แนวคิดโครงการแบบจำลองดีเอ็นเอ

กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกหรือ DNA ถูกค้นพบในปี 1953 โดย James Watson, Francis Crick และ Rosalind Franklin โมเลกุลนี้ถือเป็นพื้นฐานพื้นฐานของชีวิต เนื่องจากมีข้อมูลสำหรับการสร้างโปรตีนและโครงสร้างที่จำเป็นในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด DNA ของมนุษย์ทุกคนมีความเฉพาะตัวในแง่ของลำดับเบสไนโตรเจนแต่ละตัวของมัน คู่ เช่นเดียวกับหนังสือทุกเล่มมีคำ แต่ไม่มีหนังสือสองเล่มที่มีประโยคเดียวกันหรือลำดับเดียวกันของ คำ. แต่ DNA ทั้งหมดอยู่ในรูปของโครงสร้างที่เรียบง่าย เกลียวคู่ ซึ่งประกอบด้วยอนุกรมซ้ำของ หมู่ฟอสเฟต น้ำตาลคาร์บอนห้าคาร์บอน และเบสไนโตรเจน แสดงเป็นแผนผังเป็น A, C, G และ ต.

แบบจำลอง DNA สามารถสร้างได้จากสิ่งของต่างๆ ที่หาได้ง่ายในแต่ละวัน โมเดลดังกล่าวเป็นเครื่องมืออันทรงคุณค่าในการสื่อสารถึงความจำเป็นของงานอันสง่างามของธรรมชาตินี้

เกลียวคู่สามารถคิดได้ว่าเป็นบันไดที่ยาวและยืดหยุ่นได้ โดยที่ด้านข้างของบันไดบิดไปในทิศทางตรงกันข้ามจากปลายทั้งสองข้าง ผลที่ได้คือรูปทรงเกลียว "ขั้น" คือพันธะไฮโดรเจนระหว่างคู่เบสที่อยู่ติดกัน โดยที่ A (อะดีนีน) จับกับ T (ไทมีน) และ C (ไซโตซีน) เท่านั้นที่พันธะกับ G (กัวนีน) เบสแต่ละเบสจับกับน้ำตาลห้าคาร์บอน (S) ตรงข้ามพันธะไฮโดรเจน และน้ำตาลเหล่านี้จับกันที่ด้านข้างของ "บันได" ผ่านกลุ่มฟอสเฟต (P) ระหว่างพวกมัน

ระดับของการบิดตัวเป็นสิ่งสำคัญในการมองเห็นเพื่อจุดประสงค์ในการสร้างแบบจำลองของโมเลกุลดีเอ็นเอ เกลียวคู่ทำให้ "บิด" สมบูรณ์ทุกๆ ห้าถึงหกคู่เบส แต่แบบจำลองที่ถูกต้องใดๆ จำเป็นต้องมีเพียงสิ่งจำเป็นเท่านั้น: น้ำตาล ฟอสเฟต และเบสทั้งหมดต้องอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมโดยคำนึงถึงกันและกัน

จิตวิญญาณของการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมสามารถแสดงให้เห็นได้ในการสร้างแบบจำลองดีเอ็นเอ หลังจากศึกษาแผนภาพที่มีรายละเอียดโครงสร้างพื้นฐานของโมเลกุลแล้ว ให้พิจารณาว่าจำเป็นต้องใช้วัตถุที่ไม่ซ้ำกันกี่ประเภทเพื่อแทนความยาวของดีเอ็นเอ (คำตอบคือหก: อย่างละหนึ่งสำหรับ A, C, G, T, S และ P.) ทำงานคนเดียวหรือเป็นกลุ่ม คิดรายการของ รายการในถังรีไซเคิลของโรงเรียนหรือที่บ้านที่อาจเข้ากันได้อย่างน่าเชื่อถือเพื่อสร้างแบบจำลองของ โมเลกุล

รายการที่เลือกต้องมีขนาดใกล้เคียงกันและไม่ใหญ่เกินไปเพื่อสร้างแบบจำลองที่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น โซดาชนิดต่างๆ สำหรับเบสทั้งสี่สามารถใช้ร่วมกับการใช้กล่องไข่บางส่วนสำหรับน้ำตาลและแท่งไอติมสำหรับกลุ่มฟอสเฟต

เมื่อสร้างแบบจำลองดีเอ็นเอที่ซับซ้อนมากขึ้น ความท้าทายประการหนึ่งคือการอธิบายว่าเหตุใด A จึงจับคู่กับ T และในทำนองเดียวกันสำหรับ C และ G เท่านั้น (คำตอบคือที่ระดับของโครงสร้างสามมิติในอวกาศ A มีแนวโน้มที่จะพอดีกับ T ในลักษณะพูดว่า จิ๊กซอว์ชิ้น) แบบจำลองดินเหนียวที่มีลวดยืดหยุ่นสร้างสันของ "ขั้น" และ "ข้าง" เป็นวิธีที่เหมาะที่จะเป็นตัวแทน นี้. ใช้ดินเหนียวสีต่างกันสำหรับประเภทฐานทั้งสี่ และสร้างรูปทรงที่เป็นไปได้ที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละประเภท พวกเขาต้องการเพียงความสม่ำเสมอและตรงตามเกณฑ์ "ความเหมาะสมของชิ้นส่วนปริศนา"

สำหรับเครดิตเพิ่มเติม ให้สร้างสมมติฐานเกี่ยวกับสาเหตุที่ DNA บิดตัวเป็นเกลียวคู่แทนที่จะอยู่ในรูปทรงบันไดพื้นฐาน (เฉลย: ประจุบวกและประจุลบบนโมเลกุลต่าง ๆ ดึงดูดและผลักไสซึ่งกันและกันใน วิธีดังกล่าวเพื่อให้แน่ใจว่าเกลียวคู่เป็นวิธีเดียวสำหรับโมเลกุลที่จะอยู่ในคอก แบบฟอร์ม.)