Bauen Sie ein DNA-Modell aus Murmeln zusammen. Moleküle aus Plastilin. Schritt-für-Schritt-Bildhauerstunde. Aus Perlen und Pfeifenreinigern ein Modell basteln

• Lehrreich: erste Kenntnisse über die Struktur zu erlangen, chemische Zusammensetzung und Funktionen des DNA-Moleküls.
• Entwicklung: fördern Sie das Wachstum einer aktiven Lebensposition, entwickeln Sie die Fähigkeit, erworbenes Wissen zu analysieren und im Leben anzuwenden.
• Lehrreich: ein Verantwortungsbewusstsein für Ihr Leben und das Leben zukünftiger Kinder zu fördern; die Liebe zur Natur wecken.

Pädagogische visuelle Hilfsmittel:

• individuelle Aufgabenkarten zur Prüfung des behandelten Stoffes in drei Varianten
• Audiorecorder
• Karten mit Begriffen
• DNA-Demonstrationsmodell
• Ein Satz farbiger Drähte zur Herstellung „Ihrer eigenen“ DNA
• Satz farbiger Buntstifte

Während des Unterrichts

1. Einführung Lehrer.

„Die Natur ist das Wichtigste, und alles geschieht nach ihren Gesetzen, und wir sind ein Teil der Natur selbst und leben auch nach ihren Gesetzen, und in uns wirken die gleichen Kräfte.“ Dies sind Worte aus dem Buch des Autors des berühmten „Hardening System – Human Training“ – P.K.

Versuchen wir hier die Schlüsselwörter zu definieren:

NATUR, GESETZE DER „MACHT“ IN UNS.

Wir kennen diese Konzepte aus den Lehrveranstaltungen Physik, Chemie und Biologie. Doch welche Kräfte in uns stecken, wie sie wirken – das erfahren wir im Unterricht.

2. Aufwärmen.

Wie Sie bereits wissen, enthalten Zellen etwa 80 verschiedene chemische Elemente.

Sie haben vielfältige Auswirkungen auf die Eigenschaften und Prozesse in lebenden Organismen

Also die Aufgabe:

Option I – der Einfluss von Elementen auf den Körper:

Ca, Fe, Md, I, Zn.

Option II – Makroelemente, Mikroelemente, Ultramikroelemente benennen (chemische Symbole, %-Gehalt).

Option III – Beantworten Sie die Fragen:

Welche Stoffe gelten als anorganisch?

Welche Stoffe gelten als organisch?

Was bedeutet „anorganisch“?

Was bedeutet „Bio“?

Alle lebenden Organismen bestehen aus... (ruhige Musik beginnt)

3. Neues Material studieren.

Es ist bekannt, dass das Märchen eine Lüge ist, aber es enthält einen Hinweis und eine ungewöhnliche Lektion. Lektion ohne Thema.

Problemaufgabe:

Bestimmen Sie während der Erklärung den Namen des Unterrichtsthemas. Ich erzähle also ein Märchen und Sie notieren „Hinweise“ in Ihrem Notizbuch.

In einem bestimmten Reich, einem intrazellulären Zustand, lebte ein Zellkern. So rund und süß. Und der Name ist so einfach – der Kern (im Verlauf der Geschichte wird ein Diagramm an der Tafel erstellt). (Bild 1)

Es hat mich nicht gestört. Der Staat war zwar klein, hatte aber richtige Grenzen (Hülle) und einen Wassergraben mit einer viskosen Flüssigkeit (Zytoplasma). Dort lebten Piranhas (Lysosomen). Als geschickte Kaufleute aus Übersee Waren über die Grenze brachten (Stoffwechsel), überwachten Lysosomen streng die Qualität und minderwertige Produkte wurden sofort verdaut: gemeinsam mit den Händlern.

Der Kern wurde stolz, dass es so wichtig war. Die Kaufleute zerschmetterten vor seinen Augen „ihre Mützen“ und verliehen ihm ihren eigenen Titel, einen in Übersee. Seitdem begannen sie, den Kern geschickt als NUCLEUS zu bezeichnen (im Verlauf der Lektion werden Karten mit Aufgaben an die Tafel gehängt).

Zeit verging. Nucleus ist traurig, es gibt niemanden, mit dem man reden kann, er dachte daran, das Erbe weiterzugeben, dachte er und beschloss, aus seinem Körper (Nukleotide) ein kleines Kind zu erschaffen.

Ordnet Nukleotide an:

Genau hier Adenyl(A), hier Cytidyl(C), hier Thymin(T), nun ja, hier Guanyl(G).

Nichts klappt. Zum Glück kamen die Gäste. Ein Busenfreund kam – ein Enzym, und Cousins ​​– ein Wasserstoff und eine kovalente Bindung. Dann kam das ATF angerannt. Alle prahlten damit, wie vielseitig es sei.

Alle machten sich gemeinsam an die Arbeit und legten die Nukleotide fest.

Die kovalente Bindung ist die intelligenteste und stärkste und begann, Nukleotide paarweise zusammenzufügen, nicht zufällig, sondern mit Gefühl. Und dieses Gefühl“ Komplementarität" heißt. (Abbildung 2)

Hier griff die Wasserstoffbindung ein: „Auch wenn ich abführend bin, werde ich auch helfen, ich werde alles richtig straffen.“ Und „es verdreht“. Es ist wunderschön geworden. (Figur 3)

Das Enzym gab dem Neugeborenen sofort einen Namen – Polynukleotid Und dann schreit ATF (eine sehr energische Person):

„Es ist ein Mädchen! Schau, sie hat eine Taille!“ Nichts zu tun. Sie begannen, einen anderen Namen zu wählen. Wir erinnerten uns. Im Kern gab es eine Großmutter, ihr Name war – Desoxyribose. Deshalb beschlossen sie, dem Neugeborenen den Namen Desoxyribonukleinsäure, oder kurz DNA, zu geben. Hier endet das Märchen, und wer zuhört, nennt das Thema der Lektion:

„Geburt der DNA“

4. Konsolidierung – „Bauen Sie Ihre DNA auf.“

(Jeder stellt seine eigene DNA aus farbigem Draht her)

Es entsteht eine doppelsträngige Superhelix

5. Schlussfolgerungen.

Und als die DNA wuchs, erhielt sie einen Pass, wurde Teil des Chromosoms und bekam dort einen Job: Sie speichert und überträgt genetische Informationen.

Vielleicht ist dies die „Kraft in uns“.

6. Hausaufgaben.

a) mündlich – meine heutige Entdeckung

Was hat sich in meiner Weltanschauung geändert?

b) schriftlich – Verhaltensregeln in Bezug auf alle Lebewesen aufschreiben im Namen von: Wolf, Hase, Karotte.

Extrem kleine Größen DNA durfte sie nicht sehen. Deshalb erscheint es für manche als ein rein abstraktes Konzept und nicht als ein wirklich existierendes Molekül. Besseres Verstehen DNA Es kann hilfreich sein, selbst ein physisches Modell davon zusammenzustellen.

