Πώς να φτιάξετε ένα μοντέλο DNA από χάντρες & άχυρα

Τα μοντέλα δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος (DNA) ξεκίνησαν με τις φωτογραφίες περίθλασης ακτίνων Χ που τραβήχτηκε από τον Rosalind Franklin. Οι φωτογραφίες της βοήθησαν τον Francis Crick και τον James Watson να ολοκληρώσουν το τρισδιάστατο τους μοντέλο DNA, η πλέον διάσημη διπλή έλικα.

Ενώ μπορούν να αγοραστούν μοντέλα DNA, η κατασκευή ενός μοντέλου βοηθά στην κατανόηση της δομής.

Το μοντέλο διπλής έλικας DNA περιέχει έξι μέρη. Η ραχοκοκαλιά ή πλευρές του μοντέλου αποτελείται από φωσφορικά μόρια που εναλλάσσονται με μόρια δεοξυριβόζης. ο αζωτούχες βάσεις του μορίου DNA συνδέεται μόνο με τα μόρια δεοξυριβόζης, όχι με τα φωσφορικά μόρια.

Περίπου το 60 τοις εκατό των βαθμίδων του Μόριο DNA αποτελούνται από αζωτούχους βάσεις αδενίνης-θυμίνης. Περίπου το 40 τοις εκατό των βαθμίδων αποτελείται από βάσεις γουανίνης-κυτοσίνης. Εάν το μοντέλο έχει 10 βαθμίδες, έξι βαθμίδες θα είναι βαθμίδες αδενίνης-θυμίνης και οι υπόλοιποι τέσσερις βαθμίδες θα είναι βαθμίδες γουανίνης-κυτοσίνης.

Η αδενίνη και η θυμίνη συνδέονται με δύο δεσμούς υδρογόνου ενώ η γουανίνη και η κυτοσίνη συνδέονται με τρεις δεσμούς υδρογόνου. Η αδενίνη δεν μπορεί να συνδεθεί με κυτοσίνη και η γουανίνη δεν μπορεί να συνδεθεί με θυμίνη επειδή οι δεσμοί υδρογόνου δεν ταιριάζουν. (Βλέπε πόρους για την πρακτική κατασκευή ενός μορίου DNA.) Η αδενίνη και η γουανίνη είναι μόρια διπλού δακτυλίου, ελαφρώς μεγαλύτερα από τα μόρια θυμίνης και κυτοσίνης ενός δακτυλίου.

Τα άζωτο σκαλοπάτια δεν προσανατολίζονται πάντα με την ίδια βάση στην ίδια πλευρά, πράγμα που σημαίνει ότι το αδενίνη-θυμίνη βαθμίδες μερικές φορές θα έχει την αδενίνη στην αριστερή πλευρά και μερικές φορές η θυμίνη θα είναι ενεργοποιημένη το αριστερό. Η γουανίνη και η κυτοσίνη μπορούν επίσης να αλλάξουν πλευρές.

Το μόριο DNA σχηματίζει διπλή έλικα. Η δομή μοιάζει με μια σκάλα στριμμένη γύρω και γύρω. Το μοντέλο πρέπει να αντικατοπτρίζει αυτό το σχήμα.

Κατασκευάστε το DNA μοντέλο με καλαμάκια. Αυτές οι οδηγίες χρησιμοποιούν χάντρες για τις πλευρές της σπονδυλικής στήλης και καλαμάκια για τα σκαλοπάτια.

Επιλογή υλικών: Τα σφαιρίδια για το μόριο δεοξυριβόζης πρέπει να έχουν διάμετρο ίση ή ελαφρώς μεγαλύτερη από τη διάμετρο του αχύρου. Οι χάντρες πόνυ σε δύο χρώματα όπως το λευκό και το μαύρο θα λειτουργήσουν καλά.

