化学选择性必修3第三节 核酸教学设计

第四章  生物大分子

第三节  核酸

学习目标：

1.了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能；知道核酸与核苷酸、戊糖、碱基、磷酸之间的关系。

2.了解DNA分子中基本结构单元之间的连接方式，能基于氢键分析碱基配对原理，形成对 DNA双螺旋空间结构的整体认知。

素养目标：

1.科学态度与社会责任：认识人工合成核酸的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用；能说出核酸对生命遗传的意义，培养不断探索未知、崇尚真理的科学精神。

2.宏观辨识与微观探析：能辨识核糖核酸、脱氧核糖核酸中的磷酯键；能从结构角度认识核酸分子的形成过程及水解过程；初步学会借助宏观实物模型认识生物大分子微观结构的方法。

教学重、难点：脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能

教学过程：

核酸因其最早在______中发现，并具有_____，故而得名。天然的核酸根据其组成中所含_____的不同，分为脱氧核糖核酸(_____)和核糖核酸(_____)。一系列生物学实验的结果表明，核酸是生物体_________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_________________和_____等生命现象中起着重要的作用。

学习任务一：核酸的宏观组成

1.核酸由许多核苷酸单体形成的聚合物,是一种生物大分子，相对分子质量可达上百万。

2. 核酸水解生成核苷酸，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（如图4-15)

 3.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。

4.宏观视角看：核酸由____、_____、_____、______、_____等元素组成。

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。

无机酸的酯化反应：

资料卡片　　　　　　　  　　　 腺苷三磷酸

核糖可与腺嘌呤形成腺嘌呤核苷，其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。ATP的生物学功能与其独特的分子结构有密切关系。ATP分子中的磷酸与核糖之间通过磷酯健连接，磷酸与磷酸之问则形成磷酸酐键。磷酸酐键在ATP水解时会发生断裂，整个水解过程可释放出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 (如图4-16　)。

学习任务二：核酸的结构

(一)DNA 的结构

1.DNA 的结构确定：1953年，科学家在深入研究 DNA 晶体___________数据的基础上，提出了DNA分子的_______结构模型。

2.DNA 分子双螺旋结构特点：

① DNA 分子由两条____________组成，两条链平行盘绕，形成________结构；

②每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在_____，碱基排列在______；

③两条链上的碱基通过_____作用，腺票呤(A )与___________配对，鸟嘌呤(G )与__________配对，结合成碱基对，遵循碱基互补配对原则。

(二)RNA 的结构

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，____替代了脱氧核糖，___________替代了胸腺嘧啶(T )。 RNA 分子一般呈_______结构，比DNA分子小得多。

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中的哪些部分。

DNA分子对应于蛋白质，核苷酸对应于氨基酸，磷酯键对应于肽键

学习任务三：核酸的生物功能

核酸是生物体遗传信息的载体。

1.有一定碱基_________的DNA片段含有特定的遗传信息，被称为______。DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列______。

2.RNA则主要负责_____、_____和 ____DNA所携带的遗传信息。

3.核酸在细胞繁殖中的作用

细胞繁殖分裂过程中，会发生DNA分子的_____。亲代DNA分子的两条链解开后作为________，在酶的作用下，利用游离的_______各自合成一段与母链互补的_____。最后形成两个与亲代DNA完全_____的子代DNA分子，使核酸携带的_________通过DNA复制被精确地传递给下一代，并通过控制_______的合成来影响生物体_________的发生和发育。

我国在核酸的研究中也取得了令人瞩目的成绩。1981年，我国科学家采用有机合成与酶促合成相结合的方法，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。对核酸的结构和生物功能的研究，将使人们深入认识生命活动规律，更好地利用生物资源，有助于提高疾病诊断和治疗水平，促进医学、农业等的发展

科学·技术·社会                  聚合酶链反应

聚合酶链反应( polymerase chain reaction ,简写为 PCR )是一种在生物体外扩增 DNA 片段的重要技术，可使痕量的 DNA 扩增几百万倍。人体毛发、血液和古生物残骸中的痕量DNA ，都能通过这项技术加以扩增，以便在检测后获得相关的生物学信息。目前，自动化 PCR 仪已经出现，可以快速进行 DNA 扩增和分析，广泛应用于疾病诊断、司法鉴定和考古研究等领域。

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