資源簡介

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第三節 核酸
人教版選擇性必修三 第四章 生物大分子
教學目標
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，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。
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互補配對原理，形成對DNA雙螺旋空間結構的整體認知；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，發展宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養。
3. 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。
新知導入
我們常做的核酸檢測中的“核酸”究竟是什么？
新知導入
你知道核酸檢測的原理是什么嗎？
新知講解
核酸檢測原理
新知講解
一、核酸的組成
天然的核酸根據其組成中所含戊糖的不同，分為脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
DNA
RNA
戊糖在哪里？
新知講解
戊糖
（五碳糖）
核糖
含N堿基
A G
C U
磷酸
新知講解
水解
酶
核苷酸
（腺嘌呤核苷酸）
核酸
（核糖核酸，RNA）
一、核酸的組成
1.核酸的概念：
核酸是由許多核苷酸單體形成的聚合物。
新知講解
這是什么類型的官能團？
磷酯鍵
酶
水解
磷酸
水解
酶
核苷酸進一步水解得到磷酸和核苷。
一、核酸的組成
腺嘌呤核苷酸
腺嘌呤核苷
新知講解
已知：氨基能與羧基或羥基發生脫水縮合，請找出斷鍵處。
水解
酶
水解
酶
戊糖
生物體中，單糖以環狀結構形式存在
堿基
核苷繼續水解得到戊糖和堿基。
一、核酸的組成
腺嘌呤核苷
腺嘌呤
核糖
新知講解
戊糖是區分DNA和RNA的重要依據。
兩種戊糖的區別是什么？他們名稱的由來是？
核糖
（存在于RNA中）
脫氧核糖
（存在于DNA中）
名稱由來：依據2號碳原子上是否連有氧原子
一、核酸的組成
新知講解
一、核酸的組成
觀察結構式，堿基的共同點是：
均為含氮雜環有機化合物。
DNA
RNA
歸納總結
核酸
核苷酸
核苷
磷酸
戊糖
堿基
核酸的基本單元：磷酸、戊糖、堿基
縮合
縮合
縮合
聚合
新知講解
【思考與討論1】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。
戊糖
堿基
堿基
戊糖
磷酸
資料卡片
腺嘌呤核苷中的核糖羥基與磷酸反應，可形成腺苷酸(AMP)、腺苷二磷酸(ADP)及腺苷三磷酸(ATP)。
ATP中的特殊鍵：磷酸與核糖之間通過磷酯鍵連接，磷酸與磷酸之間形磷酸酐鍵。
腺苷三磷酸
腺苷三磷酸
腺苷二磷酸
ATP的水解過程的能量變化
新知講解
ATP
ADP
AMP
釋放能量
釋放能量
吸收能量
吸收能量
新知講解
二、核酸的結構
請同學們觀察DNA分子與RNA分子的結構，觀察它們分別具有什么特點？
DNA：
DNA由兩條多聚核苷酸鏈組成，且兩條鏈平行盤繞，形成雙螺旋結構。
RNA：
RNA由一條多聚核苷酸鏈組成，一般呈單鏈狀結構。
RNA
DNA
堿基
糖-磷酸螺旋
新知講解
新知講解
(1) DNA分子由兩條多聚核苷酸鏈組成，兩條鏈平行盤繞，形成雙螺旋結構。
(2) 每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，堿基排列在內側。
(3) 兩條鏈上的堿基通過氫鍵作用，腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對，鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對，結合成堿基對，遵循堿基互補配對原則。
DNA的結構特點
新知講解
【思考討論2】請仔細觀察兩條多聚核苷酸鏈之間的連接方式，分析堿基互補配對原則背后的結構因素？
腺嘌呤（A）與
胸腺嘧啶（T）配對
鳥嘌呤（G）與
胞嘧啶（C）配對
堿基之間的氫鍵具有固定的數目
DNA兩條鏈之間的距離保持一致
堿基互補配對原則
①
②
新知講解
RNA的結構特點
（1）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：
核糖替代了脫氧核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。
