新教材適用2023-2024學(xué)年高中化學(xué)第4章生物大分子第3節(jié)核酸學(xué)案新人教版選擇性必修3

第三節(jié)核酸學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解脫氧核糖核酸、核糖核酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物功能。2．認(rèn)識(shí)人工合成核酸的意義，體會(huì)化學(xué)科學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中所起的重要作用。核心素養(yǎng)1．宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析：從官能團(tuán)角度認(rèn)識(shí)核酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀(guān)念；從宏觀(guān)和微觀(guān)相結(jié)合的視角分析與解決實(shí)際問(wèn)題。2．科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：通過(guò)對(duì)人工合成核酸的學(xué)習(xí)，深刻認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)創(chuàng)造更多物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富、滿(mǎn)足人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要的重大貢獻(xiàn)。核酸是生物體遺傳信息的載體。有一定堿基排列順序的DNA片段含有特定的遺傳信息，被稱(chēng)為基因。DNA分子上有許多基因，決定了生物體的一系列性狀。RNA則主要負(fù)責(zé)傳遞、翻譯和表達(dá)DNA所攜帶的遺傳信息。在細(xì)胞繁殖分裂過(guò)程中，會(huì)發(fā)生DNA分子的復(fù)制。親代DNA分子的兩條鏈解開(kāi)后作為母鏈模板，在酶的作用下，利用游離的核苷酸各自合成一段與母鏈互補(bǔ)的子鏈。最后形成兩個(gè)與親代DNA完全相同的子代DNA分子，使核酸攜帶的遺傳信息通過(guò)DNA復(fù)制被精確地傳遞給下一代，并通過(guò)控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)影響生物體特定性狀的發(fā)生和發(fā)育。新知預(yù)習(xí)一、核酸的組成1．核酸的特點(diǎn)與分類(lèi)2．核酸的組成(1)核酸可以看作磷酸、戊糖和堿基通過(guò)一定方式結(jié)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,,,堿基))\o(,\s\up7(縮合),\s\do5(水解))核苷,磷酸))eq\o(,\s\up7(縮合),\s\do5(水解))核苷酸eq\o(,\s\up7(縮合聚合),\s\do5(水解))核酸(3)核苷酸的組成組成脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)磷酸都含有核苷戊糖脫氧核糖核糖堿基相同腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤、胞嘧啶不同胸腺嘧啶尿嘧啶二、核酸的結(jié)構(gòu)三、核酸的生物功能1．核酸的生物功能核酸是生物體遺傳信息的載體。(1)DNA的生物功能①基因：有一定堿基排列順序的DNA片段含有特定的遺傳信息。②基因作用：DNA分子上有許多基因，決定了生物體的一系列性狀。(2)RNA的生物功能：主要負(fù)責(zé)傳遞、翻譯和表達(dá)DNA所攜帶的遺傳信息。2．核酸研究的成果和意義(1)我國(guó)核酸研究的成績(jī)①1981年，我國(guó)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。②1999年，我國(guó)參與了人類(lèi)基因組計(jì)劃，成為參與該項(xiàng)計(jì)劃的唯一發(fā)展中國(guó)家。③2002年，我國(guó)科學(xué)家完成了水稻基因組圖譜的繪制。(2)核酸研究的意義應(yīng)用體驗(yàn)1．核酸檢測(cè)是診斷新冠肺炎的重要依據(jù)，下列關(guān)于核酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)說(shuō)法正確的是(C)A．核酸是一種無(wú)機(jī)酸B．核酸的性質(zhì)與蛋白質(zhì)相似，不會(huì)變性C．組成核酸的元素有C、H、O、N、P等D．核酸是生物小分子化合物解析：核酸是由多個(gè)核苷酸單體聚合形成的有機(jī)酸，A錯(cuò)誤；在某些有機(jī)試劑、加熱等化學(xué)或物理因素的影響下核酸可以發(fā)生變性，B錯(cuò)誤；根據(jù)核酸的組成，可知組成核酸的元素有C、H、O、N、P等，C正確；核酸是由核苷酸單體聚合形成的生物大分子，D錯(cuò)誤。2．核酸是一類(lèi)含磷的生物大分子，屬于有機(jī)化合物，一般由幾千到幾十萬(wàn)個(gè)原子組成。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)A．天然的核酸可分為DNA和RNA兩大類(lèi)B．不同核酸中所含的堿基不相同C．核酸是由許多核苷酸單體形成的聚合物D．DNA和RNA分子均為雙螺旋結(jié)構(gòu)解析：DNA和RNA中所含的堿基不完全相同，B項(xiàng)正確；DNA分子為雙螺旋結(jié)構(gòu)，RNA分子一般為單鏈狀結(jié)構(gòu)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．