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1、网科第三节 核酸第四章 生物大分子4.3 核酸学习目标1.了解核酸、核苷酸的组成、结构。2.能辨识核酸中的磷酯键，并能基于氢键分析碱基的配对原理。3.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。核酸与蛋白质一样，是一切生物机体不可缺少的组成部分。核酸是现代生物化学、分子生物学和医学的重要基础之一。核酸遗传信息的携带者核酸检测 核酸的发现 1868年，瑞士内科医生米歇尔（Friedrich Miescher）从外科医院包扎伤口绷带上的脓细胞核中提取到一种富含磷元素的酸性化合物，将其称为核质（nuclein）；后来他又从鲑鱼精子细胞核中分离出类似的酸性物质；随后也有人在多种组织细胞
2、中发现了这类物质的存在。新课导入是由许多核苷酸单体通过磷酸二酯磷酸二酯键键聚合成聚合聚合而成的长链而成的长链，继而继而形成具有形成具有复杂三维结构复杂三维结构的的生物大分子化合物，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。1.定义:2.组成元素：C、H、O、N、P 3.基本组成单位：核苷酸一个核苷酸=一分子（磷酸+戊糖+含氮碱基）核酸的基本单元，核苷酸一个接一个形成的聚核苷酸链就是核酸D DNANAR RNANA一、核酸的组成核糖CHCH2 2-CH-CH-CH-CH-CH-CH2 2-CHO-CHOOHOHOHOHOHOHOHOH5 4 3 2 15 4 3 2 1脱氧核
3、糖CHCH2 2-CH-CH-CH-CH-CH-CH2 2-CHO-CHOOHOHOHOHOHOH5 4 3 2 15 4 3 2 1戊糖以环状结构存在于核酸中1 15 52 23 34 41 15 52 23 34 44.分类：根据其组成中所含戊糖的不同，脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。天然的核酸脱氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)绝大多数生物体的遗传物质，主要分布在细胞核中少数生物体的遗传物质，主要分布在细胞质中 如:新冠病毒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。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。脱氧核糖DNA 核糖RNA腺
4、嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶(T）尿嘧啶(U）DNA和RNA中的碱基具有碱性的杂环有机化合物5.碱 基 腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)胸腺嘧啶(T)戊糖碱基碱基戊糖磷酸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。腺嘌呤-H2O-H2O-H2O磷酸酯键磷酸酯(AMP)腺嘌呤思考与讨论水解核苷酸磷酸缩合核苷戊糖 碱基水解缩合核酸水解缩合聚合核酸既含显酸性的磷酸基团，又含显弱碱性的碱基，通常表现为较强的酸性分析小结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
5、)。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资料卡片1.脱氧核糖核酸(DNA)DNA的结构十分复杂，直到1953年，美国分子生物学家詹姆斯沃森和英国分子生物学家弗朗西斯克里克在深入研究DNA晶体射线衍射数据的基础上，提出了DNA分子的双螺旋结构模型。双螺旋结构二、核酸的结构-H2O-H2O-H2O碱基互补配对平行盘绕DNA双螺旋DNA单链基于化学键视角认识DNA分子的形成过程酯化反应脱水缩合脱水缩合微观探析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。鸟嘌呤胞嘧啶
6、腺嘌呤胸腺嘧啶两条DNA长链通过氢键作用结合成双链结构。碱基互补配对DNADNA分子由两条多聚核苷酸组成，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链接排在外侧,碱基排列在内侧两条链上的碱基通过氢键作用，遵循碱基互补配对原则：腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对双螺旋结构A与T数目相同;G与C数目相同微观探析RNA-H2O-H2O-H2O基于化学键视角类比推理RNA分子的形成过程单链状结构微观探析RNA分子一般呈单链状结构由一条多聚核苷酸组成，形成单链状结构两条链上的碱基通过氢键作用，遵循碱基互补配对原则：腺嘌呤（A）与尿嘧啶（U）配对（两个氢键），
7、鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对（三个氢键）。每条链中的核糖和磷酸交替链接，排在外侧，碱基排列在内侧碱基碱基碱基碱基核糖核酸核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸碱基互补配对DNA微观探析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于蛋白质的哪些部分。氨基酸缩聚反应形成肽键多肽盘曲折叠蛋白质核苷酸缩聚反应形成磷酯键DNA双螺旋结构2.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思考与讨论核酸是生物体遗传信息的载体。有一定碱基排列顺序
8、的DNA片段含有特定的遗传信息，被称为基因。DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列性状。在细胞繁殖分裂过程中，会发生DNA分子的复制，传递遗传信息。RNA则主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息；根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成。没有核酸，就没有蛋白质，也就没有生命亲代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，使核酸携带的遗传信息通过DNA复制被精确地传递给下一代，并通过控制蛋白质的合成来影响生物体特定性状的发生和发育。三、核酸的生物功能对点训练对核酸的结构和生物功能
9、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四、核酸的研究及意义 DNA鉴定技术的应用提示:警方利用DNA指纹技术侦破疑难案件。DNA鉴定技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等,如千年古尸的鉴定,采用了DNA指纹技术。此外,
10、它在人类医学中被用于个体鉴别、确定亲缘关系、医学诊断及寻找与疾病连锁的遗传标记;在动物进化学中可用于探明动物种群的起源及进化过程;在物种分类中,可用于区分不同物种,也有区分同一物种不同品系的潜力。在农作物的基因定位及育种上也有非常广泛的应用。聚合酶链反应 聚合酶链反应(polymerase chain reaction,简写为 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。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 DNA 扩增和分析，广泛应用于疾病诊断、司法鉴定和考古研究等领域。科学技术社会思考与讨论分析小结(1)每一分子的核酸中都含有一分子五碳糖、一分子磷酸和一分子碱基。()(2)核酸的主要组成元素是C、H、O、N,有的含有P。()(3)脱氧核糖是完全不含氧元素的五碳糖。()(4)DNA与RNA的不同只体现在碱基种类不同。()(5)核酸是具有遗传信息的蛋白质。()(6)DNA是生物体遗传信息的载体,蛋白质合成的模板。()(7)RNA可以根据DNA提供的信息,控制蛋白质合成。()(8)组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸。()(9)核酸分为DNA和RNA，是一类含磷的高分子化合物。()对点训练正误判断：