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(共32張PPT)
第四章 生物大分子
第三節(jié) 核酸
環(huán)節(jié)一：聯(lián)系生活，了解核酸及其重要意義
核酸的發(fā)現(xiàn)
核酸
——遺傳信息的攜帶者
1868年，瑞士內(nèi)科醫(yī)生米歇爾（Friedrich Miescher）從外科醫(yī)院包扎傷口繃帶上的膿細(xì)胞核中提取到一種富含磷元素的酸性化合物，將其稱為核質(zhì)（nuclein）；后來他又從鮭魚精子細(xì)胞核中分離出類似的酸性物質(zhì)；隨后也有人在多種組織細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了這類物質(zhì)的存在。
核酸與蛋白質(zhì)一樣，是一切生物機(jī)體不可缺少的組成部分。
核酸是現(xiàn)代生物化學(xué)、分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的重要基礎(chǔ)之一。
核酸的檢測原理
環(huán)節(jié)一：聯(lián)系生活，了解核酸及其重要意義
核酸的檢測原理
環(huán)節(jié)一：聯(lián)系生活，了解核酸及其重要意義
對核酸的結(jié)構(gòu)和生物功能的研究，使人類能夠深入認(rèn)識生命活動規(guī)律，更好利用生物資源，提高疾病診斷治療水平，促進(jìn)醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等的發(fā)展。
我國在核酸的研究中取得了令人矚目的成績。1981年，我國科學(xué)
家人工合成了具有生物活性的核酸分子——酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖
核酸。1999年，我國參與了人類基因組計(jì)劃，成為參與該項(xiàng)計(jì)
劃的唯一發(fā)展中國家。2002年，我國科學(xué)家完成了水稻基因
組圖譜的繪制。
研究核酸的重要意義
環(huán)節(jié)一：聯(lián)系生活，了解核酸及其重要意義
中科院上海生化所研究人員正對酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸合成品進(jìn)行生物活力測定
環(huán)節(jié)一：聯(lián)系生活，了解核酸檢測原理
研究核酸的重要意義
核酸因其最早在細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)，并具有酸性，故而得名。天然的核酸根據(jù)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)。一系列生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,核酸是生物體遺傳信息的攜帶者,絕大多數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)是DNA,少數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)是RNA。核酸在生物體的生長、繁殖、遺傳和變異等生命現(xiàn)象中起著重要的作用。
DNA 指紋鑒定
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
核酸概述
核酸因其最早在細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)，并具有酸性，而得名。
核酸是生物體遺傳信息的攜帶者，在生物體的生長、繁殖、遺傳和變異等生命現(xiàn)象中起著重要的作用。
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
核酸的分類
天然的核酸
絕大多數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)
少數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)
脫氧核糖核酸(DNA)
核糖核酸(RNA)
主要分布在細(xì)胞核中
主要分布在細(xì)胞質(zhì)中
核酸在生物體的生長、繁殖、遺傳和變異等生命現(xiàn)象中起著重要的作用。
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
核酸的組成
核酸的基本組成單位——核苷酸
核酸是由核苷酸通過3′,5′- 磷酸二酯鍵聚合而成的長鏈，繼而形成具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的高分子化合物。
核酸的元素組成：C、H、O、N、P 。
一分子核苷酸是由一分子堿基、一分子戊糖和一分子磷酸組成的。
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
核酸的形成——DNA
脫氧核糖核酸(DNA)結(jié)構(gòu)
戊糖
（五碳糖）
脫氧核糖
含N堿基
A G
C T
磷酸
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
核酸的形成——RNA
戊糖
（五碳糖）
核糖
含N堿基
A G
C U
磷酸
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
核酸的形成
戊糖
堿基
縮合
水解
核苷
磷酸
縮合
水解
核苷酸
縮合聚合
水解
核酸
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
核酸的形成
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
DNA與RNA結(jié)構(gòu)的區(qū)別與共性
組成 脫氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
磷酸 都含有 戊糖（五碳糖） 脫氧核糖 核糖
堿基 相同 腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C) 不同 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U)
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
腺嘌呤核苷和腺嘌呤核苷酸是生產(chǎn)核酸類藥物的中間體，請?jiān)谝韵陆Y(jié)構(gòu)簡式中找出戊糖、堿基和磷酸所對應(yīng)的部分。
戊糖
堿基
堿基
戊糖
磷酸
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
資料卡片——腺苷三磷酸(ATP)