Kinderbaukästen eignen sich hervorragend zum Bau molekularer Modelle, u. a DNA. Einer der Autoren dieses Buches (Arthur Wiggins) hat mit dem K"NEX-Baukasten ein DNA-Modell zusammengebaut, das in Abb. 1.4 in den Händen der Kinder gehalten wird, die ihm dabei geholfen haben.

Dieses Modell basiert auf dem K"NEX 32-Modellbausatz in einer blauen Preiswanne (34006), der für 30 oder 40 US-Dollar erworben werden kann (siehe unten). www.knex.com).

Reis. 1.4. DNA-Modell im Besitz von Ray, Melissa und Tim Noe (Enkel von A.W. Wiggins)

Eine Anleitung zum Zusammenbau eines DNA-Moleküls finden Sie im World Wide Web. http://c3.biomath.mssm.edu/knex/dna.models.knex.html

Nach Abschluss der Arbeiten erhalten Sie einen Teil des DNA-Moleküls mit 48 Basenpaaren. Es wird etwa 1 m lang sein.

Das resultierende Modell unterscheidet sich geringfügig von der echten DNA. Im Modell steht jeder blaue Stab in einem Winkel von 20° zum vorherigen Stab, wohingegen die Wasserstoffbrückenbindungen in echter DNA innerhalb von 6° parallel sind. Das Modell zeigt jedoch getrennte Windungen der Spirale, große und kleine Rillen und paarweise Basen A-T und C-G Watson-Crick.

Wenn Sie dieses Modell zusammenbauen, können Sie die Wirkung des Lac-Operons bei der Spaltung zweier DNA-Stränge während der Replikation sowie die Arbeit von Restriktionsenzymen sehen, die aufgrund der „Passung“ dieser Enzyme zu den Molekülen DNA an bestimmten Stellen schneiden.

Codons

Fast alle Lebensformen auf der Erde verwenden denselben genetischen Code, dessen Schlüssel Codons sind. Wenn die Nukleotidbasen in der DNA als Buchstaben des genetischen Codes dargestellt werden, dann sind die Codons Wörter und das Gen eine Folge von Codons, die einen Satz bilden. Gemäß der Grundvoraussetzung (zentrales Dogma) der Genexpression (Genexpression) wird die Botschaft der DNA auf mRNA (Messenger-RNA) aufgezeichnet, die dann auf Proteine ​​übertragen wird.

Um zu verstehen, wie Codons funktionieren, betrachten wir es im Detail.

♦ Die Reihenfolge der in der DNA enthaltenen Nukleotidbasen wird durch den Wechsel von Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin bestimmt, üblicherweise mit den Buchstaben A, T, C und G bezeichnet.

♦ mRNA schreibt die Nukleotidbasen der DNA in der gleichen Reihenfolge auf dem Ribosom um und ersetzt dabei lediglich Thymin durch Uracil. Im Ribosom werden Proteine ​​durch Aneinanderreihen von Aminosäuren zusammengesetzt (siehe: Ideenliste, 5. Aminosäuren). Die Reihenfolge der Aminosäuren in einem Protein wird durch die tRNA (Transfer-RNA) bestimmt, die die ursprüngliche Reihenfolge der Nukleotidbasen in der DNA vermittelt.

Aber wie bestimmen vier Nukleotidbasen, welche der 20 Aminosäuren beim Aufbau eines Proteins verwendet werden müssen?

♦ Wenn jede Nukleotidbase eine Aminosäure angeben würde, könnten nur vier Aminosäuren zusammengesetzt werden.

♦ Wenn zwei Nukleotidbasen zusammen eine Aminosäure definieren würden, gäbe es 4 2 = 16 Aminosäuren.

♦ Wenn drei Nukleotidbasen zusammen eine Aminosäure bilden würden, könnten Sie 4 3 = 64 Aminosäuren erhalten, was mehr als genug ist. Daher muss das Codon ein Triplett sein – drei Basen, die zusammenpassen.

Die ternäre Natur des Codons wurde 1961 dank der Arbeit von Francis Crick experimentell bestätigt.

Die Frage, welche Nukleotidbasentripletts Aminosäuren bestimmen, wurde 1961 vom amerikanischen Biochemiker Marshall Nirenberg geklärt, der feststellte, dass UUU die Aminosäure Phenylalanin kodiert.

Nachfolgende Experimente von Nirenberg und anderen Wissenschaftlern im Jahr 1966 trugen dazu bei, eine vollständige Korrespondenz zwischen Codons und Aminosäuren herzustellen.

Die Tabellen zeigen Drei-Buchstaben-Codons und die entsprechenden Aminosäuren, die an das durch RNA aufgebaute Proteinmolekül gebunden sind, sowie die Nukleotidbasen von RNA (U, C, A und G) und nicht von DNA (T, C, A und). G). Einleitend [AUG oder GUG] und beendend [Abk. Begriff; Dies sind UAA (Ocker-Codon), UAG (Amber-Codon) und UGA (Opal-Codon)] [übertragen] Codons geben den Beginn und das Ende der RNA-Transkription an.

Beachten Sie, dass die meisten Aminosäuren durch mehr als ein Codon spezifiziert werden. Diese Redundanz bedeutet oft, dass dieselbe Aminosäure angegeben wird, unabhängig von der dritten stickstoffhaltigen Base im Codon. Da es die dritte Position ist, die häufig falsch gelesen wird, minimiert diese Redundanz die Folgen von Lesefehlern.

Hallo zusammen, mein Name ist Alexander Sokolov und ich möchte Ihnen erzählen, wie ich zu Hause einen Sequenzer gebaut habe – ein Gerät zur Decodierung von DNA. Der Marktpreis eines solchen Geräts beträgt etwa 10 Millionen Rubel.

Ein kurzer Ausflug in die Genetik. Wenn Sie sich plötzlich erinnern, wurde 2003 eine sensationelle Ankündigung gemacht: Wissenschaftler hatten endlich das menschliche Genom entschlüsselt. Das Genom besteht aus DNA, und DNA ist der ursprüngliche Code eines Organismus. DNA ist eine Doppelkette bestehend aus 4 Arten von Nukleotiden, die sich im menschlichen Genom etwa 3 Milliarden Mal wiederholen. So wie alle Informationen auf Ihrem Computer in Bits verschlüsselt sind, enthalten Nukleotide die Anweisungen zum Zusammenbau aller Proteine ​​im menschlichen Körper. Das heißt, wenn wir wissen, in welcher Reihenfolge sich die Nukleotide in der DNA befinden, können wir theoretisch alle notwendigen Proteine ​​​​zusammensetzen und ein Modell einer Person erhalten. Im herkömmlichen Sinne entschlüsselten Wissenschaftler also nicht die DNA, sondern übersetzten einfach die chemische Sequenz auf einem Computer in eine Reihe von Nullen und Einsen. Was als nächstes damit zu tun ist, ist ein separates Gespräch. Beispielsweise verstehen wir derzeit nur die Funktion von 5 % des gesamten Genoms (das ist die Proteinkodierung). Man kann nur vermuten, was die anderen 95 % tun.

