A dezoxiribonukleinsavat vagy DNS-t 1953-ban fedezte fel James Watson, Francis Crick és Rosalind Franklin. Ezt a molekulát tekintik az élet alapvető alapjának, mivel tartalmazza az összes organizmusban szükséges fehérjék és szerkezetek felépítéséhez szükséges információkat. Minden ember DNS-e egyedülálló a több ezer egyedi nitrogén-bázis szekvenciáját tekintve párok, ugyanúgy, mint minden könyv tartalmaz szavakat, de két könyv sem tartalmazza ugyanazt a mondatot vagy azonos sorrendet szavak. De az összes DNS egy egyszerű szerkezet, egy kettős spirál formájában jelenik meg, amely egy ismétlődő sorozatból áll foszfátcsoportok, öt szénatomos cukrok és nitrogénbázisok, amelyeket sematikusan A, C, G és T.
A DNS-modellek különféle mindennapi, könnyen elérhető elemekből építhetők fel. Az ilyen modellek értékes eszközként szolgálnak az elegáns természeti alkotás lényeges elemeinek közlésére.
A DNS alapszerkezete
A kettős spirál nagyon hosszú, rugalmas létraként képzelhető el, a létra oldala mindkét végétől ellentétes irányba van csavarva, amelynek eredményeként spirál alakúak. A "lépcsők" a szomszédos bázispárok közötti hidrogénkötések, ahol A (adenin) csak T-hez (timin) és C (citozin) csak G-hez (guaninhoz) kötődik. Mindegyik bázis a hidrogénkötésével szemben egy öt szénatomos cukorhoz (S) kötődik, és ezek a cukrok a köztük lévő foszfátcsoporton (P) keresztül kötődnek egymáshoz a "létra" oldalán.
A csavarás mértéke fontos a vizualizálás szempontjából a DNS-molekula modelljeinek elkészítése céljából. A kettős spirál öt-hat alappáronként egy teljes "csavart" hajt végre. De minden helyes modellnek csak a lényegre van szüksége: a cukroknak, foszfátoknak és bázisoknak mind a megfelelő helyzetben kell lenniük egymáshoz képest.
Középiskolás modellek: Újrahasznosított termékek
A környezetvédelem szelleme megjelenhet a DNS-modellek felépítésében. Miután megismerte a molekula alapszerkezetét részletező diagramot, fontolja meg, hogy hány különböző típusú egyedi objektumra van szükség a DNS hosszúságának ábrázolásához. (A válasz hat: egy-egy A, C, G, T, S és P. esetén.) Önállóan vagy csoportosan dolgozva állítson össze cikkek az iskolai vagy otthoni újrahasznosító tartályokban, amelyek hihetően illeszkedhetnek egymáshoz, hogy elkészítsék a molekula.
A pontos modell létrehozásához a kiválasztott elemeknek hasonló méretűnek és nem túl nagynak kell lenniük. Például a négy bázis mindegyikéhez különféle szódabikarbónát kombinálhatunk tojásdobozok adagjának felhasználásával a cukrokhoz és popsicle botokkal a foszfátcsoportokhoz.
Középiskolai modellek: mélyebbre ásni a DNS-t
Bonyolultabb DNS-modellek készítésekor az egyik kihívás az, hogy elmagyarázzuk, miért párosulhat A és csak T-vel, és hasonlóan C és G esetében. (A válasz az, hogy térbeli háromdimenziós konformációjuk szintjén A hajlamos T-hez illeszkedni, mondjuk: kirakós darabok.) A "lépcsők" és az "oldalak" gerincét képező, rugalmas huzallal ellátott agyagmodell ideális módszer a ez. Használjon különböző színű agyagot a négy alaptípushoz, és mindegyikhez készítsen különböző elfogadható alakokat; csak következeteseknek kell lenniük, és meg kell felelniük a "puzzle darabokra illő" kritériumoknak.
Extra elismerésképpen alakítson ki hipotéziseket arról az okról, hogy a DNS kettős spirálgá csavarodik, ahelyett, hogy alapvető létra alakban maradna. (Válasz: a különböző molekulák pozitív és negatív töltései vonzzák és taszítják egymást oly módon biztosítani, hogy a kettős spirál az egyetlen módja annak, hogy a molekula stabilan létezzen forma.)