师：同学们好，今天我们一起来学习必修二第三章第二节《DNA分子的结构》第二课时的内容。本节课的学习目标主要有两个方面：一是通过制作DNA双螺旋结构模型，领悟科学研究的过程与方法；二是通过分析DNA分子结构模型，深刻理解DNA分子的结构特点。
首先，我们回顾一下上节课所学内容。通过前面的学习，我们知道沃森和克里克两位科学家在总结前人研究成果的基础上，构建了DNA分子双螺旋结构模型，从而揭示出DNA分子的结构特点。那么，同学们知道沃森和克里克为什么要构建DNA分子的双螺旋结构模型吗？这里简单给大家介绍一下，构建模型是科学研究中常用的一种方法。当研究对象无法直接操作或研究时，我们往往通过构建模型来进行研究。比如DNA分子，我们无法直接观察到它的结构，就可以利用已有的关于DNA的知识，构建DNA分子结构模型，通过对模型的研究，来探究DNA分子的特点、规律等内容。当然，构建正确的模型是得到科学结论的前提。
接下来，我们一起制作DNA双螺旋结构模型，并通过模型探讨DNA蕴含的规律。首先看制作DNA双螺旋结构模型的原理，我们已知DNA双螺旋结构具有以下三点特点：第一，DNA分子由两条反向平行的脱氧核糖 - 磷酸长链盘旋而成；第二，DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧；第三，DNA分子两条链上的碱基按照互补配对原则两两配对，并通过氢键相连接。
知道原理后，我们进行模型设计，需要考虑三个问题：已知DNA分子含有磷酸、脱氧核糖和碱基，用什么材料代表这三种物质？又用什么材料把这三种物质连接起来，形成脱氧核苷酸，进而连接形成脱氧核苷酸链，最终形成DNA分子？
这里介绍一下本节课制作DNA双螺旋结构模型的材料用具。我们主要采用如图所示的DNA模型组件来制作DNA分子模型。其中，有四种不同颜色的连接棒，代表四种碱基，每种连接棒上有字母，比如这种连接棒代表鸟嘌呤，这个是胞嘧啶，这个是胸腺嘧啶，这个是腺嘌呤。白色的小球代表磷酸，蓝色小球代表脱氧核糖。还有两种白色的小一点的连接棒，用来代表化学键，可将各个组件连接起来。
实验步骤如下：先把磷酸、脱氧核糖和碱基连接起来，形成脱氧核苷酸；然后把脱氧核苷酸用磷酸二酯键连接起来，形成脱氧核苷酸链；两条反向互补的脱氧核苷酸链通过氢键相连接，构成一个DNA分子，再将其盘旋成双螺旋结构的DNA分子。接下来，我们通过视频具体学习DNA分子双螺旋结构模型的制作过程。
首先制作DNA的基本组成单位——脱氧核苷酸模型。在脱氧核糖的五碳糖碳原子上连接一分子的磷酸基团，然后在脱氧核糖的1'碳原子上连接一分子的含氮碱基，这样就制作完成了1分子脱氧核糖核苷酸模型。通过同样的方法，可以制作出许多脱氧核苷酸模型。
观察可知，每一分子的脱氧核苷酸都具有相同的磷酸基团和脱氧核糖，唯一不同之处在于含氮碱基。由于一共有四种含氮碱基，因此可形成四种脱氧核苷酸，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
我们知道脱氧核苷酸通过磷酸二酯键相连可形成脱氧核苷酸链。接下来把制作完成的脱氧核苷酸模型连接起来，一条脱氧核苷酸链就制作完成了。因为DNA分子由两条链组成，所以还需制作另外一条脱氧核苷酸链。制作另一条链时要注意两点：一是两条链的方向必须反向；二是碱基对的形成要严格遵循碱基互补配对原则，确保两条链的碱基能够互补配对。
制作好两条链后，用氢键将它们连接起来，这样就制作完成了DNA分子的平面结构模型。可将此平面结构模型盘旋成双螺旋结构。
通过视频，同学们了解了DNA分子结构模型的制作方法。接下来请同学们根据视频中的制作方法，回答以下问题：如何将磷酸、脱氧核糖、碱基连接形成脱氧核苷酸？如何将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链？如何将脱氧核苷酸链连接形成双链的DNA分子？请同学们思考一下。
我们一起来看。首先第一个问题，如何将磷酸、脱氧核糖、碱基连接形成脱氧核苷酸？我们知道1分子的脱氧核苷酸由1分子的含氮碱基、1分子的磷酸和1分子的脱氧核糖构成，它们的连接方式可能出现如图所示的4种方式。请同学们分析一下，哪一种连接方式才是正确的呢？我们知道碱基和磷酸是连接在脱氧核糖的碳原子上的，因此图1和图4所示的连接方式肯定错误。
再看图2和图3，它们的区别在于碱基连接的位置不同。根据前面所学知识，图2的连接方式错误，图3的连接方式正确。按照脱氧核苷酸的连接特点，我们制作完成了4种脱氧核苷酸模型，如图所示。
接下来看第二个问题，如何将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链？图中有两种连接方式，同学们看看哪一种是正确的？通过观察发现，图1是将磷酸与磷酸连接起来，图2是将脱氧核糖与磷酸连接起来。回想上节课所学内容，脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，磷酸二酯键连接的是上一个脱氧核苷酸的脱氧核糖与下一个脱氧核苷酸的磷酸，因此图2的连接方式正确，图1的连接方式错误。
按照这种连接方式，我们制作了脱氧核苷酸链。从模型中可以发现，磷酸二酯键连接在脱氧核糖与磷酸之间。同学们观察一下，对于脱氧核糖核苷酸来说，磷酸二酯键的数量与脱氧核苷酸的数量有什么关系呢？相信同学们很容易得出，在一条脱氧核苷酸链中，磷酸二酯键的数量等于脱氧核苷酸数减去1。
接下来看第三个问题，如何将脱氧核苷酸链连接形成双链的DNA分子？如图所示，有4种连接方式，请同学们看看哪一种是正确的？我们逐个分析，图1中两条链的方向相同，判断双链DNA分子链的方向可通过脱氧核糖的方向；图2的错误在于A - T之间应该是两个氢键；图3的错误一方面是G与T不配对，G应与C配对，另一方面碱基与脱氧核糖的连接位置错误。因此，图4的连接方式正确。
如图所示，是我们制作完成的双链DNA分子模型。在这个模型中，我们很容易发现在DNA分子的两端各有一个游离的磷酸基团，且方向反向。通过前面的学习，相信大家对DNA分子结构模型的制作已有深刻认识。接下来请同学们思考下面这个问题：
在搭建DNA分子模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C、6个G、3个A、7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和磷酸之间的连接物若干，那么最多能搭建多少个脱氧核苷酸？搭建的DNA分子片段最长为多少个碱基对？请同学们思考一下。
我们一起来看。题目中给出碱基有20个，脱氧核糖40个，磷酸100个，它们理论上可连接形成20个脱氧核苷酸。但题目中脱氧核糖和磷酸之间的连接物只有14个，如果是20个脱氧核苷酸，需要20个连接物。因此，受连接物数量限制，最多只能搭建出14个脱氧核苷酸。