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(共32张PPT)
第四章 生物大分子
第三节 核酸
环节一：联系生活，了解核酸及其重要意义
核酸的发现
核酸
——遗传信息的携带者
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。
核酸的检测原理
环节一：联系生活，了解核酸及其重要意义
核酸的检测原理
环节一：联系生活，了解核酸及其重要意义
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。
研究核酸的重要意义
环节一：联系生活，了解核酸及其重要意义
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
环节一：联系生活，了解核酸检测原理
研究核酸的重要意义
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。
DNA 指纹鉴定
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
核酸概述
核酸因其最早在细胞核中发现，并具有酸性，而得名。
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。
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
核酸的分类
天然的核酸
绝大多数生物体的遗传物质
少数生物体的遗传物质
脱氧核糖核酸(DNA)
核糖核酸(RNA)
主要分布在细胞核中
主要分布在细胞质中
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。
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
核酸的组成
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。
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。
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
核酸的形成——DNA
脱氧核糖核酸(DNA)结构
戊糖
（五碳糖）
脱氧核糖
含N碱基
A G
C T
磷酸
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
核酸的形成——RNA
戊糖
（五碳糖）
核糖
含N碱基
A G
C U
磷酸
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
核酸的形成
戊糖
碱基
缩合
水解
核苷
磷酸
缩合
水解
核苷酸
缩合聚合
水解
核酸
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
核酸的形成
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
DNA与RNA结构的区别与共性
组成 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
磷酸 都含有 戊糖（五碳糖） 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)
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
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
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
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。
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
资料卡片——腺苷三磷酸(ATP)
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。
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
资料卡片——腺苷三磷酸(ATP)
ATP
ADP
AMP
释放能量
释放能量
吸收能量
吸收能量
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
DNA的形成过程
－H2O
－H2O
－H2O
碱基互补配对
平行盘绕
DNA双螺旋
DNA单链
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
DNA的结构特点
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。
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。
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
DNA的结构特点
(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。如下图所示是碱基互补配对时形成氢键的示意图，图中的虚线表示氢键。
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
RNA的形成过程
RNA
－H2O
－H2O
－H2O
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
RNA的结构特点
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)。
RNA分子一般呈单链状结构，比DNA分子小得多。
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
DNA分子的多聚核苷酸链中，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于蛋白质的哪些部分。
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。
环节一：联系生活，了解核酸检测原理
(基因)
生物体遗传信息的载体
核酸：
DNA：
RNA：
决定生物体的性状
DNA
复制
参与遗传信息的传递
核酸的生物功能
环节二：微观探析，探究核酸的组成及结构
核酸的生物功能
我国在核酸研究中的成绩
合成酵母丙氨酸
转移核糖核酸
人类基因组计划
水稻基因组图谱
归纳总理
环节四：归纳整理，练习巩固
核苷酸
核酸
水解
缩合聚合
RNA单链状结构
DNA双螺旋结构
碱基互补配对原则
多聚核苷酸链
氢键作用
形成
磷酯键
缩合聚合
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
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
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
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
D
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
3.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
B
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
4.DNA复制是按半保留方式进行的。如果一个完全放射标记的双链DNA分子在不含有放射标记的溶液中,进行两轮复制。如此产生的4个DNA分子的放射活性将会出现( )
A.半数分子没有放射性
B.所有分子都有放射性
C.半数分子的两条链都有放射性
D.—个分子的两条链都有放射性
A
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