Το μοντέλο απαιτεί ένα συνδετικό υλικό που είναι αρκετά εύκαμπτο για να υφαίνει μέσα από τα καλαμάκια και τις χάντρες, ενώ είναι αρκετά ανθεκτικό για να συγκρατεί το τρισδιάστατο σχήμα του μοντέλου. Θα λειτουργήσουν είτε τα καλώδια των ανθοπωλείων είτε τα καθαριστικά σωλήνων.

Χρησιμοποιήστε διαυγή ή ημιδιαφανή καλαμάκια και εισάγετε έγχρωμα καθαριστικά σωλήνων μέσω των τμημάτων αχύρου για να διακρίνετε τις τέσσερις αζωτούχες βάσεις. Για παράδειγμα, χρησιμοποιήστε κίτρινο για αδενίνη, πράσινο για θυμίνη, κόκκινο για γουανίνη και μπλε για κυτοσίνη. Χρησιμοποιήστε λευκά ή μαύρα καθαριστικά σωλήνων ή σύρμα ανθοπωλείων για τις ραχοκοκαλιά.

Δημιουργία της ραχοκοκαλιάς: Το μόριο DNA έχει δύο πλευρές ή ραχοκοκαλιά. Υφάνστε το καθαριστικό σωλήνα ή το σύρμα ανθοπωλείων μέσω εναλλασσόμενων ασπρόμαυρων χαντρών πόνυ για να κατασκευάσετε μήκος χαντρών τουλάχιστον 20 χαντρών (10 λευκές και 10 μαύρες χάντρες). Επαναλάβετε για να δημιουργήσετε την αντίθετη πλευρά. Μπορείτε να προσθέσετε μερικές επιπλέον χάντρες κατά μήκος κάθε σκελετού.

Οικοδόμηση των βαθμίδων: Κατασκευάστε έξι ζεύγη βάσεων αδενίνης-θυμίνης και τέσσερα ζεύγη βάσεων γουανίνης-κυτοσίνης για να δημιουργήσετε ένα μοντέλο που δείχνει την κατάλληλη αναλογία αδενίνης-θυμίνης και γουανίνης-κυτοσίνης. Ξεκινήστε κόβοντας 10 τμήματα αχύρου μήκους 2 ίντσες.

Ζεύγη βάσεων αδενίνης-θυμίνης

Ελαφρώς εκτός κέντρου, κόψτε έξι άχυρα τμήματα χρησιμοποιώντας ένα σχήμα V ή μια γωνιακή κοπή.

Κόψτε έξι μήκους 2-ιντσών από κίτρινο καθαριστικό σωλήνα (για αδενίνη) και έξι κομμάτια από 2-ιντσών πράσινο καθαριστικό σωλήνα (για θυμίνη).

Περάστε το κίτρινο καθαριστικό σωλήνων στα μακρύτερα κομμάτια αχύρου και το πράσινο καθαριστικό σωλήνων μέσω των κοντύτερων τεμαχίων αχύρου.

Ζεύγη βάσεων γουανίνης-κυτοσίνης

Ελαφρώς εκτός κέντρου, κόψτε τα υπόλοιπα τέσσερα άχυρα τμήματα χρησιμοποιώντας ένα καμπύλο κόψιμο.

Κόψτε τέσσερα μήκη κόκκινου σωλήνα 2 ιντσών (για γουανίνη) και τέσσερα μήκη καθαρισμού σωλήνων μπλε μήκους 2 ιντσών (για κυτοσίνη).

Περάστε το κόκκινο καθαριστικό σωλήνα στα μακρύτερα κομμάτια αχύρου και το μπλε καθαριστικό σωλήνων μέσω των κοντύτερων τεμαχίων αχύρου.

Σύνδεση των βαθμίδων: Χρησιμοποιήστε πένσα με βελόνα για τη συναρμολόγηση των βαθμίδων και το μοντέλο.