如圖表示DNA分子結(jié)構(gòu)中的一部分，其中連接堿基A與T的是(B)A．肽鍵 B．氫鍵C．磷酯鍵 D．醚鍵解析：DNA為雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵作用結(jié)合成堿基對(duì)。要點(diǎn)歸納知識(shí)點(diǎn)核酸的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)問(wèn)題探究：(1)試分析脫氧核糖、脫氧核苷酸、脫氧核糖核酸的區(qū)別。(2)DNA初步水解和徹底水解的產(chǎn)物分別是什么？探究提示：(1)脫氧核糖是一種戊糖，脫氧核苷酸是脫氧核糖核酸的基本組成單位，而脫氧核糖核酸(DNA)是生物大分子。(2)DNA初步水解的產(chǎn)物是四種脫氧核苷酸(腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸和胞嘧啶脫氧核苷酸)。徹底水解的產(chǎn)物是脫氧核糖、磷酸和四種含氮堿基(腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶)。知識(shí)歸納總結(jié)：1．核酸的組成與結(jié)構(gòu)2．核酸的性質(zhì)(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＋堿基。典例DNA是生物體的重要組成物質(zhì)，在它的堿基對(duì)中儲(chǔ)存著遺傳信息，與生物的生長(zhǎng)、發(fā)育等正常生命活動(dòng)以及癌變、突變等異常生命活動(dòng)密切相關(guān)。下列有關(guān)DNA的說(shuō)法中正確的是(D)A．核酸就是DNAB．DNA水解得到的堿基含尿嘧啶(U)C．DNA水解的最終產(chǎn)物之一戊糖是二糖D．基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA分子中能代表某一遺傳性狀的核苷酸序列解析：核酸包括DNA和RNA，A錯(cuò)；DNA水解得到的堿基有四種，分別是腺嘌呤(A)、鳥(niǎo)嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)，RNA水解才能得到尿嘧啶(U)，B錯(cuò)；戊糖屬于單糖，C錯(cuò)。素養(yǎng)應(yīng)用下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是(A)A．用甘氨酸()與丙氨酸(CH3CHNH2COOH)縮合最多可得到四種鏈狀二肽B．核糖核酸(RNA)是所有生物體遺傳信息的載體C．蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的主鍵是肽鍵與氫鍵D．絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，具有高效的催化活性，本身不能水解解析：脫氧核糖核酸是所有生物體遺傳信息的載體，蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的主鍵是肽鍵，蛋白質(zhì)酶能水解，故選A。1．如圖表示不同化學(xué)元素所組成的生命大分子及其水解產(chǎn)物，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A．若①為某種大分子的組成單位，則①最可能是氨基酸B．若②是人體中重要的儲(chǔ)能物質(zhì)，則②可能是脂肪C．若③為能儲(chǔ)存遺傳信息的大分子物質(zhì)，則③一定是DNAD．若④能夠作為醫(yī)療注射物，則④是葡萄糖2．核酸檢測(cè)為確認(rèn)病毒感染提供了關(guān)鍵的支持性證據(jù)。如圖1是某脫氧核糖核酸(DNA)的結(jié)構(gòu)片段，它的堿基中胞嘧啶的結(jié)構(gòu)如圖2所示，下列說(shuō)法正確的是(D)A．脫氧核糖核酸中含有的化學(xué)鍵都是由不同原子形成的極性共價(jià)鍵B．脫氧核糖(C5H10O4)與葡萄糖互為同系物C．胞嘧啶的分子式為C4H5N3O，不能使酸性KMnO4溶液褪色D．脫氧核糖核酸由磷酸、脫氧核糖和堿基通過(guò)一定方式結(jié)合而成解析：根據(jù)脫氧核糖核酸的結(jié)構(gòu)片段可知，其中含有的化學(xué)鍵既有由不同原子形成的極性共價(jià)鍵，也有C原子之間形成的非極性共價(jià)鍵，A錯(cuò)誤；脫氧核糖(C5H10O4)與葡萄糖(C6H12O6)的分子組成不相差n個(gè)CH2原子團(tuán)，不互為同系物，B錯(cuò)誤；由胞嘧啶的結(jié)構(gòu)可知其分子式為C4H5N3O，分子中含有碳碳雙鍵，能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，C錯(cuò)誤；根據(jù)脫氧核糖核酸的結(jié)構(gòu)片段示意圖可知，脫氧核糖核酸由磷酸、脫氧核糖和堿基通過(guò)一定方式結(jié)合而成，D正確。3．如圖是關(guān)于生物大分子的概念圖。據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)a的名稱(chēng)為核糖核酸；DNA水解得到4種堿基。(2)小麥種子中的儲(chǔ)能物質(zhì)c是淀粉，促進(jìn)人體胃腸蠕動(dòng)的物質(zhì)c是纖維素。(3)兩個(gè)氨基酸發(fā)生脫水縮合反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)