Kwas dezoksyrybonukleinowy lub DNA został odkryty w 1953 roku przez Jamesa Watsona, Francisa Cricka i Rosalind Franklin. Ta cząsteczka jest uważana za podstawową podstawę życia, ponieważ zawiera informacje potrzebne do budowy białek i struktur wymaganych we wszystkich organizmach. DNA każdego człowieka jest unikalne pod względem sekwencji tysięcy indywidualnych zasad azotowych pary, tak jak każda książka zawiera słowa, ale żadne dwie książki nie zawierają tych samych zdań lub tej samej kolejności słowa. Ale całe DNA przybiera formę prostej struktury, podwójnej helisy, składającej się z powtarzających się serii grupy fosforanowe, cukry pięciowęglowe i zasady azotowe, przedstawione schematycznie jako A, C, G i G T.
Modele DNA można konstruować z różnych przedmiotów codziennego użytku, łatwo dostępnych. Takie modele służą jako cenne narzędzia do przekazywania zasadniczych elementów tego eleganckiego dzieła natury.
Podstawowa struktura DNA
Podwójna helisa może być pomyślana jako bardzo długa, elastyczna drabina, z bokami drabiny skręconymi w przeciwnych kierunkach z obu końców, w wyniku czego ma kształt spirali. „Szczeble” to wiązania wodorowe między sąsiednimi parami zasad, przy czym wiązanie A (adenina) tylko z wiązaniem T (tymina) i wiązanie C (cytozyna) tylko z wiązaniem G (guanina). Każda zasada wiąże się z cukrem pięciowęglowym (S) naprzeciwko wiązania wodorowego, a te cukry łączą się ze sobą wzdłuż boków „drabinki” poprzez grupę fosforanową (P) między nimi.
Stopień skrętu jest ważny do wizualizacji w celu stworzenia modeli cząsteczki DNA. Podwójna helisa powoduje jeden pełny „skręt” co około pięć do sześciu par zasad. Ale każdy poprawny model musi mieć tylko to, co najważniejsze: cukry, fosforany i zasady muszą być we właściwych pozycjach względem siebie.
Modele gimnazjum: przedmioty z recyklingu
W budowaniu modeli DNA może pojawić się duch ochrony środowiska. Po zapoznaniu się z diagramem szczegółowo przedstawiającym podstawową strukturę cząsteczki, zastanów się, ile różnych rodzajów unikalnych obiektów jest potrzebnych do reprezentowania długości DNA. (Odpowiedź brzmi sześć: po jednej dla A, C, G, T, S i P.) Pracując samodzielnie lub w grupach, wymyśl listę przedmioty w szkolnych lub domowych pojemnikach do recyklingu, które mogą pasować do siebie, aby stworzyć model cząsteczka.
Wybrane elementy muszą być podobnej wielkości i niezbyt duże, aby stworzyć dokładny model. Na przykład, inny rodzaj puszki po napoju gazowanym dla każdej z czterech baz może być połączony z wykorzystaniem porcji kartonów po jajkach dla cukrów i pałeczek do lodów dla grup fosforanowych.
Modele z liceum: głębsze zagłębianie się w DNA .
Podczas tworzenia bardziej skomplikowanych modeli DNA, jednym z wyzwań jest wyjaśnienie, dlaczego A może sparować się tylko z T i podobnie z C i G. (Odpowiedź brzmi, że na poziomie ich trójwymiarowej konformacji w przestrzeni, A ma tendencję do dopasowywania się do T w sposób, powiedzmy, elementów puzzli.) Model gliniany z giętkim drutem tworzącym grzbiet „szczebelków” i „boków” to idealny sposób na przedstawienie to. Użyj różnych kolorów gliny dla czterech typów podstawowych i wymyśl różne prawdopodobne kształty dla każdego; muszą tylko być spójne i spełniać kryteria „dopasowania puzzli”.
Aby uzyskać dodatkowy kredyt, sformułuj hipotezy dotyczące powodu, dla którego DNA skręca się w podwójną helisę, zamiast pozostawać w podstawowym kształcie drabiny. (Odpowiedź: dodatnie i ujemne ładunki na różnych cząsteczkach przyciągają się i odpychają nawzajem w taki sposób, aby zapewnić, że podwójna helisa jest jedynym sposobem na istnienie cząsteczki w stabilnym Formularz.)