CN106652707A - 用于模拟中学生物教学中dna二级结构的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及中学生物教学领域，具体为用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的方法及其装置，通过长度比例恒定的模拟碱基对，同时模拟碱基对相互的同一平面的投影的到角为36°，能够在使用简单易得的材料的情况下，模拟中学生物教学中所需的DNA的二级结构，能够模拟DNA分子表面的大沟和小沟，同时本发明操作简单，材料易得，生产成本也低，值得推广。解决了模拟中学生物教学中的DNA二级结构的模型结构错误、精确度不高以及制作困难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及中学生物教学领域，具体为用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的方法及其装置。
背景技术
20世纪30年代，人们认识到DNA（Deoxyribonucleic Acid，脱氧核糖核酸）是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸包括脱氧核糖、碱基和磷酸，组成DNA分子的脱氧核苷酸有四种，每一种有一个特定的碱基。英国科学家格里菲斯（F.Griffith）以及美国科学家艾弗里（O.Avery）先后进行的肺炎双球菌的转化实验证实DNA是使R型细菌产生稳定变化的物质。
1949年，奥地利的生物化学家查哥夫（Erwin Chargaff）应用纸层析和紫外分光光度计，对不同生物来源的DNA之碱基进行了定量测量，发现在所测定的每一种生物的DNA分子上，腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）的含量分别等于胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C），并且DNA的碱基组成具有物种特异性但是没有组织和器官的特异性，并且，生物体的年龄、营养状况和环境等因素不会影响DNA的碱基组成。
1952年，蔡斯（M.Chase）和赫尔希(A.Hershey)以噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的方法完成的噬菌体浸染细菌实验，证实了DNA是主要的遗传物质。
1953年，美国生物学家沃森（J.D.Watson）和英国物理学家克里克（F.H.C.Crack）在英国《自然》杂志发表论文（J.D.Watson, F.H.C.Crack. Molecular Structure OfNucleic Acids:A Structure For Deoxyribose Nucleic Acid [J]. Nature, 1953,(171): 737-738），提出DNA分子的双螺旋结构模型，其主要特点为:(1) DNA分子由两条反向平行的多聚脱氧核苷酸链组成，两条链相互缠绕形成右手双螺旋；（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替链接，排在外侧构成基本骨架，碱基排列在内侧，组成右手螺旋的两条链的碱基序列上是互补的，两条链上的碱基对组成沃森-克里克碱基对，即一条链上的A总是和另一条链上的T，且G总是和C配对，AT碱基对之间有2个氢键，GC碱基对之间有3个氢键；（3）碱基对位于双螺旋的内部，并垂直于螺旋轴，碱基对之间通过疏水键和范德华力相互堆叠在一起，稳定双螺旋结构；（4）每个碱基对上面的两个糖苷键之间的夹角不是180°，而是120°的小角或者240°的大角，导致DNA分子的双螺旋表面含有宽度为2.2 nm的大沟和宽度为1.2 nm的小沟；（5）相邻碱基对之间的距离为0.34 nm，形成夹角36°，DNA分子双螺旋的半径为1 nm，螺距为3.4 nm，每一圈完整的螺旋含有10个碱基对。
DNA的一级结构是指构成DNA的多聚脱氧核糖核苷酸链上的所有脱氧核糖核苷酸或者碱基的排列顺序，其意义在于，生物体的遗传信息是储存在由4种核苷酸编码的特定序列中，而与其高级结构无关。DNA的二级结构主要指DNA的右旋双螺旋结构。
在中学生物教学中DNA分子结构的知识的学习，主要目的是从分子水平阐述生命的延续性，学习DNA分子结构的知识对于学生理解生命的延续和发展，认识生物界以及生物多样性，形成生物进化的观点，树立正确的自然观有重要意义；同时，DNA分子的结构的知识对学生形成生命观念、理性思维和科学探究等生物学核心素养以及生物学核心概念均具有重要意义。
在生物教学过程中，实物或者模型具有真实感和立体感，应作为首选的课程资源，可以达到事半功倍的效果。模型可以将复杂知识简单化，将抽象的知识形象化，将无法直接操作或观察的实验或者生物对象变得可以观察，可以操作，可以展示。
