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第四章 生物大分子
核 酸
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
基的配对原理，形成对DNA双螺旋空间结构的整体认识。
3、认识人工合成核酸的意义，能说明核酸对于生命遗传的意义。
核酸的发现
核酸
——遗传信息的携带者
新冠病毒核酸检测
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中发现了这类物质的存在。
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。
DNA 指纹鉴定
1、核酸的水解
核酸
酶
水解
核苷酸
酶
水解
磷酸
核苷
酶
水解
戊糖
碱基
核酸是一种生物大分子，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。
一、核酸的组成及分类
2.核酸的分类
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）。
核糖
存在于RNA中
脱氧核糖
存在于DNA中
3.碱基
存在于DNA中
——均为含氮杂环有机物
存在于RNA中
4.核酸的组成
核酸可以看做磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子。
碱基A、G、C、U
磷酸
核糖
核糖核苷
核糖核酸
(RNA )
核糖核苷酸
水解
缩合
水解
缩合
水解
缩合
碱基A、G、C、T
磷酸
脱氧核糖
脱氧核糖核苷
脱氧核糖
核酸(DNA )
脱氧核 糖核苷酸
水解
缩合
水解
缩合
水解
缩合
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。
碱基
戊糖
戊糖
磷酸
碱基
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。
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。
资料卡片——腺苷三磷酸(ATP)
生物体内的ATP-ADP循环示意图
ATP的水解过程的能量变化：
磷酸酐键断裂释放能量，被称之为高能磷酸键
植物光合作用和动物体内食物氧化分解
ATP
ADP
AMP
释放能量
释放能量
吸收能量
吸收能量
脱氧核糖核酸和核糖核酸的异同
组成 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
磷酸 都含有 核苷 戊糖 脱氧核糖 核糖
碱基 相同 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C) 不同 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U)
1.如图是核酸的基本组成单位核苷酸的结构示意图,下列说法正确的是(　　)
A.比较组成DNA与RNA的④,只有②存在不同
B.若③是T,则④叫胸腺嘧啶脱氧核糖核酸
C.若③是尿嘧啶,则②是脱氧核糖
D.若②是脱氧核糖,则④构成的核酸是遗传物质的主要载体
D
1．DNA的双螺旋结构特点
(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。
二、核酸的结构
(3)两条链上的碱基通过氢键作用，
与 配对能形成两个氢键;
与 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
鸟嘌呤
胞嘧啶
腺嘌呤
胸腺嘧啶
2．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。
碱基
糖-磷酸
螺旋
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
形成磷酯键缩聚反应
DNA
双螺旋
结构
2.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.2-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
D
三、核酸的生物功能
核酸是生物体遗传信息的载体
基因：有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息
①DNA分子上有许多基因,决定了生物体的一系列性状
DNA的生物功能
②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的生物功能
RNA主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。
在细胞繁殖分裂过程中，会发生__________的复制
DNA分子
DNA分子的复制
中国在核酸的研究中的贡献
1981年，合成酵母丙氨酸转移核糖核酸
1999年人类基因组计划
2002年水稻基因组图谱
核酸研究的意义：
提高疾病诊断和治疗水平，促进医学、农业等的发展
【科学·技术·社会 】 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。
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。
碱基互补配对原则
核
苷
酸
磷酸
形成磷酯键
核苷
戊糖
碱基
聚合缩合
RNA单链
状结构
核酸
水解
缩合
水解
缩合
水解
缩合
DNA双螺
旋结构
多聚核
苷酸链
氢键作用
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
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
3、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
C
4.如图是关于生物大分子的概念图。据图回答下列问题。
(1)a的名称为　　　　　；DNA水解得到　　种碱基。
(2)小麦种子中的储能物质c是　　　，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　　　　和　　　　,肽键的结构简式是　　　　　　　。
核糖核酸
4
淀粉
纤维素
H2O
二肽　
—CO—NH—

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