（2）RNA分子一般呈單鏈狀結構，比DNA分子小得多。
新知講解
三、核酸的生物功能
DNA的生物功能——記錄和儲存遺傳信息
新知講解
RNA的生物功能——傳遞、翻譯和表達DNA所攜帶的遺傳信息
三、核酸的生物功能
延伸拓展
(1) 1981年，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。
(2) 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。
(3) 2002年，我國科學家完成了水稻基因組圖譜的繪制。
我國在核酸研究中的成績
延伸拓展
人體
識別

新冠病毒
核酸檢測原理
獲取
病毒的RNA
全基因組序列
對比
其他物種
找出
病毒的RNA
特異序列
有助于提高疾病診斷和治療水平，促進醫學、農業等的發展。
課堂練習
1. DNA與RNA完全水解后產物的特點是（ ）
A. 部分堿基相同，戊糖相同
B. 部分堿基不同，戊糖不同
C. 堿基相同，戊糖不同
D. 堿基不同，戊糖相同
B
課堂練習
2. 下列有關核酸的敘述中，正確的是（ ）
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等元素組成的小分子有機物
C. 核酸是生物的遺傳物質
D. 組成核酸的基本單位是脫氧核苷酸
C
課堂練習
3. 如圖為糖類概念圖，下列說法不正確的是(　　)
A. 若某種單糖A為果糖，則物質①是蔗糖
B. 若③是綠色植物光合作用的產物，則③是淀粉
C. 若構成物質②的堿基有胸腺嘧啶，則某種單糖A為核糖
D. 若④是腺嘌呤核糖核苷酸，則它可參與ATP的組成
C
課堂總結
水解
水解
水解
縮合聚合
縮合
縮合
形成
磷酯鍵
縮合聚合
堿基互補配對原則
氫鍵作用
謝謝
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人教版選擇性必修三4.3《核酸》教學設計
課題 《核酸》 單元 第四章第三節 學科 化學 年級 高二
教材分析 《核酸》選自人教版選擇性必修3 第四章 第三節。根據《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》，對本節內容要求如下。內容要求（1）了解脫氧核糖核酸、核糖核酸的結構特點和生物功能；（2）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。學業要求（1）能辨識核糖核酸、脫氧核糖核酸中的磷酯鍵，能基于氫鍵分析堿基的配對原理；（2）能說明核糖核酸、脫氧核糖核酸對于生命遺傳的意義。在高中生物課中學生已經學習了DNA雙螺旋結構，以及選擇性必修2“物質結構與性質”教材“氫鍵”的內容和選擇性必修3“有機化學基礎”“脫水”和“水解”相關內容，為本節介紹核酸的結構奠定了知識基礎。因此，本節教材和教學主要從化學角度分析核酸獨特結構的形成原因，通過圖4-19展現氫鍵在DNA形成過程中的作用。教材中的“思考與討論”欄目讓學生通過類比的方法，借助第二節學習的蛋白質、氨基酸和肽鍵來認識DNA、核苷酸和磷酯鍵，進一步鞏固學生對核酸組成和結構的認識。
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，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。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互補配對原理，形成對DNA雙螺旋空間結構的整體認知；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，發展宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養。3. 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。
重點 核酸的組成和結構
難點 DNA的分子結構
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 【情景創設】我們常做的核酸檢測中的“核酸”究竟是什么？你知道核酸檢測的原理是什么嗎？ 討論核酸的檢測原理。 創設情境，拉近學生和課堂知識的距離。