由于DNA分子的尺度过小，需要电子显微镜才能够看到，对于中学生物教学来说很困难。现有教学方法一般是通过观看静态图片或者制作实物模型来学习，由于DNA分子的二级结构是右手双螺旋，其空间结构不易想像，通过看静态图片容易照成认知错误。
在现有的DNA模型的技术中，张瀚林发明的“生物化学分子DNA结构的磁性模板教具”（专利申请号：201620138943.5），罗明等人发明的“核酸结构模型”（专利申请号：201520610029.1），李永刚发明的“DNA模型演示版”（专利申请号：200920226000.8），朱忠良发明的“一种DNA分子碱基对模型”（专利申请号：02284893.2），Chiu Ching-Hua等发明的“Teaching device of an assembled connecting elements set of a DNA model”（专利申请号：TW100209074），Kritsotakis Emmanouil等人发明的“An Educational Model ForDepicting DNA-RNA-Protein Synthesis;Model For Molecular Structure AndProteins For Educational Purp Oses”（专利申请号：GR1002897），王雅亮等人申请的“DNA儿童学习教具”（申请号：TW089218680）等均只能够显示DNA分子的一级结构，不能显示DNA分子的二级结构，学生依旧不能很好地理解DNA分子的右手双螺旋模型，在教学过程中的作用相当于将课本上的静态图片；其它的标称能够显示DNA双螺旋模型的技术，诸如人教版普通高中课程标准实验教科书《生物 必修二 遗传于进化》所采取的DNA双螺旋结构模型（人民教育出版社课程教材研究所生物课程教材研究开发中心. 生物 必修二·遗传与进化[M]. 北京:人民教育出版社, 2007. 50-50），林宇威发明的“DNA分子双螺旋结构积塑模型”（专利申请号：87200674.3），陈琳等人发明的“DNA双螺旋结构模型组件”（专利申请号：00265145.9），陈军发明的“DNA双螺旋结构模型”（专利申请号：01263397.6），夏聪等人发明的“一种DNA双螺旋结构模型”（专利申请号：200520094850.9），吴忠祥发明的“可方便拆、装的DNA双螺旋结构模型”（专利申请号：200620006224.4），范瑛琳发明的“一种DNA双螺旋演示教具”（专利申请号：200820018689.0），苗云发明的“一种DNA螺旋结构的展示装置”（专利申请号：201120479969.3），张德礼发明的“一种生物教学用DNA双螺旋结构模型”（专利申请号：201420745729.7），谢利文等人发明的“DNA教学演示仪”（专利申请号：201520253793.8），Woodward Thomas发明的“DNA Model And Related Methods”（专利申请号：US201213360069），Abe Masanori发明的“DNA Model Teaching Materia And LearningMethod Using The Same”（专利申请号：JP2012068352），均通过扭转两条模拟的DNA链来形成右手双螺旋。但是这样的操作方式下，两条模拟的DNA链受到的作用力相同，且没有开始扭的时候，两条模拟的DNA链处于平行的位置，模拟的碱基垂直地置于两条模拟的DNA链中间，最终扭转后不能形成宽度不一的模拟的大沟和小沟，只能形成宽度一样的沟，并且容易给学生造成错误的概念：DNA分子的双螺旋结构是主要靠排在螺旋外侧的由脱氧核糖和磷酸交替链接形成的骨架维持的。实际上，在生理pH下，DNA主链上的磷酸基团带有大量的负电荷，因此两条链之间存在静电荷的相互排斥作用，DNA所在微环境中的阳离子可以中和磷酸基团所带负电荷，进而消除静电排斥。对于双螺旋结构的稳定性来说，碱基上的杂环π电子云导致嘧啶和嘌呤具有一定程度的疏水性，在螺旋轴的方向上，碱基对之间产生疏水作用和疏水基团因产生疏水作用而相互靠近而产生的范得华引力（DNA分子碱基对之间的距离为0.34 nm，引力和斥力刚好相等的范德华力的平均半径为0.17 nm，故碱基对之间会产生范得华引力），才对DNA分子的双螺旋结构起决定性作用，碱基之间的氢键主要作用是决定碱基配对的特异性。
张磊等人发明的“一种DNA双螺旋结构纸模型教具”（专利申请号：201520135653.0），曹广力等人发明的“一种DNA双螺旋结构教具”（专利申请号：201320513056.8）虽然其扭转后的结构支撑作用主要依靠模拟碱基的限制，但存在不能模拟DNA螺旋表面的大沟、小沟等模型失真问题。
