构单元核苷酸由哪几类物质组成 分别对应于图4-19中 DNA分子的哪一部分
(3)DNA 分子中含有哪几种碱基 它们是如何相互作用进行配对的
参考答案
(1)由两条多聚核苷酸链组成，具有双螺旋结构。
(2)脱氧核糖、磷酸、碱基；在图4-19中，脱氧核糖和磷酸交替连接，排列 在外侧，碱基互补配对，排列在内侧。
(3)腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶；碱基之间通过氢键相互作用，进 行互补配对。
3.右图是某地的一处雕塑，艺术地展现了DNA分子的双螺
旋结构。请分析该图中的蓝色球体、五边形、红色与绿色 的六边形、橙色与浅蓝色的多边形分别可能代表DNA分子 中的哪一部分，DNA分子中的氢键和磷酯键对应于雕塑中 的哪一部分。
蓝色球体代表磷酸，五边形代表脱氧核糖，红色和绿色 六边形代表嘧啶，橙色和浅蓝色多边形代表嘌呤。氢键 对应内侧碱基之间的连线，磷酯键对应外侧的球体和五 边形之间的连线。
4.某种海洋生物的DNA 分子中，腺嘌呤的数量约占碱基总数的
32%,则胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶的数量占碱基总数的百分比分别 为 、
[解析] DNA 分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤与胞嘧啶 配对。
[答案] 32%18%18%
5.核酸是细胞内携带遗传信息的物质，以下关于DNA 与 RNA
特点的比较，叙述正确的是( ) B
A. 在细胞内存在的主要部位相同
B. 所含的五碳糖不同
C. 核苷酸之间的连接方式不同
D. 所含的碱基相同
6. (2021 ·唐山高二检测)冠状病毒(如图)由蛋白质和核酸组成，核酸由核苷酸组成。
核苷酸的单体由五碳糖、磷酸基和含氮碱基构成。下列说法错误的是 ( D )
Spike protein(S)
刺突蛋白
RNA
A.蛋白质和核酸均是高分子化合物
B.NaClO 溶液用作消毒剂，是因为NaCl0 能使病毒蛋白变性
C. 蛋白质中含C 、H 、O 、N 等元素
D.五碳糖(C H O )与葡萄糖互为同系物
(1)a 的名称为_核糖核酸 ;DNA水解得到_4 种碱基。
(2)小麦种子中的储能物质c是 淀 粉 _,促进人体胃肠蠕动的物质c是 ●
(3)两个氨基酸发生脱水缩合反应时，产物是 水 _和二肽 _ _,肽键的结构简式
0
是 -C—NH—
7.如图是关于生物大分子的概念图。据图回答下列问题。
有 机
分为 糖类
单糖、二
糖和c
核酸种类
组成
单位
纤维素
DNA
a
氨基酸
化 合 物
b