Ταιριάξτε τα γωνιακά άκρα μιας αδενίνης και ένα άχυρο θυμίνης. Χρησιμοποιήστε πένσα για να δημιουργήσετε ένα άγκιστρο στα άκρα των τμημάτων καθαρισμού σωλήνων. Συνδέστε τα κίτρινα και πράσινα καθαριστικά σωλήνων και κλείστε τα άγκιστρα για να συγκρατήσετε τα κομμάτια μαζί. Επαναλάβετε για να σχηματίσετε έξι βαθμίδες αδενίνης-θυμίνης.

Ταιριάξτε με τα καμπύλα άκρα της γουανίνης και του άχυρου κυτοσίνης. Αγκιστρώστε τα άκρα του καθαριστή σωλήνων και συνδεθείτε όπως κάνατε με τους στυλοβάτες αδενίνης-θυμίνης. Επαναλάβετε για να σχηματίσετε τους τέσσερις βαθμίδες γουανίνης-κυτοσίνης.

Αποφασίστε εάν οι λευκές ή μαύρες χάντρες πόνυ στη ραχοκοκαλιά θα αντιπροσωπεύουν μόρια δεοξυριβόζης. Οι βάσεις θα προσκολληθούν μόνο σε αυτό το χρώμα.

Για αυτό το παράδειγμα, αφήστε τη μαύρη χάντρα να αντιπροσωπεύει δεοξυριβόζη. Προσαρτήστε το ένα άκρο μιας αδενίνης-θυμίνης ή μιας γουανίνης-κυτοσίνης, εισάγοντας το άκρο του καθαριστή σωλήνων μέσω του καλωδίου ή του καθαριστή σωλήνων που κρατά τις χάντρες. Πρέπει να έχετε υπερβολικό μήκος καθαριστή σωλήνων.

Επαναλάβετε τη σύνδεση κάθε σκαλοπατιού σε μια μαύρη χάντρα έως ότου και τα 10 σκαλοπάτια συνδέονται σε ένα σκελετό. Θυμηθείτε, δεν θα προσκολληθούν όλες οι βάσεις αδενίνης ή γουανίνης στην ίδια πλευρά του μοντέλου.

Συνδέστε το αντίθετο άκρο κάθε σκαλοπατιού σε μια μαύρη χάντρα στο δεύτερο σκελετό. Το μοντέλο πρέπει τώρα να μοιάζει με σκάλα.

Τοποθετήστε τα σκαλοπάτια έτσι ώστε να ευθυγραμμιστούν. Σφίξτε τα άκρα των καθαριστικών σωλήνων έτσι ώστε το μοντέλο να είναι σταθερό και κάπως άκαμπτο. Κόψτε τα άκρα των καθαριστικών σωλήνων εάν είναι απαραίτητο.

Το μόριο DNA σχηματίζει α διπλή έλικα. Σηκώστε το μοντέλο και στρέψτε προσεκτικά το μοντέλο σε σπείρα.

Είτε επισημάνετε το μοντέλο είτε δημιουργήστε ένα κλειδί για να προσδιορίσετε τα στοιχεία του μοντέλου.

• Τουλάχιστον 20 άσπρες χάντρες πόνυ
• Τουλάχιστον 20 μαύρες χάντρες πόνυ
• 10, κομμάτια μήκους 2 ιντσών από διαφανή ή ημιδιαφανή τμήματα αχύρου
• Έξι τμήματα κίτρινου καθαριστικού σωλήνων, μήκους 2 ίντσες το καθένα
  
• Έξι τμήματα πράσινου καθαριστή σωλήνων, μήκους 2 ίντσες το καθένα
• Τέσσερα τμήματα κόκκινου καθαριστή σωλήνων, μήκους 2 ίντσες το καθένα
• Τέσσερα τμήματα μπλε καθαριστή σωλήνων, μήκους 2 ίντσες το καθένα
• Ανθοπωλείο σύρμα, ή λευκά ή μαύρα καθαριστικά σωλήνων
• Πένσα με βελόνα
• Ετικέτες ή ένα επιπλέον κομμάτι κάθε υλικού για τη δημιουργία ενός κλειδιού