人教版高中化学选修第三册：4.3 核酸-教学设计

第四章生物大分子

第三节核酸

本节课了解核酸、核苷酸的组成、结构。了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点，能辨识核

酸中的磷酯键，能基于氢键分析碱基的配对原则，培养宏观辨识与微观探析的科学素养。认识人工

合成核酸等的意义，体会化学学科在生命科学发展中所起的重要作用。

课程目标学科素养

1.了解核酸、核苷酸的组成、结构。a.宏观辨识与微观探析：了解脱氧核糖核酸、核糖核

2.认识人工合成核酸等的意义，体会化学酸的结构特点，能辨识核酸中的磷酯键，能基于氢键

学科在生命科学发展中所起的重要作用。分析碱基的配对原则。

b.科学探究和社会责任：了解核酸的生物功能，能说

明核酸对于生命遗传的意义。

教学重点：核酸的组成和结构

教学难点：核酸的组成和结构

讲义教具

【新课导入】

核酸因其最早在细胞核中发现，并具有酸性，故而得名。天然的核酸根据其组成中所含戊糖的不同，

分为脱氧核糖核酸(DNA）和核糖核酸(RNA)。一系列生物学实验的结果表明,核酸是生物体遗传信息

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。核酸在生物体的生长、

繁殖、遗传和变异等生命现象中起着重要的作用。

任务一：核酸的组成

1.核酸的定义

【讲解】

核酸是一种生物大分子，相对分子质量可达上百万

2.核酸的分类

【讲解】

核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)，绝大多数生物体的遗传物质是DNA。

3.核酸的组成

【讲解】

核酸可以发生水解反应，核酸是由许多核苷酸单体形成的聚合物。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。

4.核酸的水解的过程

5.核酸的组成元素

【讲解】

核酸是由C、H、O、N、P元素组成。

6.认识戊糖和碱基

【讲解】

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。

(1)戊糖

戊糖是核糖或脱氧核糖，它们均以环状结构存在于核酸中，对应的核酸分别是核糖核酸(RNA）和脱

氧核糖核酸(DNA)。

(2)碱基——碱基是具有碱性的杂环有机化合物

①RNA中的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)四种。

②DNA中的碱基主要有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四种。

碱基的名称(符号)和结构简式

①腺嘌呤(A)：。②鸟嘌呤(G)：。③胞嘧啶(C)：。

④胸腺嘧啶(T)：。⑤尿嘧啶(U)：。

7.核酸的合成和水解

【归纳总结】

组成脱氧核糖核(DNA)核糖核酸(RNA)

磷酸都含有

戊糖脱氧核糖核糖

核苷碱相同腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)

基不同胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)

【学生活动】

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。

【拓展活动】

腺苷三磷酸(ATP)

(1)形成：腺嘌呤核苷中的核糖羟基与磷酸反应，可形成腺苷酸(AMP)、腺苷二磷酸(ADP)及腺苷三磷

酸(ATP)。

(2)ATP中的特殊键

磷酸与核糖之间通过磷酯键连接，磷酸与磷酸之间形磷酸酐键。

(3)ATP的水解过程的能量变化

【过渡】

20世纪50年代初，沃森和克里克致力于研究DNA的分子结构。他们利用DNA晶体的X射线衍射

等数据搭建分子结构模型。

DNA的结构十分复杂，直到1953年，科学家在深入研究DNA晶体X射线衍射数据的基础上，提

出了DNA分子的双螺旋结构模型。

任务二：核酸的结构

1、DNA的双螺旋结构特点

【讲解】

(1)DNA分子由两条多聚核苷酸链组成，两条链平行盘绕，形成双螺旋结构。

(2)每条链中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，碱基排列在内侧。

(3)两条链上的碱基通过氢键作用，腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对，结合

成碱基对，遵循碱基互补配对原则。

2．RNA的结构

【讲解】

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，核糖替代了脱氧核糖，

尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶(T)。RNA分子一般呈单链状结构，比DNA分子小得多。

【过渡】

早期的研究仅将核酸看成是细胞中的一般化学成分，没有人注意到它在生物体内有什么功能这样的

重要问题。核酸在生物体内有怎么样的功能？

任务三：核酸的生物功能

1．认识基因

【讲解】

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．核酸生物功能

【讲解】

(1)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。

(2)RNA的生物功能

RNA主要负责传递、翻译和表达DNA所携带的遗传信息。

3．中国在核酸的研究中的贡献

(1)1981年，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。

(2)1999年，参与了人类基因组计划。

(3)2002年，完成了水稻基因组图谱的绘制。

任务四：知识建构

1.确定有机化合物组成和结构的方法很多，下列说法错误的是

A.质谱仪可用于有机物相对分子质量的测定

B.异丁烷的核磁共振氢谱中有2组峰

C.核酸是生物体遗传信息的载体，通过红外光谱可检测其结构中存在多种单键、双键、氢键等

化学键

D.射线衍射法测得环异戊二烯的结构为，其所有原子不可能共平面

【答案】C

【解析】

A.质谱仪可用于有机物相对分子质量的测定，故A正确；

B.异丁烷有两种化学环境不同的氢原子，则核磁共振氢谱中有2组峰，故B正确；

C.红外光谱能够体现有机物的特征结构片段，通过红外光谱可检测其结构中存在多种单键、双键等

化学键，氢键不属于化学键，故C错误；

D.射线衍射法测得环异戊二烯的结构为，存在饱和碳原子，存在四面体结构，其所有原

子不可能共平面，故D正确。

2.下列说法中不正确的是

A.组成天然蛋白质的氨基酸几乎都是氨基酸

B.利用盐析可以分离和提纯蛋白质

C.DNA是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板

D.RNA主要存在于细胞核中，它根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成

【答案】D

【解析】

A.组成天然蛋白质的氨基酸几乎都是氨基酸，故A正确；

B.盐析不改变蛋白质的生理活性，蛋白质只是暂时失去溶解性，利用多次盐析和溶解可分离、提纯

蛋白质，故B正确；

C.DNA主要存在于细胞核中，它是生物体遗传信息的载体，蛋白质合成的模板，故C正确；

D.RNA主要存在于细胞质中，根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成，故D错误。

故选D。

3.下列哪种化合物不属于高分子化合物

A.牛胰岛素B.谷氨酸C.核酸D.纤维素

【答案】B

【解析】

A.牛胰岛素的相对分子质量较大，属于高分子化合物，故A错误；

B.谷氨酸的相对分子质量较小，不属于高分子化合物，故B正确；

C.核酸的相对分子质量较大，属于高分子化合物，故C错误；

D.纤维素的相对分子质量较大，属于天然的高分子化合物，故D错误。

故选B。

4.下列说法不正确的是

A.酶的催化条件通常比较温和

B.核酸一般由几千到几十万个原子组成，相对分子质量可达十几万至几百万

C.DNA是生物体遗传信息的载体、蛋白质合成的模板

D.RNA主要存在于细胞核中，它根据DNA提供的信息控制体内蛋白质的合成

【答案】D

【解析】略

5.脱氧核糖核酸的结构片段如图：其中以或者表示氢键

它在酶和稀盐酸中可以逐步发生水解，下列关于该高分子的说法不正确的是

A.完全水解产物中，含有磷酸、戊糖和碱基

B.完全水解产物的单个分子中，一定含有官能团和

C.氢键对该高分子的性能有很大影响

D.其中碱基的一种结构简式为

【答案】B

【解析】

由结构可知，完全水解产物中，含有磷酸、戊糖和碱基，故A正确；

B.生成的戊糖、磷酸中不含，故B错误；

C.分子中存在、等氢键，影响高分子的性