資源簡介

第四章 生物大分子
第三節 核酸
學習目標：
1.了解脫氧核糖核酸、核糖核酸的結構特點和生物功能；知道核酸與核苷酸、戊糖、堿基、磷酸之間的關系。
2.了解DNA分子中基本結構單元之間的連接方式，能基于氫鍵分析堿基配對原理，形成對 DNA雙螺旋空間結構的整體認知。
素養目標：
1.科學態度與社會責任：認識人工合成核酸的意義，體會化學科學在生命科學發展中所起的重要作用；能說出核酸對生命遺傳的意義，培養不斷探索未知、崇尚真理的科學精神。
2.宏觀辨識與微觀探析：能辨識核糖核酸、脫氧核糖核酸中的磷酯鍵；能從結構角度認識核酸分子的形成過程及水解過程；初步學會借助宏觀實物模型認識生物大分子微觀結構的方法。
教學重、難點：脫氧核糖核酸、核糖核酸的結構特點和生物功能
教學過程：
核酸因其最早在______中發現，并具有_____，故而得名。天然的核酸根據其組成中所含_____的不同，分為脫氧核糖核酸(_____)和核糖核酸(_____)。一系列生物學實驗的結果表明，核酸是生物體_________的攜帶者，絕大多數生物體的遺傳物質是DNA ，少數生物體的遺傳物質是RNA 。核酸在生物體的_________________和_____等生命現象中起著重要的作用。
學習任務一：核酸的宏觀組成
1.核酸由許多核苷酸單體形成的聚合物,是一種生物大分子，相對分子質量可達上百萬。
2. 核酸水解生成核苷酸，核苷酸進一步水解得到磷酸和核苷，核苷繼續水解得到戊糖和堿基（如圖4-15)
3.核酸可以看作磷酸、戊糖和堿基通過一定方式結合而成的生物大分子。
4.宏觀視角看：核酸由____、_____、_____、______、_____等元素組成。
思考與討論
腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸是生產核酸類藥物的中間體，請在以下結構簡式中找出戊糖、堿基和磷酸所對應的部分。
無機酸的酯化反應：
資料卡片　　　　　　　 　　　 腺苷三磷酸
核糖可與腺嘌呤形成腺嘌呤核苷，其中核糖的羥基繼續與磷酸反應，可形成磷酸酯(AMP ，腺嘌呤核苷酸，又稱腺苷酸）、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是細胞生命活動所需能量的直接來源，也是生物體內重要的能量轉換中間體。ATP的生物學功能與其獨特的分子結構有密切關系。ATP分子中的磷酸與核糖之間通過磷酯健連接，磷酸與磷酸之問則形成磷酸酐鍵。磷酸酐鍵在ATP水解時會發生斷裂，整個水解過程可釋放出較多能量供生物體使用，因此也被稱為高能磷酸鍵。植物光合作用和動物體內食物氧化分解提供的能量，則可使ADP與磷酸重新反應合成ATP (如圖4-16　)。
學習任務二：核酸的結構
(一)DNA 的結構
1.DNA 的結構確定：1953年，科學家在深入研究 DNA 晶體___________數據的基礎上，提出了DNA分子的_______結構模型。
2.DNA 分子雙螺旋結構特點：
① DNA 分子由兩條____________組成，兩條鏈平行盤繞，形成________結構；
②每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在_____，堿基排列在______；
③兩條鏈上的堿基通過_____作用，腺票呤(A )與___________配對，鳥嘌呤(G )與__________配對，結合成堿基對，遵循堿基互補配對原則。
(二)RNA 的結構
RNA也是以核苷酸為基本構成單位，其中的戊糖和堿基與DNA中的不同，____替代了脫氧核糖，___________替代了胸腺嘧啶(T )。 RNA 分子一般呈_______結構，比DNA分子小得多。
思考與討論
DNA分子的多聚核苷酸鏈中，核苷酸之間通過磷酯鍵連接。請類比蛋白質的結構，指出DNA分子、核苷酸和磷酯鍵分別對應于蛋白質中的哪些部分。
DNA分子對應于蛋白質，核苷酸對應于氨基酸，磷酯鍵對應于肽鍵
學習任務三：核酸的生物功能
核酸是生物體遺傳信息的載體。
1.有一定堿基_________的DNA片段含有特定的遺傳信息，被稱為______。DNA分子上有許多基因，決定了生物體的一系列______。
2.RNA則主要負責_____、_____和 ____DNA所攜帶的遺傳信息。
3.核酸在細胞繁殖中的作用
細胞繁殖分裂過程中，會發生DNA分子的_____。親代DNA分子的兩條鏈解開后作為________，在酶的作用下，利用游離的_______各自合成一段與母鏈互補的_____。最后形成兩個與親代DNA完全_____的子代DNA分子，使核酸攜帶的_________通過DNA復制被精確地傳遞給下一代，并通過控制_______的合成來影響生物體_________的發生和發育。
我國在核酸的研究中也取得了令人矚目的成績。1981年，我國科學家采用有機合成與酶促合成相結合的方法，人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸轉移核糖核酸。1999年，我國參與了人類基因組計劃，成為參與該項計劃的唯一發展中國家。2002年，我國科學家完成了水稻基因組圖譜的繪制。對核酸的結構和生物功能的研究，將使人們深入認識生命活動規律，更好地利用生物資源，有助于提高疾病診斷和治療水平，促進醫學、農業等的發展
科學·技術·社會 聚合酶鏈反應
聚合酶鏈反應( polymerase chain reaction ,簡寫為 PCR )是一種在生物體外擴增 DNA 片段的重要技術，可使痕量的 DNA 擴增幾百萬倍。人體毛發、血液和古生物殘骸中的痕量DNA ，都能通過這項技術加以擴增，以便在檢測后獲得相關的生物學信息。目前，自動化 PCR 儀已經出現，可以快速進行 DNA 擴增和分析，廣泛應用于疾病診斷、司法鑒定和考古研究等領域。
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