Im Jahr 2003 beliefen sich die Kosten für die Sequenzierung menschlicher DNA auf etwa 100 Millionen US-Dollar. Im Laufe der Zeit ist diese Zahl gesunken und nähert sich nun der Marke von tausend Dollar. Sie bezahlen, Ihre DNA wird sequenziert und Sie erhalten eine Festplatte mit 3 GB an Informationen – Ihrem Genom in digitaler Form.

Es gibt heute drei Hauptsequenzer auf dem Markt. Hiseq mit dem höchsten Durchsatz und sein Nachfolger NovaSeq bieten die günstigste (Fluoreszenz-)Sequenzierung. Ein Start dauert mehrere Tage und in dieser Zeit werden die Genome mehrerer Menschen gleichzeitig verarbeitet. Allerdings kostet der Start selbst etwa Zehntausende Dollar. Das Gerät selbst kostet übrigens etwa 1 Million US-Dollar, und da es in etwa drei Jahren veraltet ist, muss es Ihnen 1.000 US-Dollar pro Tag einbringen, damit es sich auszahlt.

Das zweite Gerät kam erst letzten Sommer auf den Markt. Es heißt Nanopore und basiert auf einer sehr interessanten Technologie, bei der DNA sequenziert wird, indem man sie durch eine Nanopore leitet. Die günstigste Option, Nanopore, wird als Einweg-Sequenzer für den Heimgebrauch vermarktet und kostet 1.000 US-Dollar.

Das dritte Gerät ist PGM, ein Halbleitersequenzierer, der in seinem Heimatland 50.000 US-Dollar und in Russland etwa 10 Millionen Rubel (mit Lieferung, Zollabfertigung usw.) kostet. Der Sequenzierungsprozess dauert etwa mehrere Stunden.

Nun, ich hatte keine zehn Millionen, aber ich wollte PGM. Ich musste es selbst machen. Zunächst eine kurze Einführung in die Funktionsweise der Halbleitersequenzierung. Die gesamte DNA-Kette ist in Fragmente mit einer Länge von 300–400 Nukleotiden unterteilt, die als Reads bezeichnet werden. Dann werden die Lesevorgänge an kleine Kugeln gebunden und viele Male kopiert – als Ergebnis „hängt“ an jeder Kugel eine ganze Reihe identischer DNA-Fragmente. Das Kopieren ist erforderlich, um das Signal jedes einzelnen Lesevorgangs zu verstärken. Eine Sammlung verschiedener Sphären wird als DNA-Bibliothek bezeichnet.

Das Herzstück des PGM ist ein Einwegchip – eine Matrix ähnlich der Matrix in einer Kamera, nur dass es anstelle von Pixeln, die auf Licht reagieren, pH-Transistoren gibt, die auf Veränderungen im Säure-Basen-Gleichgewicht reagieren. Die resultierende DNA-Bibliothek wird auf einen Chip mit 10 Millionen Vertiefungen geladen, wobei sich am Boden jeder Vertiefung ein pH-Transistor befindet. In eine Vertiefung passt nur eine Kugel und daher nur ein Lesetyp (mit einer bestimmten Nukleotidsequenz). Anschließend werden dem Chip Reagenzien zugeführt, sodass die DNA beginnt, sich selbst zu kopieren. Und es wird linear kopiert, das heißt, die Nukleotide werden in der Reihenfolge an die neu erstellte Kette angehängt, in der sie in der Elternkette erscheinen. Daher wird dem Chip eine Art von Nukleotid zugeführt – und eine Änderung des pH-Werts in einigen Vertiefungen wird sofort aufgezeichnet (das bedeutet, dass in ihnen die Zugabe eines bestimmten Nukleotids stattgefunden hat). Als nächstes wird ein anderer Nukleotidtyp zugeführt und die Änderung des pH-Werts in den Vertiefungen aufgezeichnet usw. Wenn wir also alle vier Nukleotidtypen mehrmals auf den Chip auftragen, können wir bei jedem Lesevorgang Informationen über die Nukleotidsequenz erhalten. Anschließend werden die gelesenen kurzen Abschnitte mithilfe mathematischer Methoden auf einem Computer zu einer einzigen Kette zusammengefasst. Um es mehr oder weniger sicher zusammenzusetzen, muss jeder Lesevorgang etwa 100 Mal gelesen werden.

Abb.1. Halbleitersequenzierung

Lassen Sie uns nun herausfinden, woraus das Gerät selbst besteht. Es gibt, wie wir bereits wissen, einen Chip sowie ein Reagenzienversorgungssystem und ein Motherboard. Die gesamte Sequenzierung wird auf dem Chip durchgeführt – der Rest des Geräts überträgt nur bestimmte Signale an ihn, versorgt ihn mit Reagenzien, liest analoge Signale aus, digitalisiert sie und sendet den resultierenden Informationsfluss an einen Computer, wo die Daten gesammelt und verarbeitet werden .

Reis. 2. Sequenzergerät

Der Chip ist als Einwegchip positioniert und wird nach Gebrauch weggeworfen. Dementsprechend können solche Chips dort, wo PGM tätig ist, in beliebiger Menge kostenlos bezogen werden. Warum sie bekommen, fragen Sie? Tatsache ist, dass ich den Chip bereits viele Male nutzen konnte. Tatsächlich ist es ewig: Spülen Sie es einfach gut aus und Sie können es immer wieder verwenden. Hinsichtlich der Genauigkeit wird es sich nicht vom Neuen unterscheiden. Meine eigentliche Idee war, ein Gerät für diesen Shareware-Chip zu entwickeln.

Also stand ich vor der Aufgabe, den Chip zurückzuentwickeln. Natürlich war es unmöglich, irgendwelche Unterlagen für die begehrte Mikroschaltung zu finden – der Hersteller wollte keine Produktionsgeheimnisse preisgeben, sondern wollte seine Geräte stillschweigend für 50.000 US-Dollar verkaufen. Zunächst tat ich das Naheliegendste und Einfachste: Ich rief an die Kontakte mit einem Tester. Es wurde deutlich, wo sich die digitalen und analogen Ein- und Ausgänge, Strom usw. befinden. Aus den Patenten für den Chip konnten wir einige Erkenntnisse gewinnen. Aber das alles reichte natürlich nicht aus, um ein vollwertiges Produkt zu schaffen. Ich habe immer noch am Chip herumgebastelt, meine verschiedenen Vermutungen getestet, mit dem Senden von Signalen experimentiert, aber keine grundlegenden Fortschritte gemacht. Ich musste das Projekt pausieren.

