关键概念
Biology
Life
DNA
Double helix

介绍
曾经想过如何编制DNA,生命形式的遗传蓝图,可以编码和传递关于如何成长和维护生命形式的信息?就像食谱一样,DNA包含一个菜肴的食谱,DNA将食谱存储在生物体的寿命中。然而,与各种食谱不同,生物非常不同’DNA如真菌,植物或动物看起来非常相似。虽然每个人都有独特的DNA序列,但我们所有人中的DNA相同约99.9%!在此活动中,您将为DNA的短部分进行模型—足以了解它是什么样的和它如何编码生活。

背景
植物,真菌和动物似乎彼此似乎非常不同,但它们都是由称为细胞的小建筑块组成—很少有例外—这些细胞中的每一个都在其中心含有生物体的分子’s蓝图。该分子称为DNA:脱氧核糖核酸。虽然蓝图越不同寿命—毕竟,植物,真菌和动物是非常不同的生物体—在DNA中编码的方式是相同的。

脱氧核糖核酸分子使用四个化学碱基编码所有信息:胞嘧啶(C),鸟嘌呤(G),腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)。它有两个互补的股线,每个股线都有一个漫长的糖–磷酸盐骨干,四种化学物质附着。这些化学品的序列或顺序包含要发展,维持和生长生物体的数据。在DNA中,这四种化学物质总是相同的方式与形成的成对方式相同:与t的一对; C对具有G.在这种非常具体的方式中,两个互补的股线连接在一起形成DNA:长分子看起来像绳梯—只有大约200,000,000倍更小!给“ladder”顺时针扭曲,你可以看到为什么DNA也被称为“double helix.”

当生物体生长时,它们的细胞分裂,并且在几乎所有情况下,每个细胞接受DNA分子的复制品。 DNA的巧妙结构允许易于复制:双螺旋的每条股线包含创建新DNA分子所需的所有信息。如果对彼此放开,每个骨架都有四种化学品的序列可以是新DNA分子的基础。随着A和T总是配对,C和G也总是在一起,一条链足以重新创造分子。

材料

  • 磁带,大约两厘米宽,长1.5米(如画家的磁带)
  • 卡片或坚固的纸
  • 红色,黄色,蓝色和绿色标记
  • 统治者
  • 铅笔
  • 剪刀
  • 合作伙伴
  • 毯子或纸张
  • 绳索或厚绳约一米长(可选)
     

准备

  • 切出40条纸张,每个厘米每厘米。用铅笔线划分每个条带,所以它由两个矩形组成,每个矩形是每厘米一厘米。这些矩形表示DNA的基础或代码化学品。
  • 脱氧核糖核酸只有四种不同的基础或代码化学品。我们将使用颜色来指示每一个:红色,黄色,蓝色和绿色。这些代码化学品非常特别—红色只与黄色结合,蓝色只用绿色。*在分界线的两侧上彩色,所以你有红色–yellow and blue–绿色条带。在前后颜色它们相同。 (注意,在你的身体中,这些基础对很小,而且没有色彩缤纷!我们使它们变大而丰富多彩,所以模型很美,更容易理解。您的DNA长度约为30亿基对,所以您只需模拟一个一块DNA—不是整个序列!)这项活动使一块DNA的一个模型。
  • 脱氧核糖核酸看起来像一个扭曲的绳子梯子。对于您的型号,您将首先制造“backbone”梯子的侧面然后加入“base pair”梯级。首先切割两块胶带,每块胶带长65厘米。在桌子上彼此平行地铺平它们,粘贴在一起,在两侧有大约两厘米的空间。添加基对时,使用短磁带将两个骨干内置在适当位置。
     

程序

  • 挑选一条准备好的纸条(一个碱基对)并将一端粘贴到一个骨干,另一端粘在另一端到另一端。条带应该从一个骨干到另一个骨干的桥梁,并以直角越过骨干,就像绳索梯子上的梯级一样。注意您的条带不会横跨两条磁带条的全宽,但在磁带块中间开始和结束。
  • 将更多的条带粘在骨干上,使它们进行平行梯级。在梯级之间留下大约一厘米的空间。这样做,直到底部通过基对从一端连接到另一端。
  • 将胶带固定在桌子上的磁带,并在中间纵向纵向折叠每行磁带。胶带将折叠在底对的末端,将它们固定在折叠的磁带之间。
  • 你的模型几乎完了!缺少一个细节:DNA是扭曲的。持有梯子的一端,让您的伴侣握住另一端。顺时针扭转几次。 当你扭转它时,DNA片段的长度会发生什么? 你明白为什么DNA被称为双螺旋吗?
  • 脱氧核糖核酸可以使用股线中包含的信息重复。 你认为你可以用你的DNA分子做同样吗?
  • 为了测试您是否可以,解开您的DNA模型,并将其放在桌子或地面上。用纸或毯子隐藏一条股线。您的工作是使用您在使DNA分子完成分子的同时获得的知识。 对于每个可见颜色 (代码化学品) 你能告诉哪种颜色(代码化学品)是隐藏的? 这怎么能帮助你复制你的DNA分子吗?
  • 额外的: 切割两个颜色的每个碱基对—每个代表一个代码化学品—遇见。现在,使用每条股线复制原始DNA模型。 你有两个相同的分子吗?
  • 额外的: 计算DNA部分中的基对数。 人类DNA由三百万个碱基对组成。如果你建模所有三百万,你能估计你的模型是多长时间吗?
  • 额外的: 拿一根绳索长约一米。扭曲绳子并继续扭曲。 你有没有看到长股可以扭曲和折叠成更紧凑的空间?你认为这有助于在我们的身体内吗?

观察和结果
你最有可能讲述隐藏的颜色是什么—无论你选择隐藏哪个困境。这是因为一旦你知道你的合作伙伴的一边,因为这些化学品总是与同一个合作伙伴配对:红色蓝色;绿色与黄色。

真实DNA中的四种代码化学品通常由字母T,a,c和g表示。它们并不鲜艳,但它们具体而言,但它们如下:t和始终配对,如g和c。沿一个骨干的序列DNA分子包含重新创建分子的所有信息。

您的模型中可能有大约30个基对。您需要使其达到1亿倍以模拟所有三十亿基础人DNA。您的模型将是大约60,000公里,或37,300英里,长—世界各地约1.5次!您的DNA分子可能大约四厘米宽。真正的DNA大约是两个纳米,或者是毫米宽的两百万分钟。这意味着您的模型比真正的DNA宽约200万次。这种长串DNA是盘绕的,折叠到几乎每个人体细胞的中心!

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*编辑’s note(7/10/20):发布后添加了这句话以纠正颜色组合的描述。