تم اكتشاف حمض ديوكسي ريبونوكلييك ، أو الحمض النووي ، في عام 1953 من قبل جيمس واتسون وفرانسيس كريك وروزاليند فرانكلين. يعتبر هذا الجزيء أساسًا أساسيًا للحياة ، حيث يحتوي على معلومات لبناء البروتينات والهياكل المطلوبة في جميع الكائنات الحية. الحمض النووي لكل إنسان فريد من نوعه من حيث تسلسل الآلاف من قاعدته النيتروجينية الفردية أزواج ، تمامًا كما يحتوي كل كتاب على كلمات ولكن لا يحتوي كتابان على نفس الجمل أو نفس الترتيب كلمات. لكن كل الحمض النووي يأخذ شكل بنية بسيطة ، حلزون مزدوج ، يتكون من سلسلة متكررة من مجموعات الفوسفات والسكريات المكونة من خمسة كربون والقواعد النيتروجينية ، ممثلة بشكل تخطيطي على أنها A و C و G و ت.
يمكن بناء نماذج الحمض النووي من مجموعة متنوعة من العناصر اليومية المتاحة بسهولة. تعمل هذه النماذج كأدوات قيمة لتوصيل أساسيات هذا العمل الأنيق للطبيعة.
الهيكل الأساسي للحمض النووي
يمكن تصور الحلزون المزدوج على أنه سلم طويل ومرن للغاية ، مع التفاف جانبي السلم في اتجاهين متعاكسين من كلا الطرفين ، والنتيجة هي شكل حلزوني. "الدرجات" هي الروابط الهيدروجينية بين أزواج القاعدة المتجاورة ، مع ارتباط A (الأدينين) فقط بـ T (الثايمين) و C (السيتوزين) فقط مع G (الجوانين). ترتبط كل قاعدة بخمسة كربون سكر (S) مقابل رابطة الهيدروجين الخاصة بها ، وتترابط هذه السكريات ببعضها البعض على طول جوانب "السلم" عبر مجموعة الفوسفات (P) بينهما.
درجة الالتواء مهمة لتصور لأغراض صنع نماذج من جزيء الحمض النووي. يقوم اللولب المزدوج بعمل "لف" واحد كامل تقريبًا كل خمسة إلى ستة أزواج أساسية. لكن أي نموذج صحيح يحتاج فقط إلى الأساسيات الصحيحة: يجب أن تكون السكريات والفوسفات والقواعد في مواقعها الصحيحة فيما يتعلق ببعضها البعض.
نماذج المدارس المتوسطة: العناصر المعاد تدويرها
يمكن أن تظهر روح الحفاظ على البيئة في بناء نماذج الحمض النووي. بعد الرجوع إلى مخطط يوضح تفاصيل البنية الأساسية للجزيء ، ضع في اعتبارك عدد الأنواع المختلفة من الكائنات الفريدة اللازمة لتمثيل طول الحمض النووي. (الإجابة هي ستة: واحد لكل من A و C و G و T و S و P.) بالعمل بمفردك أو في مجموعات ، ضع قوائم العناصر الموجودة في صناديق إعادة التدوير في المدرسة أو المنزل والتي قد تتلاءم معًا لإنشاء نموذج لـ مركب.
يجب أن تكون العناصر المحددة بحجم مماثل ، وألا تكون كبيرة جدًا ، لإنشاء نموذج دقيق. على سبيل المثال ، يمكن دمج نوع مختلف من الصودا لكل قاعدة من القواعد الأربع مع استخدام أجزاء من علب البيض للسكريات وعصي المصاصة لمجموعات الفوسفات.
نماذج المدارس الثانوية: التعمق في الحمض النووي
عند عمل نماذج أكثر تفصيلاً للحمض النووي ، يتمثل أحد التحديات في شرح سبب اقتران A مع T وفقط معها وبالمثل بالنسبة لـ C و G. (الإجابة هي أنه على مستوى التشكل ثلاثي الأبعاد في الفضاء ، يميل A إلى التوافق مع T بطريقة ، على سبيل المثال ، قطع أحجية الصور المقطوعة.) نموذج من الطين بسلك مرن يشكل العمود الفقري لـ "الدرجات" و "الجوانب" طريقة مثالية لتمثيل هذا. استخدم ألوانًا مختلفة من الصلصال للأنواع الأربعة الأساسية ، وتوصل إلى أشكال مختلفة معقولة لكل منها ؛ يجب أن تكون متسقة فقط وتفي بمعايير "تركيب قطع الألغاز".
للحصول على رصيد إضافي ، قم بتكوين فرضيات حول سبب أن الحمض النووي يلف نفسه إلى حلزون مزدوج بدلاً من البقاء في شكل سلم أساسي. (الجواب: الشحنات الموجبة والسالبة على الجزيئات المختلفة تتجاذب وتتنافر فيما بينها مثل هذه الطريقة للتأكد من أن الحلزون المزدوج هو الطريقة الوحيدة لوجود الجزيء في مستقر شكل.)