Deoksiribonukleiinihapon eli DNA: n löysivät vuonna 1953 James Watson, Francis Crick ja Rosalind Franklin. Tätä molekyyliä pidetään elämän perustana, koska se sisältää tietoa kaikkien organismien edellyttämien proteiinien ja rakenteiden rakentamiseksi. Jokaisen ihmisen DNA on ainutlaatuinen sen tuhansien yksittäisten typpiemästen sekvenssin suhteen pareja, aivan kuten jokainen kirja sisältää sanoja, mutta kahdessa kirjassa ei ole samoja lauseita tai samaa järjestystä sanat. Mutta kaikki DNA on yksinkertaisen rakenteen, kaksoiskierteen, muoto, joka koostuu toistuvasta sarjasta fosfaattiryhmät, viiden hiilen sokerit ja typpipitoiset emäkset, jotka on kaavamaisesti esitetty A, C, G ja T.
DNA-mallit voidaan rakentaa monista jokapäiväisistä, helposti saatavista tavaroista. Tällaiset mallit ovat arvokkaita välineitä kommunikoida tämän tyylikkään luontotyön olennaiset osat.
DNA: n perusrakenne
Kaksoiskierre voidaan ajatella erittäin pitkäksi, taipuisaksi tikkaudeksi, jolloin tikkaiden sivut on kierretty vastakkaisiin suuntiin molemmista päistä, jolloin tulos on kierre. "Pylväät" ovat vetysidoksia vierekkäisten emäsparien välillä, jolloin A (adeniini) sitoutuu vain T: hen (tymiini) ja C (sytosiini) sitoutuu vain G: hen (guaniini). Kukin emäs sitoutuu viiden hiilen sokeriin (S) vetysidoksensa vastapäätä, ja nämä sokerit sitoutuvat toisiinsa "tikkaiden" sivuja pitkin niiden välisen fosfaattiryhmän (P) kautta.
Kierteen aste on tärkeä visualisoida DNA-molekyylin mallien tekemistä varten. Kaksoiskierre tekee yhden täydellisen "kierteen" noin joka viidestä kuuteen perusparia. Mutta kaikilla oikeilla malleilla on oltava vain olennaiset osat: sokerien, fosfaattien ja emästen on oltava oikeassa asennossaan toisiinsa nähden.
Keskiasteen mallit: Kierrätetyt tuotteet
Ympäristönsuojelun henki voi näkyä DNA-mallien rakentamisessa. Kun olet tutustunut molekyylin perusrakenteen yksityiskohtaiseen kaavioon, mieti, kuinka monta erilaista ainutkertaista esinettä tarvitaan DNA: n pituuden esittämiseen. (Vastaus on kuusi: yksi kutakin A, C, G, T, S ja P.). Työskentele yksin tai ryhmissä, keksi luettelot esineitä koulussa tai kotona olevissa kierrätysastioissa, jotka saattavat mahtua uskottavasti yhteen mallin luomiseksi molekyyli.
Tarkan mallin luomiseksi valittujen kohteiden on oltava samankokoisia eikä liian suuria. Esimerkiksi kullekin neljästä emäksestä voidaan yhdistää erityyppinen soodakannu sokerien munasäiliöiden ja fosfaattiryhmien popsicle-tikkujen käyttöön.
Lukion mallit: Kaivaminen syvemmälle DNA: han
Kun tehdään monimutkaisempia DNA-malleja, yksi haaste on selittää, miksi A voi muodostaa parin T: n kanssa ja vain sen kanssa ja vastaavasti C: lle ja G: lle. (Vastaus on, että A: n kolmiulotteisen konformaation tasolla avaruudessa A pyrkii sopimaan T: hen esimerkiksi palapelin palat.) Savimalli, jossa joustava lanka muodostaa "pylväiden" ja "sivujen" selkärangan, on ihanteellinen tapa edustaa Tämä. Käytä eri väriä savea neljälle perustyypille ja keksi kullekin erilaiset uskottavat muodot; niiden on oltava vain yhdenmukaisia ja täytettävä "palapeleihin sopivat" kriteerit.
Luo ylimääräistä luottoa muodostamalla hypoteeseja siitä syystä, että DNA kääntyy kaksinkertaiseksi kierteeksi sen sijaan, että se pysyisi tikkaiden perusmuotossa. (Vastaus: Eri molekyylien positiiviset ja negatiiviset varaukset houkuttelevat ja hylkäävät toisiaan sellainen tapa varmistaa, että kaksoiskierre on ainoa tapa molekyylin olemassaololle vakaa muodossa.)