Reis. 3. Chipkontinuität

Und dann stieß ich plötzlich auf Habrahabr auf einen Artikel des berühmten Bloggers BarsMonster darüber, wie er Chips rückentwickelt! Ich war inspiriert, schrieb ihm, schrieb an andere Enthusiasten, schickte eine Anfrage nach Kiew, wo sie Chips fotografierten. Sie antworteten aus Kiew, dass sie nicht wissen, wie man Schicht für Schicht poliert, sie können nur die oberste Schicht entfernen, und da mein Chip mehrschichtig ist, wird nicht klar sein, wohin die Spuren der Kontakte führen. Dann traf ich einen Amerikaner, der sich ebenfalls mit dem Reverse Engineering von Chips beschäftigt, schickte ihm seine Mikroschaltungen, aber selbst dann ging es nicht weiter, als die oberste Schicht zu fotografieren. Dann stieß ich im Internet auf einen Artikel über diejenigen, die den Sony PlayStation-Chip usw. umkehren konnten („Ehre sei den Helden!“ und das ist alles, falls jemand weiß). Ich beschloss, ihnen mit Fragen zu schreiben, fand ihre Spitznamen – und merkte sofort, dass mir einer von ihnen bekannt vorkam. Kürzlich stellte mich ein Freund seinem Freund vor, der „sich auch auf Amateurniveau mit Genetik beschäftigt“, wir haben mit diesem Freund über Skype gesprochen und dort endete der Dialog. Und jetzt verstehe ich, dass mein neuer Freund ein megacooler Meister des Reverse Engineering von Chips ist. Ich habe ihm sofort geschrieben. Es stellte sich jedoch heraus, dass er zwar hilfsbereit war, aber kein Mikroskop besaß. Wieder eine Sackgasse.

Und ein paar Monate später wurde das benötigte Mikroskop in einem nahegelegenen Labor gefunden! Stimmt, die eingebaute Kamera war schrecklich, ich habe damit fotografiert Handy durch das Okular und erhielt Bilder dieser Qualität:

Reis. 4. Chip unter dem Mikroskop

Dann weiter zum letzten Neues Jahr Bei meiner Arbeit erschien ein hervorragendes Mikroskop für 130.000 (ich bin Spezialist für Quantenkryptographie). Träume werden wahr. Endlich konnte ich ein gutes Foto des Chips von oben machen.

Reis. 5. Mein Arbeitsmikroskop

Und dann... Dann musste ich mir die Technik des Polierens noch selbst aneignen. Die Schwierigkeit beim Polieren besteht darin, Metallschichten mit einer Dicke von etwa 1 Mikrometer zu entfernen – während die Breite des Spans 1 Zentimeter beträgt. Zum Vergleich würde ich sagen, dass das ungefähr so ​​ist, als würde ich einen Fehler von nicht mehr als 10 cm pro 1 km zulassen. Die Ergebnisse meiner Arbeit sind auf dem folgenden Foto dargestellt:

Reis. 6. Reverse Engineering unter einem optischen Mikroskop

Die untere Siliziumschicht, die obere Schicht mit Transistoren, die erste, zweite, dritte und vierte Metallschicht sind deutlich zu erkennen.

Der Chip besteht aus sich wiederholenden Zonen (z. B. Schieberegistern), und anhand solcher Bilder war es sehr praktisch, ihn zu analysieren: Es wurde sofort klar, was auf den verschiedenen Schichten geschah. Ich habe die am meisten „gestopften“ Abschnitte mit einer Fülle von Logik „umgedreht“, die viele Male wiederholt wurde. Am schwierigsten erwies es sich jedoch, die über den gesamten Chip verlaufenden Spuren zu verfolgen und zu verstehen, welcher externe Kontakt zu was gehört. Von den Neujahrsferien bis Ende Februar habe ich, bewaffnet mit einem neuen wunderbaren Mikroskop, über dieser Aufgabe gebrütet – ich saß bis zehn Uhr abends bei der Arbeit, „rückwärts“ und dachte nach. Und dann geschah ein neues Wunder: Ein Freund konnte bei MIREA eine kostenlose Fotografie des Chips Schicht für Schicht auf einem Elektronenmikroskop organisieren. „Fotoshooting“ von Krümeln auf 1 qm. cm betrug 50 GB Schwarzweißfotos.

Nun galt es, all diese Einzelfotos irgendwie zu einem Gesamtbild zusammenzufügen. Fast am selben Tag schrieb ich ein Programm in Python, das eine HTML-Datei generierte – als ich sie im Browser öffnete, erhielt ich, was ich brauchte. (Übrigens hat das älteste 10. Opera das am besten geschafft, das empfehle ich!) Dann habe ich ein weiteres Programm in Javascript geschrieben, mit dem man Ebenen vergleichen, reibungslose Übergänge zwischen ihnen durchführen, sie ausrichten, den Maßstab auswählen usw. Endlich in meinen Händen Es gab alle Werkzeuge, um die Hauptprobleme zu lösen. Ich habe die Spuren verfolgt, die durch den Chip verlaufen, und seine gesamte Struktur bis zum letzten Transistor rekonstruiert.

Ein weiteres Foto einer Chip-Scheibe, aufgenommen unter Röntgen (bei MIREA):

Reis. 7. Fotografie unter einem Elektronenmikroskop

Die Löcher, in die die Kugeln mit den Lesezeichen fallen, sind deutlich zu erkennen. Darunter befinden sich drei Metallschichten und noch darunter eine Schicht mit Transistoren.

Der nächste Schritt im Kampf um eine glänzende Zukunft war die Entwicklung eines Motherboards für den Chip. Ich habe es entworfen und einen Auftrag zur Produktion geschickt. In der Zwischenzeit nutzten das Gericht und der Fall das Mars Rover 2-Board mit einem FPGA, um mit dem Chip zu arbeiten. (Ein FPGA ist grob gesagt ein Array von 10.000 universellen Logikelementen; durch die Programmierung eines FPGA können wir jedes erhalten Logikschaltung, das problemlos Gigabit-Informationsströme verarbeitet.) Ich habe die Firmware für das FPGA selbst geschrieben und zusätzlich zur dynamischen Steuerung des Systems Software geschrieben, die die gesamte Konfiguration für das FPGA festlegt. Dann gab es wieder eine sechsmonatige Pause (ich machte eine Geschäftsreise zum Baikalsee, bereitete eine Installation im Labor vor, die Putin vorgeführt wurde). Aber am Ende passten die Sterne: Ich hatte Zeit, fertige Platinen kamen an und ich baute mein System zusammen.

Reis. 8. Erstellung von Hardware

Ich habe alle nötigen Signale gegeben und – ach, Wunder! – Ich habe ein Signal vom Chip auf dem Oszilloskop gesehen. (Ich habe einmal bei eBay ein Oszilloskop für 6.000 Rubel gekauft; die Firmware dafür kostete weitere 1.000.) Auf dem Bild sind deutlich Flecken zu erkennen – Tröpfchen einer Art Reagenz.

Reis. 9. Signal vom Chip auf einem Oszilloskop

Jetzt musste ich herausfinden, wie ich dieses Bild digitalisieren und auf den Computer übertragen konnte. Ich habe dieses Setup zusammengestellt:

Abb. 10. Gerätediagramm

Reis. 11. Fertige Installation

Es gibt einen Computer, der Steuerdaten an das FPGA-Board liefert. Die Platine erzeugt digitale Signale und sendet sie an den Chip. Das Signal vom Chip geht zum Verstärker und dann zum ADC auf der Platine, wird digitalisiert und über den COM-Port an den Computer übertragen. Im Allgemeinen ist der Durchsatz des COM-Ports gering: 15 Kilobit pro Sekunde (da ein Chip 1 bis 10 Millionen „Pixel“ enthält und die maximale Übertragungsgeschwindigkeit 115200 Baud beträgt). Dennoch landet das Bild irgendwann auf dem Computer.

