新教材适用2023-2024学年高中化学第4章生物大分子第3节核酸学案新人教版选择性必修3

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。2．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。核心素养1．宏观辨识与微观探析：从官能团角度认识核酸的结构、性质，形成“结构决定性质”的观念；从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2．科学态度与社会责任：通过对人工合成核酸的学习，深刻认识化学对创造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献。核酸是生物体遗传信息的载体。有一定碱基排列顺序的DNA片段含有特定的遗传信息，被称为基因。DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列性状。RNA则主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。在细胞繁殖分裂过程中，会发生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，使核酸携带的遗传信息通过DNA复制被精确地传递给下一代，并通过控制蛋白质的合成来影响生物体特定性状的发生和发育。新知预习一、核酸的组成1．核酸的特点与分类2．核酸的组成(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。(2)核酸的水解和生成eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(戊糖,,,碱基))\o(,\s\up7(缩合),\s\do5(水解))核苷,磷酸))eq\o(,\s\up7(缩合),\s\do5(水解))核苷酸eq\o(,\s\up7(缩合聚合),\s\do5(水解))核酸(3)核苷酸的组成组成脱氧核糖核酸(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、鸟嘌呤、胞嘧啶不同胸腺嘧啶尿嘧啶二、核酸的结构三、核酸的生物功能1．核酸的生物功能核酸是生物体遗传信息的载体。(1)DNA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。②基因作用：DNA分子上有许多基因，决定了生物体的一系列性状。(2)RNA的生物功能：主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。2．核酸研究的成果和意义(1)我国核酸研究的成绩①1981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。②1999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。③2002年，我国科学家完成了水稻基因组图谱的绘制。(2)核酸研究的意义应用体验1．核酸检测是诊断新冠肺炎的重要依据，下列关于核酸的结构和性质说法正确的是(C)A．核酸是一种无机酸B．核酸的性质与蛋白质相似，不会变性C．组成核酸的元素有C、H、O、N、P等D．核酸是生物小分子化合物解析：核酸是由多个核苷酸单体聚合形成的有机酸，A错误；在某些有机试剂、加热等化学或物理因素的影响下核酸可以发生变性，B错误；根据核酸的组成，可知组成核酸的元素有C、H、O、N、P等，C正确；核酸是由核苷酸单体聚合形成的生物大分子，D错误。2．核酸是一类含磷的生物大分子，属于有机化合物，一般由几千到几十万个原子组成。下列说法错误的是(D)A．天然的核酸可分为DNA和RNA两大类B．不同核酸中所含的碱基不相同C．核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物D．DNA和RNA分子均为双螺旋结构解析：DNA和RNA中所含的碱基不完全相同，B项正确；DNA分子为双螺旋结构，RNA分子一般为单链状结构，D项错误。3．如图表示DNA分子结构中的一部分，其中连接碱基A与T的是(B)A．肽键 B．氢键C．磷酯键 D．醚键解析：DNA为双螺旋结构，两条链上的碱基通过氢键作用结合成碱基对。要点归纳知识点核酸的组成、结构和性质问题探究：(1)试分析脱氧核糖、脱氧核苷酸、脱氧核糖核酸的区别。(2)DNA初步水解和彻底水解的产物分别是什么？探究提示：(1)脱氧核糖是一种戊糖，脱氧核苷酸是脱氧核糖核酸的基本组成单位，而脱氧核糖核酸(DNA)是生物大分子。(2)DNA初步水解的产物是四种脱氧核苷酸(腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸)。彻底水解的产物是脱氧核糖、磷酸和四种含氮碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶)。知识归纳总结：1．核酸的组成与结构2．核酸的性质(1)酸性：核酸具有酸性，故而得名。(2)水解：核酸eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(水解))核苷酸eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(水解))磷酸＋核苷；核苷eq\o(→,\s\up7(酶),\s\do5(水解))戊糖＋碱基。典例DNA是生物体的重要组成物质，在它的碱基对中储存着遗传信息，与生物的生长、发育等正常生命活动以及癌变、突变等异常生命活动密切相关。下列有关DNA的说法中正确的是(D)A．核酸就是DNAB．DNA水解得到的碱基含尿嘧啶(U)C．DNA水解的最终产物之一戊糖是二糖D．基因的化学本质是DNA分子中能代表某一遗传性状的核苷酸序列解析：核酸包括DNA和RNA，A错；DNA水解得到的碱基有四种，分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)，RNA水解才能得到尿嘧啶(U)，B错；戊糖属于单糖，C错。素养应用下列有关说法中正确的是(A)A．用甘氨酸()与丙氨酸(CH3CHNH2COOH)缩合最多可得到四种链状二肽B．核糖核酸(RNA)是所有生物体遗传信息的载体C．蛋白质的一级结构的主键是肽键与氢键D．绝大多数酶是蛋白质，具有高效的催化活性，本身不能水解解析：脱氧核糖核酸是所有生物体遗传信息的载体，蛋白质的一级结构的主键是肽键，蛋白质酶能水解，故选A。1．如图表示不同化学元素所组成的生命大分子及其水解产物，以下说法错误的是(C)A．若①为某种大分子的组成单位，则①最可能是氨基酸B．若②是人体中重要的储能物质，则②可能是脂肪C．若③为能储存遗传信息的大分子物质，则③一定是DNAD．若④能够作为医疗注射物，则④是葡萄糖2．核酸检测为确认病毒感染提供了关键的支持性证据。如图1是某脱氧核糖核酸(DNA)的结构片段，它的碱基中胞嘧啶的结构如图2所示，下列说法正确的是(D)A．脱氧核糖核酸中含有的化学键都是由不同原子形成的极性共价键B．脱氧核糖(C5H10O4)与葡萄糖互为同系物C．胞嘧啶的分子式为C4H5N3O，不能使酸性KMnO4溶液褪色D．脱氧核糖核酸由磷酸、脱氧核糖和碱基通过一定方式结合而成解析：根据脱氧核糖核酸的结构片段可知，其中含有的化学键既有由不同原子形成的极性共价键，也有C原子之间形成的非极性共价键，A错误；脱氧核糖(C5H10O4)与葡萄糖(C6H12O6)的分子组成不相差n个CH2原子团，不互为同系物，B错误；由胞嘧啶的结构可知其分子式为C4H5N3O，分子中含有碳碳双键，能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，C错误；根据脱氧核糖核酸的结构片段示意图可知，脱氧核糖核酸由磷酸、脱氧核糖和碱基通过一定方式结合而成，D正确。3．如图是关于生物大分子的概念图。据图回答下列问题。(1)a的名称为核糖核酸；DNA水解得到4种碱基。(2)小麦种子中的储能物质c是淀粉，促进人体胃肠蠕动的物质c是纤维素。(3)两个氨基酸发生脱水缩合反应时，产