Дезоксирибонуклеиновая кислота или ДНК была открыта в 1953 году Джеймсом Уотсоном, Фрэнсисом Криком и Розалиндой Франклин. Эта молекула считается фундаментальной основой жизни, поскольку она содержит информацию для построения белков и структур, необходимых для всех организмов. ДНК каждого человека уникальна с точки зрения последовательности тысяч отдельных азотистых оснований. пары, так же как каждая книга содержит слова, но никакие две книги не содержат одинаковых предложений или одинакового порядка слова. Но вся ДНК имеет форму простой структуры, двойной спирали, состоящей из повторяющейся серии фосфатные группы, пятиуглеродные сахара и азотистые основания, схематически представленные как A, C, G и Т.
Модели ДНК могут быть построены из множества повседневных, легко доступных предметов. Такие модели служат ценным инструментом для передачи основ этой элегантной работы природы.
Основная структура ДНК
Двойную спираль можно представить как очень длинную гибкую лестницу, при этом стороны лестницы скручены в противоположных направлениях с обоих концов, в результате чего получается спиральная форма. «Ступеньки» - это водородные связи между соседними парами оснований, при этом A (аденин) связывается только с T (тимин), а C (цитозин) связывается только с G (гуанин). Каждое основание связывается с пятиуглеродным сахаром (S) напротив его водородной связи, и эти сахара связываются друг с другом по сторонам «лестницы» через фосфатную группу (P) между ними.
Степень поворота важно визуализировать для создания моделей молекулы ДНК. Двойная спираль совершает одно полное «закручивание» примерно через каждые пять-шесть пар оснований. Но любая правильная модель должна иметь только самое необходимое: сахара, фосфаты и основания должны быть на своих местах по отношению друг к другу.
Модели для средней школы: переработанные предметы
Дух сохранения окружающей среды может проявиться в построении моделей ДНК. Посмотрев на схему, подробно описывающую основную структуру молекулы, подумайте, сколько различных видов уникальных объектов необходимо для представления длины ДНК. (Ответов шесть: по одному для A, C, G, T, S и P.) Работая в одиночку или в группах, составьте списки предметы в школьных или домашних мусорных баках, которые могут подходить друг к другу, чтобы создать модель молекула.
Выбранные элементы должны быть одинакового размера, но не слишком большими, чтобы создать точную модель. Например, разные типы банки с содовой для каждой из четырех основ можно комбинировать с использованием частей картонных коробок для яиц для сахара и палочек для мороженого для фосфатных групп.
Модели средней школы: копаем глубже в ДНК
При создании более сложных моделей ДНК одна проблема состоит в том, чтобы объяснить, почему A может сочетаться с T и только с ним, и аналогично для C и G. (Ответ заключается в том, что на уровне своей трехмерной конформации в пространстве A имеет тенденцию соответствовать T, например, кусочки пазла.) Глиняная модель с гибкой проволокой, образующей спинку «ступенек» и «боковых сторон», - идеальный способ изобразить это. Используйте глину разных цветов для четырех основных типов и придумайте разные правдоподобные формы для каждого; они должны только быть последовательными и соответствовать критерию «подгонки кусочков головоломки».
В качестве дополнительной награды сформулируйте гипотезы о причине того, что ДНК скручивается в двойную спираль, а не остается в основной форме лестницы. (Ответ: положительный и отрицательный заряды на разных молекулах притягиваются и отталкиваются друг от друга. такой способ гарантировать, что двойная спираль - единственный способ для молекулы существовать в стабильной форма.)