Reis. 12. Verarbeitetes Signal auf einem Computer.

Das Foto oben zeigt, dass beim Aufbringen einer DNA-Bibliothek auf einen gebrauchten Chip der Chip ungleichmäßig gefüllt wird: an den Rändern – in geringerem Maße. Die unterschiedlichen Farben sind auf unterschiedliche Spannungen an den pH-Transistoren zurückzuführen. Das heißt, wir können die Vertiefungen deutlich unterscheiden, in die die Kugeln mit den Messwerten gefallen sind – dies wird uns später dabei helfen, das Waschen des Chips zu kontrollieren.

Dementsprechend bestand die nächste Aufgabe darin, den Chip zu waschen. Es musste sichergestellt werden, dass es wie neu wird. Zum Glück hatte ich einen völlig neuen Chip als Referenz. Auf Abb. Und es ist zu erkennen, dass ein solcher Chip im aktiven Bereich fast die gleiche Farbe hat (sich wiederholende vertikale Streifen sind nur Rauschen, Interferenz).

Reis. 13. Spänewaschen

In Abb. 13 B erfolglos gewaschener Chip – er ist mehrfarbig. In Abb. 13 D ist ein gebrauchter, aber gut gewaschener Chip. Es ist zu erkennen, dass der Farbverlauf entlang der Kanten verschwunden ist. Dennoch wäre es lohnenswert zu beweisen, dass es wirklich sauber ist und wiederverwendet werden kann.

Da sich DNA-Bibliotheken im sauren Milieu an der Tantalbeschichtung des Chips anlagern und im alkalischen Milieu (also bei hohem pH-Wert) wieder ablösen, wird der Chip mit speziellen halbautomatischen Pipetten mit Lösungen mit unterschiedlichen pH-Werten gewaschen. Bisher ist es mir gelungen, eine nahezu vollständige Reinigung des Chips zu erreichen.

Ich wurde gefragt, warum ich, nachdem ich den Aufbau des Chips völlig verstanden hatte, nicht seine Herstellung in Auftrag gegeben habe, sondern es vorgezogen habe, weiter gebrauchte zu suchen und zu besorgen, sie zu waschen usw. Ja, denn die Entwicklung des Chips kostet viel Geld, Millionen von Dollar, und ein erheblicher Teil dieses Betrags wird für das physische Debuggen des resultierenden Produkts ausgegeben: Anpassung, Anpassung aller Transistorparameter usw. Das heißt, das einfache Kopieren einer Logikschaltung reicht nicht aus. Deshalb nehme ich eine Shareware, eine vorgefertigte – entworfene, hergestellte, debuggte – Mikroschaltung und spare so erheblich Geld, was die Kosten des Projekts erheblich senkt.

Meine nächste Aufgabe bestand darin, ein fortschrittlicheres Gerät zusammenzubauen, das eine schnellere Übertragung von Informationen an einen Computer ermöglicht und nicht aus einer großen Anzahl separater Platinen besteht.

Abb. 14 Entwicklung der nächsten Geräteversion

Ich habe ein neues Board mit FPGA genommen - auf demselben Kristall gab es 2 ARM-Kerne mit Linux, es gab Gigabit-Ethernet und andere Extras, aber im Gegensatz zur Vorgängerversion gab es keinen ADC. Später entwarf ich eine weitere Platine mit Hochgeschwindigkeits-ADCs und allen anderen notwendigen Elementen. Ich habe es gestartet und alles hat funktioniert.

Was bleibt noch zu tun, damit das endgültige Gerät erscheint? Nur drei Dinge.

Erste. Sie benötigen Gigabit-Internet und eine schnelle Datenübertragung zu Ihrem Computer. Ich habe das gestern buchstäblich umgesetzt.

Zweite. Reagenzienversorgungssystem. Der Entwurf eines speziellen Ventils ist bereits in Arbeit.

Dritte. Software zur Verarbeitung von Informationen aus dem Chip. Es gibt noch einige Fragen zur Software, daher lade ich Programmierer zur Zusammenarbeit ein.

Das endgültige Gerät kostet 10 Millionen Rubel. Die Kosten für die Sequenzierung betragen mehrere tausend Dollar. Chips kosten zwischen 100 und 1000 Dollar, abhängig von der Anzahl der darin enthaltenen „Pixel“. (Übrigens kann die Restaurierung von Chips an sich ein gutes Einkommen sein, insbesondere wenn man bedenkt, dass das Waschen nur ein paar Klicks erfordert.) Reagenzien werden ebenfalls gekauft, aber in Zukunft werden sie auch hergestellt.

Im Allgemeinen ist das alles sehr interessant, aber die Hauptsache ist, dass dies die Zukunft ist. Heute nimmt die Biotechnologie eine globale Stellung ein wissenschaftlicher und technischer Fortschritt derselbe Ort, an dem sich die Computertechnologie in den 80er Jahren befand. letztes Jahrhundert. Gleichzeitig ist die Sequenzierung eines der Schlüsselgebiete der modernen Biologie und Medizin. Und natürlich ist die Biotechnologie sehr profitabel.

Kürzlich ist der S5-Halbleitersequenzer auf den Markt gekommen, und ich habe vor, in naher Zukunft darauf umzusteigen.

Ich freue mich über die Kommunikation mit allen, die auf die eine oder andere Weise an der Entwicklung dieses Projekts teilnehmen möchten!
Ohne theoretische Vorbereitung wäre das Projekt nicht möglich gewesen

Viele Menschen wissen wahrscheinlich, wie einfach es ist, einen Teil ihrer eigenen DNA zu replizieren. Der Prozess ist im Wesentlichen einfach. Aber dann gibt es so viele begeisterte Lispel aus der Serie „Oh, wie sieht er/sie aus wie Papa/Mama!“ Die Aufgabe wird jedoch viel komplizierter, wenn Sie aus Abfallmaterialien eine Art abstraktes DNA-Modell auf Ihrem Schreibtisch erstellen müssen.

Warum brauchte ich das, fragen Sie? Sehr einfach. Meine Tochter hat in der Schule ein Fach, das dem „Biologie“ an russischen Schulen ähnelt. Dementsprechend wurde den Studierenden ein Heimprojekt zugewiesen, bei dem nicht nur theoretische Kenntnisse über die Struktur der DNA erworben, sondern auch ein Modell davon erstellt werden sollte. Bei diesem Modell müssen Sie dann vor dem Lehrer und der Klasse sprechen und erklären, was darin enthalten ist und wie.

Im Allgemeinen wird dies nicht gerade „mein“ Beitrag sein. Es ist vielmehr seiner Tochter gewidmet. Obwohl ich an dem Prozess teilnahm, beschränkte sich diese Beteiligung hauptsächlich auf die Beratung... Was aber, wenn jemand Interesse hat oder jemandes Kind in der Schule gebeten wird, etwas Ähnliches zu tun? Der Leitfaden ist also fertig.

