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核酸
核酸
第四章 生物大分子
课堂导入
生物所特有的生长和繁殖机能以及遗传与变异的特征都是核蛋白起着主要作用，其由蛋白质和核酸所组成。蛋白质是生物体用以表达各项功能的工具，而核酸是生物用来制造蛋白质的模型，没有核酸就没有蛋白质。
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。
核酸是现代生物化学、分子生物学和医学的重要基础之一。
一、核酸的组成
1.发现：
核酸因其最早在细胞核中发现，并具有酸性，故而得名。
2.分类：
天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同
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(DNA)
核糖核酸(RNA)
DNA
RNA
主要分布在细胞核中
主要分布在细胞质中
一、核酸的组成
3.组成元素：
C、H、O、N、P
4.基本单元：
核苷酸
5、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
5、核酸的水解
核苷酸
酶
水解
磷酸
核苷
酶
水解
戊糖
碱基
脱氧核糖
核糖
核酸
酶
水 解
腺嘌呤（A）
鸟嘌呤（G）
胞嘧啶（C）
胸腺嘧啶（T）
尿嘧啶（U）
一、核酸的组成
6.碱基---均为含氮杂环有机物
存在于DNA中
存在于RNA中
一、核酸的组成
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。
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
归纳小结
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)
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。
碱基
戊糖
戊糖
磷酸
碱基
【资料卡片】
腺苷三磷酸
腺苷二磷酸(ADP)
腺苷三磷酸(ATP)
腺苷酸(AMP)
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
磷酸酐键
磷酸酯键
随堂练习
1．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。下列不属于核酸组成元素的是（ ）
A．碳
B．氧
C．硫
D．磷
【答案】C
【详解】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，根据结合的物质分析得到核酸中含有C、H、O、N、P等元素，不含有硫；
随堂练习
2．下列有关核酸的叙述中错误的是
A．生物体内具有有遗传功能的大分子化合物
B．核酸包括 DNA和RNA
C．由含氮碱基、脱氧核糖和磷酸组成
D．核酸为生命之源
【答案】C
【解析】核酸包括 DNA和RNA，DNA由含氮碱基、脱氧核糖和磷酸组成，RNA由含氮碱基、核糖和磷酸组成，不能说核酸由含氮碱基、脱氧核糖和磷酸组成。
随堂练习
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
随堂练习
4、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
二、核酸的结构
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。
二、核酸的结构
1. 脱氧核糖核酸(DNA)
DNA
分子
双螺旋结构
由两条多聚核苷酸组成，两条
链________。形成双螺旋结构
每条链中的________和____交替
链接排在___侧,碱基排列在___侧
两条链上的碱基通过____作用，
_________与___________配对，
___________与__________配对，
遵循_____________原则
平行盘绕
磷酸
外
氢键
腺嘌呤(A)
胸腺嘧啶(T)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
碱基互补配对
脱氧核糖
内
二、核酸的结构
2. 核糖核酸(RNA)
碱基
碱基
核糖核酸
脱氧核糖核酸
RNA
分子
单链状结构
每条链中的_____和____交替链
接排在___侧,碱基排列在___侧
一条链上的碱基通过____作用，
_________与___________配对，
_________与________ 配对，
遵循_____________原则
核糖
磷酸
外
内
氢键
腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G)
胞嘧啶(C)
碱基互补配对
尿嘧啶(U)
由一条多聚核苷酸组成，
形成单链状结构
相对分子质量比DNA小很多
思考与讨论
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
三、核酸的生物功能
(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
①DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列性状
(2)作用：
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
2.RNA分子
RNA参与传递、翻译和表达DNA分子所携带的遗传信息。
1.DNA分子
三、核酸的生物功能
3.DNA分子的复制
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。
DNA分子复制示意图
三、核酸的生物功能
4.核酸的研究成果
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
【科学-技术-社会】聚合酶链反应
核酸检测的重要环节
【科学-技术-社会】聚合酶链反应
核酸检测技术——RT-PCR
新冠病毒RNA中的特异核酸序列
探针
碱基互补
人工合成
人体
新冠病毒
识别

随堂练习
1.判断题
(1)组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸( )
(2)核酸是具有遗传信息的蛋白质( )
(3)DNA是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板( )
(4)RNA可以根据DNA提供的信息，控制蛋白质合成( )
(5)核酸分为DNA和RNA，是一类含磷的高分子化合物( )
×
√
×
√
√
随堂练习
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
随堂练习
3.下列有关核酸的叙述中，正确的是（ ）
A.除病毒外，一切生物都有核酸存在
B.核酸是由C、H、O、P、N等元素组成的小 分子有机物
C.核酸是生物的遗传物质
D.组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸
C
随堂练习
4．脱氧核糖核酸(DNA)分子的局部结构示意图如下，它是由脱氧核糖、磷酸及碱基形成脱氧核糖核苷酸后，脱氧核糖核苷酸聚合成脱氧核糖核苷酸链进而形成的。
下列说法不正确的是( )
A．磷酸与脱氧核糖分子通过醚键结合
B．碱基分子在形成脱氧核糖核苷酸时均断N-H键
C．脱氧核糖、磷酸、碱基通过分子间脱水形成脱氧核糖核苷酸
D．碱基G与C、A与T互补配对原则的原因是氢键数目最多、结构最稳定
随堂练习
【答案】A
【详解】A．由图可知，磷酸与脱氧核糖分子通过磷酸酯键结合在一起的，A错误；
B．由图可知，碱基和脱氧核糖核苷酸是紧密相连的，它们之间通过N-糖苷键连接，则碱基分子在形成脱氧核糖核苷酸时均断N-H键，B正确；
C．碱基与脱氧核糖通过脱水缩合形成核苷，核苷分子中五碳糖上的羟基与磷酸脱水，通过磷酯键结合形成核苷酸，C正确；
D．碱基之间形成的氢键数目越多，结构越稳定，故碱基G与C、A与T互补配对原则的原因是氢键数目最多、结构最稳定，D正确；
故选A。

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