Deoksyribonukleinsyre, eller DNA, ble oppdaget i 1953 av James Watson, Francis Crick og Rosalind Franklin. Dette molekylet blir sett på som det grunnleggende grunnlaget for livet, da det inneholder informasjonen for å bygge proteiner og strukturer som kreves i alle organismer. Hvert menneskes DNA er unikt når det gjelder sekvensen av dets tusenvis av nitrogenholdig base par, akkurat som hver bok inneholder ord, men ingen to bøker inneholder samme setninger eller samme rekkefølge ord. Men alt DNA har form av en enkel struktur, en dobbel helix, bestående av en gjentatt serie av fosfatgrupper, fem-karbon sukker og nitrogenholdige baser, representert skjematisk som A, C, G og T.
Modeller av DNA kan konstrueres fra en rekke hverdagslige, lett tilgjengelige gjenstander. Slike modeller fungerer som verdifulle verktøy for å formidle det vesentlige i dette elegante naturverket.
Den grunnleggende strukturen til DNA
En dobbel helix kan oppfattes som en veldig lang, fleksibel stige, med stigenes sider vridd i motsatt retning fra begge ender, med resultatet som en spiralform. "Trinnene" er hydrogenbindinger mellom tilstøtende basepar, med A (adenin) bundet bare til T (tymin) og C (cytosin) binder bare til G (guanin). Hver base binder seg til et fem-karbon sukker (S) motsatt sin hydrogenbinding, og disse sukkerene binder seg til hverandre langs sidene av "stigen" via en fosfatgruppe (P) mellom dem.
Vridningsgraden er viktig å visualisere for å lage modeller av DNA-molekylet. Den doble helixen gjør en komplett "vri" omtrent hver fem til seks basepar. Men enhver riktig modell trenger bare å ha det viktigste: sukker, fosfater og baser må alle være i riktig stilling i forhold til hverandre.
Ungdomsskolemodeller: Resirkulerte gjenstander
En ånd av miljøvern kan dukke opp i bygningen av DNA-modeller. Etter å ha konsultert et diagram som beskriver den grunnleggende strukturen til molekylet, bør du vurdere hvor mange forskjellige typer unike objekter som trengs for å representere en lengde på DNA. (Svaret er seks: en hver for A, C, G, T, S og P.) Arbeid alene eller i grupper, kom opp med lister over gjenstander i gjenvinnings søppel for skole eller hjem som sannsynligvis passer sammen for å lage en modell av molekyl.
De valgte elementene må være av samme størrelse, og ikke for store, for å skape en nøyaktig modell. For eksempel kan en annen type brusboks for hver av de fire basene kombineres med bruk av porsjoner av eggekartonger for sukker og ispinner for fosfatgruppene.
Videregående modeller: Graver dypere inn i DNA
Når du lager mer forseggjorte DNA-modeller, er en utfordring å forklare hvorfor A kan pares med, og bare med, T og tilsvarende for C og G. (Svaret er at A på nivået med deres tredimensjonale konformasjon i rommet, har en tendens til å passe med T på den måten som, si, puslespillbiter.) En leiremodell med fleksibel ledning som danner ryggraden til "trinnene" og "sidene" er en ideell måte å representere dette. Bruk forskjellige farger av leire for de fire basetyper, og kom med forskjellige troverdige former for hver; de trenger bare å være konsistente og oppfylle kriteriene for "puslespillstykker som passer".
For ekstra kreditt, form hypoteser om grunnen til at DNA vrir seg til en dobbel helix i stedet for å forbli i en grunnleggende stigeform. (Svar: De positive og negative ladningene på de forskjellige molekylene tiltrekker seg og avviser hverandre en slik måte å sikre at dobbel helix er den eneste måten molekylet kan eksistere i en stall skjema.)