Je nach Problemstellung muss das Modell bestimmte Anforderungen erfüllen. Interessant ist, dass der Student selbst wählen kann, welche Bedingungen er erfüllen möchte. Jeder Punkt der Präsentation „wiegt“ eine bestimmte Anzahl an Leistungspunkten. Dementsprechend können Sie dem einfachen Weg folgen und eine bestimmte Mindestpunktzahl zum Bestehen erreichen oder versuchen, das „Maximalprogramm“ umzusetzen.

Erste Problemstellung:

Wie aus der Problemstellung hervorgeht, muss es sich auch nicht unbedingt um ein Modell handeln. Das kann alles sein, von einem Märchenbuch bis hin zu einem Puzzle. Die Hauptsache ist, dass es welche hat physische Darstellung. Es wird gesondert darauf hingewiesen, dass die Verwendung eines vorgefertigten Ladenbausatzes verboten ist, wenn sich ein Student für die Herstellung eines Modells entscheidet. So etwas zum Beispiel.

Meine Tochter beschloss, ein Modell zu bauen und zu versuchen, die maximale Punktzahl zu erreichen. OK.

Wir haben mit einem Computermodell angefangen... Ich bin eigentlich kein richtiger Schweißer. Nun ja, im Allgemeinen weiß ich, was DNA ist, woraus sie besteht und wie sie normalerweise dargestellt wird. Nicht mehr. Daher ergriff die Tochter von den ersten Schritten an die Initiative. Sie konnte mir erklären, was aus was besteht und was woran befestigt ist.

Es stellte sich ungefähr so ​​heraus:

Als es klar wurde. Welche Teile wir brauchen, wir sind einkaufen gegangen. Sie benötigen: Schaumstoffkugeln in zwei Größen, Holzstäbe, Farbe, Kleber und ein Stück MDF für den Ständer.

Ach ja... Einen Hund brauchst du auf jeden Fall auch:

Ehrlich gesagt verstehe ich selbst nicht wirklich, warum zum Teufel der Hund gebraucht wird, aber er selbst hatte genug Vertrauen für uns alle. Tatsächlich störte er mich nur ... Aber vielleicht habe ich einfach etwas falsch verstanden.

Styroporkugeln wurden im Dollar-Laden gekauft. In der Rubrik „Alles für Partys“. Ich möchte gar nicht erst versuchen, herauszufinden, wie Schaumstoffbälle im Rahmen einer Party verwendet werden könnten. Aber es ist gut, dass sie gefunden wurden. Das war unser problematischster Moment. Es galt, Bälle zu finden, die sich leicht verarbeiten lassen. Zum Beispiel, Glaskugeln Wenn sie nicht passen, wird Ihnen das Bohren langweilig. Aus Holz... Im Prinzip würden sie passen. Für mich. Aber meine Tochter musste die Arbeit machen und ich bezweifelte, dass sie es schaffen würde, einfach so eine Holzkugel gleichmäßig mit einer Handbohrmaschine zu durchbohren. Die Hälfte von ihnen leidet aus Gewohnheit unter Verstopfung. Und sie sind ziemlich teuer. Es wurde ein weicheres und günstigeres Material benötigt. Der Schaumstoff passt einfach perfekt.

Holzlatten wurden in einem Baustoffhandel gekauft. Diese Stäbe sind dünnere Gegenstücke zu denen, mit denen ich das Bett und die Nachttische dekoriert habe. Dabei gab es keine Probleme. Sie sind in allen Baumärkten stets in großer Vielfalt erhältlich.

Farben/Kleber – trivial. Wir haben normale Sprühfarbe genommen. Zuerst haben wir es an einer der Kugeln versucht – die Farbe hat den Schaum nicht gefressen. Dementsprechend haben wir die benötigte Anzahl Blumen gekauft. Kleber ist normales PVA.

Ich hatte bereits ein Stück MDF-Platte für den Ständer in meinem Vorrat. Sie können mit der Arbeit beginnen.

Zuerst der Ständer. Meine Tochter hörte auf meinen Rat und druckte eine Vorlage aus, die sie auf ein Stück MDF klebte:

Sie hatte die Möglichkeit, eine Untertasse mit passendem Durchmesser zu finden und einen Kreis darum zu zeichnen. Aber ich konnte sie davon überzeugen, dass dieser Weg nicht der Weg der Samurai ist. Wer außer mir sollte wissen, dass wir in unserem Haushalt keine Untertassen mit passendem Durchmesser und glattem Rand haben – sie haben alle einen gewellten Rand. Wir sind schon geschwommen - wir wissen es :-)

Überraschenderweise schnitt es reibungslos. Ich bin sogar ein bisschen ausgeflippt...

Kleinere Unregelmäßigkeiten am Rand entfernte sie mit einem Schleifer:

Um dem Ständer ein ästhetisches Aussehen zu verleihen, wurde seine Kante mit einem Fräser bearbeitet:

Das Ergebnis ist eine Diskette wie diese:

Nun, das Loch in der Mitte, in das das Modell eingesetzt wird:

Als nächstes kam die langweilige Operation selbst. Es war notwendig, eine Schaumstoffkugel zu nehmen und kreuzweise zwei Durchgangslöcher darin zu bohren. Durch das erste Loch wird eine solche Kugel auf einer gemeinsamen Achse platziert, in ein anderes Loch werden an beiden Enden Querstäbe gesteckt. Zehn dieser Bälle mussten hergestellt werden:

Für mich war es das Schwierigste. Sie können sich nicht vorstellen, was für eine Qual es ist, dabei zuzusehen. Anstatt sich selbst einen Dremel zu schnappen und schnell alles in ein paar Minuten zu bohren. Meine Tochter hatte es in etwa einer halben Stunde fertig... Die gemächliche und methodische Art, mit der sie das alles gemacht hat, hat mich einfach umgebracht :-)

Sie nannte das Ergebnis einen Schaschlik:

Jetzt mussten wir noch Kreuzstäbchen in den Döner stopfen. Sie wurden alle aus demselben Holzstab geschnitten wie die Mittelachse:

Wieder wollte sie die Stöcke mit einer Bügelsäge schneiden, aber ich konnte sie davon überzeugen, dass eine Trennscheibe und ein Dremel viel schneller waren.

Nächster Schritt: Nehmen Sie die erhaltenen Stäbchen:

... und stopfe sie in den zuvor erhaltenen Döner:

Dies war notwendig, um die zentralen Kugeln (das ist übrigens kein Blödsinn, sondern echte Wasserstoffbrückenbindungen) auf einen gemeinsamen Stab zu kleben. Auf dem Foto sieht man, dass an der Basis eine weitere Schablone angebracht ist, auf der Segmente markiert werden. Die Querstangen werden in die Kugel gesteckt, Kleber auf die Mittelachse aufgetragen, die Kugel auf die gewünschte Höhe eingestellt und entlang des gewünschten Markierungssektors gedreht. Diese. In diesem Stadium helfen die Querstangen dabei, die zentrale Kugel im gewünschten Drehwinkel zu positionieren. Zehnmal wiederholen:

Danach können die Querträger entfernt und die Teile zur Lackierung geschickt werden:

Nachdem alles trocken war, begannen wir mit der Endmontage.