講授新課 【介紹概念】一、核酸的組成天然的核酸根據其組成中所含戊糖的不同，分為脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。【展示】RNA的分子結構1.核酸的概念：核酸是由許多核苷酸單體形成的聚合物。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。戊糖是區分DNA和RNA的重要依據。堿基的共同點是：均為含氮雜環有機化合物?！究偨Y歸納】核酸的結構核酸的基本單元：磷酸、戊糖、堿基【思考與討論1】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?！狙由焱卣埂肯佘杖姿嵯汆堰屎塑罩械暮颂橇u基與磷酸反應，可形成腺苷酸(AMP)、腺苷二磷酸(ADP)及腺苷三磷酸(ATP)。ATP中的特殊鍵：磷酸與核糖之間通過磷酯鍵連接，磷酸與磷酸之間形磷酸酐鍵。ATP的水解過程的能量變化【介紹歸納】二、核酸的結構【提問】請同學們觀察DNA分子與RNA分子的結構，觀察它們分別具有什么特點？DNA：DNA由兩條多聚核苷酸鏈組成，且兩條鏈平行盤繞，形成雙螺旋結構。RNA：RNA由一條多聚核苷酸鏈組成，一般呈單鏈狀結構。【總結歸納】DNA的結構特點(1) DNA分子由兩條多聚核苷酸鏈組成，兩條鏈平行盤繞，形成雙螺旋結構。(2) 每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，堿基排列在內側。(3) 兩條鏈上的堿基通過氫鍵作用，腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對，鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對，結合成堿基對，遵循堿基互補配對原則?！舅伎加懻?】請仔細觀察兩條多聚核苷酸鏈之間的連接方式，分析堿基互補配對原則背后的結構因素？【總結歸納】RNA的結構特點（1）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：核糖替代了脫氧核糖，尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。（2）RNA分子一般呈單鏈狀結構，比DNA分子小得多?！拘轮v解】三、核酸的生物功能DNA的生物功能——記錄和儲存遺傳信息RNA的生物功能——傳遞、翻譯和表達DNA所攜帶的遺傳信息【介紹】我國在核酸研究中的成績(1) 1981年，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。(2) 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。(3) 2002年，我國科學家完成了水稻基因組圖譜的繪制?！窘忉尅亢怂釞z測原理有助于提高疾病診斷和治療水平，促進醫學、農業等的發展。 觀看圖片，聯系生物知識。分析水解過程中有機物結構簡式的變化。理解，總結水解過程的變化。整合水解過程，繪制思維導圖。完成習題的回答。交流討論，總結表達。交流討論，總結表達。對比結構，分析交流。閱讀材料，了解相關內容。 學科融合，聯系生物知識，認識核酸的生理功能。從核酸逐級水解的產物中，初步認識核酸和核苷酸、核苷、磷酸、戊糖、堿基的關系，了解組成核糖核酸和脫氧核糖核酸的異同，分析磷酸、戊糖和堿基的分子結構特點。從化學鍵等微觀角度認識核酸的形成?；谇懊嫠鶎W的官能團性質及成鍵、斷鍵規律，梳理核酸分子的形成和水解過程。進一步認識到磷酸酯鍵與磷酸酐鍵的形成和斷裂，使其從化學鍵的微觀角度認識生命體內能量變化的本原。從結構角度，對比 認識單鏈結構中存在的磷酯鍵，理解兩條單鏈通過氫鍵進行堿基互補配對的原理。引導學生認識人工合成核酸的意義，認識化學科學在生命科學發展中所起的作用。
課堂練習 1. DNA與RNA完全水解后產物的特點是（ ）A. 部分堿基相同，戊糖相同B. 部分堿基不同，戊糖不同C. 堿基相同，戊糖不同D. 堿基不同，戊糖相同2. 下列有關核酸的敘述中，正確的是（ ）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等元素組成的小分子有機物C. 核酸是生物的遺傳物質D. 組成核酸的基本單位是脫氧核苷酸3. 如圖為糖類概念圖，下列說法不正確的是(　　)A. 若某種單糖A為果糖，則物質①是蔗糖B. 若③是綠色植物光合作用的產物，則③是淀粉C. 若構成物質②的堿基有胸腺嘧啶，則某種單糖A為核糖D. 若④是腺嘌呤核糖核苷酸，則它可參與ATP的組成 回答問題 檢測、鞏固課堂所學知識。
課堂小結
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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