腺嘌呤核苷中核糖的羥基繼續(xù)與磷酸反應(yīng)，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(xì)胞生命活動所需能量的直接來源，也是生物體內(nèi)重要的能量轉(zhuǎn)換中間體。
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
資料卡片——腺苷三磷酸(ATP)
生物體內(nèi)的ATP-ADP循環(huán)示意圖
ATP分子中的磷酸與核糖之間通過磷酯鍵連接，磷酸與磷酸之間則形成磷酸酐鍵。磷酸酐鍵在ATP水解時會發(fā)生斷裂，整個水解過程可釋放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(nèi)食物氧化分解提供的能量，則可使ADP與磷酸重新反應(yīng)合成ATP。
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
資料卡片——腺苷三磷酸(ATP)
ATP
ADP
AMP
釋放能量
釋放能量
吸收能量
吸收能量
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
DNA的形成過程
－H2O
－H2O
－H2O
堿基互補(bǔ)配對
平行盤繞
DNA雙螺旋
DNA單鏈
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
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(jié)構(gòu)。
每條鏈中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，堿基排列在內(nèi)側(cè)。
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
(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(jié)合成堿基對，遵循堿基互補(bǔ)配對原則。如下圖所示是堿基互補(bǔ)配對時形成氫鍵的示意圖，圖中的虛線表示氫鍵。
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
RNA的形成過程
RNA
－H2O
－H2O
－H2O
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
RNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
RNA也是以核苷酸為基本構(gòu)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)。
RNA分子一般呈單鏈狀結(jié)構(gòu)，比DNA分子小得多。
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
DNA分子的多聚核苷酸鏈中，核苷酸之間通過磷脂鍵連接。請類比蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，指出DNA分子、核苷酸和磷脂鍵分別對應(yīng)于蛋白質(zhì)的哪些部分。
不同氨基酸分子中的氨基與羧基通過脫水縮合生成肽鍵，相互連接形成多肽，多肽通過盤曲折疊形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。
因此，DNA分子對應(yīng)蛋白質(zhì)分子；核苷酸是形成核酸的基本結(jié)構(gòu)單元，對應(yīng)形成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元氨基酸；磷酯鍵則與肽鍵相對應(yīng)。
環(huán)節(jié)一：聯(lián)系生活，了解核酸檢測原理
(基因)
生物體遺傳信息的載體
核酸：
DNA：
RNA：
決定生物體的性狀
DNA
復(fù)制
參與遺傳信息的傳遞
核酸的生物功能
環(huán)節(jié)二：微觀探析，探究核酸的組成及結(jié)構(gòu)
核酸的生物功能
我國在核酸研究中的成績
合成酵母丙氨酸
轉(zhuǎn)移核糖核酸
人類基因組計(jì)劃
水稻基因組圖譜
歸納總理
環(huán)節(jié)四：歸納整理，練習(xí)鞏固
核苷酸
核酸
水解
縮合聚合
RNA單鏈狀結(jié)構(gòu)
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)
堿基互補(bǔ)配對原則
多聚核苷酸鏈
氫鍵作用
形成
磷酯鍵
縮合聚合
習(xí)題追蹤
環(huán)節(jié)四：歸納整理，練習(xí)鞏固
1.2020年的春節(jié)期間，新冠病毒肆虐。因?yàn)楹怂崾巧幕A(chǔ)物質(zhì)，是病毒的“身份證”，所以患者的確診需要病毒的核酸檢驗(yàn)。以下關(guān)于核酸的論述正確的是( )
A.核酸是核蛋白的非蛋白部分，也是由氨基酸殘基組成的
B.核酸水解產(chǎn)物中含有磷酸、葡萄糖和堿基
C.核酸、核苷酸都是高分子化合物
D.核酸有核糖核酸和脫氧核糖核酸兩類，對蛋白質(zhì)的合成和生物遺傳起重要作用
D
習(xí)題追蹤
環(huán)節(jié)四：歸納整理，練習(xí)鞏固
2.核酸檢測對防疫新冠肺炎意義重大。如圖1是脫氧核糖核酸(DNA)的結(jié)構(gòu)片段，它的堿基中胞嘧啶的結(jié)構(gòu)如圖2，下列說法正確的是( )
A.脫氧核糖核酸中含有的化學(xué)鍵都是不同原子形成的極性共價鍵
B.2-脫氧核糖(C5H10O4)與葡萄糖屬于同系物，都能發(fā)生銀鏡反應(yīng)
C.胞嘧啶分子式為C4H5N3O，含有的官能團(tuán)是氨基和肽鍵
D.脫氧核糖核酸由磷酸、2-脫氧核糖和堿基通過一定方式結(jié)合而成
D
習(xí)題追蹤
環(huán)節(jié)四：歸納整理，練習(xí)鞏固
3.下列縮合產(chǎn)物或水解產(chǎn)物不正確的是( )
A.核苷酸的縮合聚合產(chǎn)物為核酸
B.戊糖與堿基的縮合產(chǎn)物為核苷酸
C.核苷酸的水解產(chǎn)物為核苷與磷酸
D.核酸的最終水解產(chǎn)物為戊糖、堿基和磷酸
B
習(xí)題追蹤
環(huán)節(jié)四：歸納整理，練習(xí)鞏固
4.DNA復(fù)制是按半保留方式進(jìn)行的。如果一個完全放射標(biāo)記的雙鏈DNA分子在不含有放射標(biāo)記的溶液中,進(jìn)行兩輪復(fù)制。如此產(chǎn)生的4個DNA分子的放射活性將會出現(xiàn)( )
A.半數(shù)分子沒有放射性
B.所有分子都有放射性
C.半數(shù)分子的兩條鏈都有放射性
D.—個分子的兩條鏈都有放射性
A
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