An jedem Querstab war eine Desoxyribose befestigt... Ich glaube... Desoxyribose im Original. Sein Hund weiß, was es ist... Es spielt keine Rolle. Hauptsache, die Tochter weiß, worum es geht. Es liegt an ihr, das Geschenk vor die Lehrerin zu schieben, nicht an mir :-)

Diese Kugeln selbst sollten weiß sein, daher war es nicht nötig, sie zu bemalen:

Der lange und mühsame Prozess des Zusammenbaus des Modells:

Es müssen nur noch Phosphatketten hinzugefügt werden. Soweit wir wissen, werden sie normalerweise in Form dieser sehr erkennbaren Doppelhelix dargestellt.

Aus dickem, dickem Silberpapier wurden zwei Bänder ausgeschnitten:

Diese Streifen werden oben auf die äußersten Kugeln des Modells geklebt. So:

Zu diesem Zeitpunkt habe ich mich zum ersten Mal persönlich engagiert. Zwei Hände reichten nicht aus. Es ist notwendig, dass eine Person die Streifen hält und führt und die zweite Person den Kleber aufträgt und drückt.

Zumindest haben wir dieses Verfahren geschafft und schließlich das gewünschte Modell erhalten:

Entsprechend den Aufgabenbedingungen war es auch erforderlich, alle Ersatzteile zu benennen. Wir beschlossen, uns darauf zu beschränken, die Legende an den Stand zu kleben. Glücklicherweise ging dem Drucker die Farbtinte aus. Deshalb musste ich eine s/w-Version ausdrucken und mit Filzstiften ausmalen:

Auch die Laminierung hat beim ersten Mal nicht funktioniert. Das Gerät kaute zunächst zwei Etiketten, bevor es wie gewohnt das dritte herstellte:

Ich weiß nicht, was los war. Ich habe dieses Gerät bereits hundertmal benutzt und er hat noch nie zuvor etwas gekaut ... Auf die eine oder andere Weise haben wir unser Etikett erhalten:

Das Modell ist fertig:

Jetzt muss meine Tochter den mündlichen Teil der Präsentation auswendig lernen. Aber ich kann ihr dabei nicht mehr helfen. Ich hoffe, sie schafft es selbst. Sie hat noch eine Woche Zeit, um den theoretischen Teil zu lernen. Ich werde später schreiben, wie ich mit dem Projekt zurechtgekommen bin.

Inhalt:

Die Erstellung eines DNA-Modells ist eine großartige Möglichkeit, mehr darüber zu erfahren, wie dieses bemerkenswerte Molekül unsere Gene bildet. Unter Verwendung gängiger Haushaltsmaterialien können Sie Ihr eigenes Modell herstellen und dabei Ihre wissenschaftlichen Kenntnisse und handwerklichen Fähigkeiten kombinieren, um ein großartiges Projekt zu schaffen.

Schritte

1 Aus Perlen und Pfeifenreinigern ein Modell herstellen

1. 1 Sammeln Sie Materialien und Werkzeuge. Sie benötigen mindestens vier 30-cm-Pfeifenreiniger und verschiedene Perlen in mindestens sechs Farben.
   • Für dieses Projekt eignen sich am besten große Plastikperlen, aber Sie können auch alle Perlen verwenden, deren Loch groß genug ist, damit ein Pfeifenreiniger hindurchpasst.
   • Jedes Paar Pfeifenreiniger muss eine bestimmte Farbe haben, sodass Sie insgesamt vier Pfeifenreiniger in zwei verschiedenen Farben erhalten.
2. 2 Pfeifenreiniger schneiden. Nehmen Sie zwei Pfeifenreiniger derselben Farbe und schneiden Sie sie in 5 cm lange Streifen. Mit diesen fädeln Sie Perlenpaare C-G und T-A auf. Schneiden Sie die anderen beiden Pfeifenreiniger nicht.
3. 3 Fädeln Sie die Perlen auf einen Pfeifenreiniger, der als Doppelhelixfaden fungiert. Wählen Sie Perlen in zwei Farben aus, die die Phosphatgruppe und den Zucker repräsentieren, und fädeln Sie sie abwechselnd auf jeden Pfeifenreiniger.
   • Achten Sie darauf, dass die beiden langen Stränge, die die Doppelhelix bilden, die richtige Farbreihenfolge haben.
   • Lassen Sie zwischen den Perlen etwas Platz, um die restlichen Pfeifenreinigerteile anzubringen.
4. 4 Stickstoffhaltige Basen aufreihen. Nehmen Sie die Perlen der restlichen vier Farben und sortieren Sie sie in Paare. Damit die Cytosin-Guanin- und Thymin-Adenin-Paare übereinstimmen, muss immer das gleiche Farbpaar vorhanden sein.
   • Platzieren Sie eine Perle von jedem Paar auf den Enden eines 5 cm langen Stücks Pfeifenreiniger. Lassen Sie an den Enden etwas Platz, um die Doppelhelixstränge zu umwickeln.
   • Dabei spielt es keine Rolle, in welcher Reihenfolge die Holunderbeeren auf den Pfeifenreinigern platziert werden, Hauptsache es kommt darauf an, die richtige Paarung beizubehalten.
5. 5 Verbinden Sie die Pfeifenreiniger mit darauf aufgereihten Perlen. Nehmen Sie 5 cm lange Pfeifenreinigerstücke und wickeln Sie die Enden um die langen Doppelhelixstränge.
   • Trennen Sie kurze Stücke, sodass sie immer über gleichfarbigen Perlen befestigt werden. Perlen einer anderen Farbe auf einem Doppelhelix-Strang sollten übersprungen werden.
   • Die Reihenfolge der kurzen Stücke ist nicht wichtig, es liegt an Ihnen, wie Sie sie auf den Doppelhelixsträngen anordnen möchten.
6. 6 Biegen Sie eine Doppelhelix. Nachdem Sie alle kleinen Pfeifenreinigerstücke mit Perlen befestigt haben, biegen Sie die Enden der Doppelhelices gegen den Uhrzeigersinn, um das Aussehen eines echten DNA-Strangs zu erzeugen. Ihr Modell ist fertig!

