Содержание
- Основная структура ДНК
- Модели средней школы: переработанные предметы
- Модели средней школы: копание глубже в ДНК
Дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, была открыта в 1953 году Джеймсом Уотсоном, Фрэнсисом Криком и Розалинд Франклин. Эта молекула считается фундаментальной основой для жизни, так как она содержит информацию для создания белков и структур, необходимых для всех организмов. ДНК каждого человека уникальна с точки зрения последовательности тысяч отдельных азотистых пар оснований, точно так же, как каждая книга содержит слова, но никакие две книги не содержат одинаковых предложений или одинакового порядка слов.Но вся ДНК принимает форму простой структуры, двойной спирали, состоящей из повторяющегося ряда фосфатных групп, пятиуглеродных сахаров и азотистых оснований, схематически представленных как A, C, G и T.
Модели ДНК могут быть созданы из множества повседневных, легко доступных предметов. Такие модели служат ценными инструментами для передачи основ этого элегантного произведения природы.
Основная структура ДНК
Двойную спираль можно представить как очень длинную гибкую лестницу, стороны которой скручены в противоположных направлениях с обоих концов, в результате чего получается спиральная форма. «Ранги» представляют собой водородные связи между соседними парами оснований, причем А (аденин) связывается только с Т (тимином), а С (цитозин) связывается только с G (гуанином). Каждое основание связывается с пятиуглеродным сахаром (S) напротив его водородной связи, и эти сахара связываются друг с другом вдоль сторон "лестницы" через фосфатную группу (P) между ними.
Степень изгиба важно визуализировать в целях создания моделей молекулы ДНК. Двойная спираль делает один полный «поворот» примерно каждые пять-шесть пар оснований. Но любая правильная модель должна иметь право только на основные элементы: сахара, фосфаты и основания должны находиться в своих правильных положениях относительно друг друга.
Модели средней школы: переработанные предметы
Дух сохранения окружающей среды может проявиться в построении моделей ДНК. После просмотра диаграммы, детализирующей основную структуру молекулы, подумайте, сколько разных видов уникальных объектов необходимо для представления длины ДНК. (Ответ шесть: по одному для A, C, G, T, S и P.) Работая в одиночку или в группах, составьте списки предметов в школьных или бытовых мусорных корзинах, которые могли бы правдоподобно совмещаться, чтобы создать модель молекула.
Выбранные элементы должны быть одинакового размера и не слишком большими, чтобы создать точную модель. Например, для каждого из четырех оснований можно использовать разные типы банок для содовой с использованием частей коробок для яиц для сахаров и палочек от эскимо для фосфатных групп.
Модели средней школы: копание глубже в ДНК
При создании более сложных моделей ДНК, одна из задач состоит в том, чтобы объяснить, почему A может соединяться с и только с T и аналогично для C и G. (Ответ заключается в том, что на уровне их трехмерной конформации в пространстве A имеет тенденцию к подходите с буквой Т, как, например, кусочки мозаики.) Глиняная модель с гибкой проволокой, образующей позвоночник «перекладины» и «боковые стороны», является идеальным способом представить это. Используйте разные цвета глины для четырех базовых типов и придумайте разные правдоподобные формы для каждого; они должны быть только последовательными и соответствовать критериям «подгонки частей головоломки».
Для дополнительного доверия, сформируйте гипотезы о причине, по которой ДНК скручивается в двойную спираль, а не остается в форме базовой лестницы. (Ответ: положительные и отрицательные заряды на разных молекулах притягивают и отталкивают друг друга таким образом, чтобы гарантировать, что двойная спираль - единственный способ для молекулы существовать в стабильной форме.)