2 Erstellen eines Modells aus Schaumstoffbällen

1. 1 Sammeln Sie Materialien. Für diese Version des Projekts benötigen Sie kleine Schaumstoffkugeln, Nadel und Faden, Farbe und Zahnstocher.
2. 2 Bemalen Sie die Schaumstoffkugeln. Wählen Sie sechs verschiedene Farben, um Zucker, eine Phosphatgruppe und vier stickstoffhaltige Basen darzustellen. Es können sechs beliebige Farben Ihrer Wahl sein.
   • Sie müssen 16 Zuckerkügelchen und 14 Phosphatgruppen färben und für jede stickstoffhaltige Base (Cytosin, Guanin, Thymin und Adenin) 4 verschiedene Farben auswählen.
   • Sie können eine der Farben Weiß wählen, damit Sie nicht den gesamten Schaum streichen müssen. Dies lässt sich am besten auf Zuckerbällchen anwenden, da sich in diesem Fall der Gesamtarbeitsaufwand deutlich reduziert.
3. 3 Sortieren Sie die stickstoffhaltigen Basen in Paare. Sobald die Farbe getrocknet ist, weisen Sie jeder Stickstoffbasis eine Farbe zu. Cytosin ist immer mit Guanin verbunden und Thymin ist immer mit Adenin verbunden.
   • Die Reihenfolge der Farben spielt keine Rolle, wichtig ist nur die richtige Paarung.
   • Stecken Sie einen Zahnstocher in jedes Kugelpaar und lassen Sie an den Enden des Zahnstochers etwas Platz.
4. 4 Machen Sie eine Doppelhelix. Schneiden Sie ein Stück Schnur ab, das so lang ist, dass es durch 15 Schaumstoffbälle passt. Machen Sie einen Knoten an einem Ende des Seils und fädeln Sie die Nadel durch das andere Ende.
   • Ordnen Sie die Zucker- und Phosphatschaumkugeln so an, dass sie sich in zwei Reihen zu je 15 Kugeln abwechseln. Es sollten mehr Zuckerkügelchen als Phosphatkügelchen vorhanden sein.
   • Stellen Sie sicher, dass in beiden Strängen Zucker und Phosphate in der gleichen Reihenfolge waren. Wenn Sie sie nebeneinander legen, können Sie sehen, dass sie übereinstimmen.
   • Fädeln Sie eine Schnur durch die Mitte jeder Kette aus Styropor-Zucker- und Phosphat-Kugeln. Binden Sie an den Enden eine Schnur fest, damit die Kugeln nicht herausfallen.
5. 5 Bringen Sie stickstoffhaltige Basen an der Doppelhelix an. Nehmen Sie Zahnstocher mit Stickstoffbasenpaaren und befestigen Sie deren scharfe Enden an den entsprechenden Zuckerkugeln an beiden langen Strängen.
   • Befestigen Sie Paare von Styroporperlen nur an den Perlen, die Zucker darstellen, da dies die Struktur echter DNA ist.
   • Achten Sie darauf, dass der Zahnstocher fest im Gewinde sitzt, damit die Basenpaare nicht abfallen.
6. 6 Biegen Sie eine Doppelhelix. Wenn alle Basenpaare an den Zahnstochern befestigt sind, biegen Sie die Doppelhelix zur Simulation gegen den Uhrzeigersinn Aussehen echte DNA-Doppelhelix. Ihr Modell ist fertig!

3 Erstellen eines Modells aus Süßigkeiten

1. 1 Wählen Sie eine Süßigkeitensorte. Um Seitenstränge aus Zucker- und Phosphatgruppen herzustellen, verwenden Sie hohle Streifen aus schwarzem und rotem Lakritz. Für stickstoffhaltige Basen verwenden Sie Gummibärchen in vier verschiedenen Farben.
   • Welche Süßigkeit Sie auch verwenden, sie sollte weich genug sein, um mit einem Zahnstocher durchstochen zu werden.
   • Wenn Sie farbige Marshmallows zur Hand haben, sind diese eine tolle Alternative zu Gummibärchen.
2. 2 Bereiten Sie die restlichen Materialien vor. Nehmen Sie die Schnur und die Zahnstocher, die Sie zum Erstellen des Modells verwenden. Das Seil muss in etwa 30 Zentimeter lange Stücke geschnitten werden, Sie können diese aber auch länger oder kürzer machen – abhängig von der Länge des von Ihnen gewählten DNA-Modells.
   • Um eine Doppelhelix zu erstellen, verwenden Sie zwei gleich lange Schnurstücke.
   • Stellen Sie sicher, dass Sie mindestens 10-12 Zahnstocher haben, obwohl Sie möglicherweise etwas mehr oder weniger benötigen – wiederum abhängig von der Größe Ihres Modells.
3. 3 Lakritz hacken. Sie hängen das Lakritz abwechselnd in der Farbe auf, die Länge der Stücke sollte 2,5 Zentimeter betragen.
4. 4 Sortieren Sie die Gummibärchen paarweise. Im DNA-Strang liegen Cytosin und Guanin (C und G) sowie Thymin und Adenin (T und A) paarweise vor. Wählen Sie vier verschiedenfarbige Gummibärchen, um verschiedene stickstoffhaltige Basen darzustellen.
   • Es spielt keine Rolle, in welcher Reihenfolge es sich befindet Paar C-G oder G-C, Hauptsache, das Paar enthält genau diese Basen.
   • Kombinieren Sie es nicht mit nicht übereinstimmenden Farben. Sie können beispielsweise T-G oder A-C nicht kombinieren.
   • Die Wahl der Farben kann völlig beliebig sein, sie hängt ganz von den persönlichen Vorlieben ab.
5. 5 Hängen Sie das Lakritz auf. Nehmen Sie zwei Stücke Schnur und binden Sie sie jeweils an der Unterseite fest, damit das Lakritz nicht abrutscht. Dann fädeln Sie Lakritzstücke in wechselnden Farben durch die zentralen Hohlräume auf die Schnur.
   • Die beiden Farben des Lakritzes symbolisieren Zucker und Phosphat, die die Stränge der Doppelhelix bilden.
   • Wählen Sie eine Farbe als Zucker, Ihre Gummibärchen haften an dieser Lakritzfarbe.
   • Achten Sie darauf, dass die Lakritzstücke auf beiden Strängen in der gleichen Reihenfolge liegen. Legt man sie nebeneinander, sollten die Farben beider Fäden übereinstimmen.
   • Machen Sie einen weiteren Knoten an beiden Enden des Seils, unmittelbar nachdem Sie mit dem Auffädeln des Lakritzes fertig sind.
6. 6 Befestigen Sie die Gummibärchen mit Zahnstochern. Sobald Sie alle Bären paarweise verteilt haben, erhalten Sie diese Gruppen C-G und T-A, verwenden Sie einen Zahnstocher und befestigen Sie einen Bären aus jeder Gruppe an beiden Enden der Zahnstocher.
   • Schieben Sie die Gummibärchen so auf den Zahnstocher, dass die Spitze des Zahnstochers mindestens einen halben Zoll herausragt.
   • Möglicherweise haben Sie von manchen Paaren mehr als von anderen. Die Anzahl der Paare in der tatsächlichen DNA bestimmt die Unterschiede und Veränderungen in den Genen, die sie bilden.
7. 7 Befestigen Sie die Bären am Lakritz. Legen Sie Ihre Lakritzschnüre auf eine glatte Oberfläche und befestigen Sie die Gummibärchen-Zahnstocher am Lakritz, indem Sie die scharfen Enden der Zahnstocher hineinstecken.
   • Zahnstocher sollten nur in die Zuckermoleküle eingeführt werden. Das sind alles Lakritzstücke derselben Farbe (z. B. alle roten Stücke).
   • Benutzen Sie bei Gummibärchen alle Zahnstocher, versuchen Sie nicht, Geld zu sparen.
8. 8 Biegen Sie eine Doppelhelix. Nachdem Sie alle Gummibärchen-Zahnstocher am Lakritz befestigt haben, biegen Sie die Fäden gegen den Uhrzeigersinn, um das Aussehen einer Doppelhelix zu erzeugen. Genießen Sie das Aussehen Ihres fertigen DNA-Modells!