另外，现有的DNA二级结构模型准确度不高，制作模型比较困难；教学中难以完全表现真实情境，在制作模型或进行模拟实验时，还会造成学生误解，将模拟的情况当成真实的情况。而对于一些DNA二级结构精确度较高的模型，诸如Hoelzer Mark A等人发明的“Dynamic Deoxyribonucleic Acid (DNA) Models And Kits”(专利申请号:US14626795)，将一条DNA片段的每个原子均用小球模型代替，制作过程繁琐，制作后将小球链接起来耗时耗力，课堂上使用不便。Park Se Hui等人发明的“DNA Double HelicalStructure Model”（专利申请号: WOKR2011/005146），其模拟的碱基和模拟的脱氧核糖和磷酸交替链接形成的链的链接机构过于复杂，对于中学生物教学来说难以做到，对实际教学的作用也不大。
发明内容
本发明的目的是解决模拟中学生物教学中的DNA二级结构的模型结构错误、精确度不高以及制作困难的问题，而提出的用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的方法及其装置。
技术方案：用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的方法，是通过下列步骤完成的：
(1)若干100单位长度的长条状硬质物I，用以模拟本发明DNA二级结构的碱基；
(2)在所述长条状硬质物I一端刻上或/且写上或/且印上：
（2.1）字母“A”或/且文字“腺嘌呤”或/且文字“Adenine”；
或（2.2）字母“T”或/且文字“胸腺嘧啶”或/且文字“Thymine”；
或（2.3）字母“G”或/且文字“鸟嘌呤”或/且文字“Guanine”；
或（2.4）字母“C”或/且文字“胞嘧啶”或/且文字“Cytosine”；
(3)使经步骤（2.1）和步骤(2.2)的所述长条状硬质物I数量相等，经步骤（2.3）和步骤(2.4)的所述长条状硬质物I数量相等；
(4)将经步骤（2.1）和步骤(2.2)的所述长条状硬质物I未经步骤（2）处理的一端紧密连接，使得连接后的两条所述长条状硬质物I长度方向的轴线重合，且经步骤（2.1）和步骤(2.2)处理的一端位于所述长条状硬质物I长度方向轴线的同一侧，紧密连接后形成200单位长度的长条状硬质物II，用以模拟本发明DNA二级结构的AT型碱基对；
(5)将经步骤（2.3）和步骤(2.4)的所述长条状硬质物I未经步骤（2）处理的一端紧密连接，使得连接后的两条所述长条状硬质物I长度方向的轴线重合，且经步骤（2.3）和步骤(2.4)处理的一端位于所述长条状硬质物I长度方向轴线的同一侧，紧密连接后形成200单位长度的长条状硬质物III，用以模拟本发明DNA二级结构的GC型碱基对；
(6)将若干步骤（4）所述长条状硬质物II的几何中心和步骤（5）所述长条状硬质物III的几何中心间距均置为34单位长度，所有所述长条状硬质物II的几何中心和所有所述长条状硬质物III几何中心均在同一条直线上且该直线垂直所有所述长条状硬质物II长度方向所在直线和所有所述长条状硬质物III长度方向所在直线，所有步骤（4）所述长条状硬质物II的几何中心和步骤（5）所述长条状硬质物III几何中心所在的直线处设置有长条状硬质物IV，所述长条状硬质物IV和步骤（4）所述长条状硬质物II及步骤（5）所述长条状硬质物III紧密连接；
(7)步骤（4）所述长条状硬质物II和步骤（5）所述长条状硬质物III在步骤（6）所述长条状硬质物IV上随机地或者按照一定序列排布；
(8)将步骤（6）所述长条状硬质物IV的中轴线置于竖直位置，除去位于最上面的步骤（4）所述长条状硬质物II或步骤（5）所述长条状硬质物III不计，每一个步骤（4）所述长条状硬质物II长度方向所在直线或步骤（5）所述长条状硬质物III长度方向所在直线均较其位置高34长度单位的步骤（4）所述长条状硬质物II长度方向所在的直线或步骤（5）所述长条状硬质物III长度方向所在的直线在同一平面投影的到角为36°；
(9)将步骤（8）所述最上面的步骤（4）所述长条状硬质物II或步骤（5）所述长条状硬质物III经步骤（2）处理的两端分别同不同颜色或/且样式的彩带或纸条或绳索与其距离最近的步骤（4）所述长条状硬质物II或步骤（5）所述长条状硬质物III经步骤（2）处理的一端连接起来，所述不同颜色或/且样式的彩带或纸条或绳索的空间构型加之本发明DNA二级结构模拟的AT碱基对和GC碱基对构成本发明DNA的二级结构。
用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的装置，包括：
模拟碱基；
模拟脱氧核糖和磷酸链，其与所述模拟碱基一端紧密连接；
支撑杆，其与所述模拟碱基未与所述模拟脱氧核酸和磷酸链连接的一端紧密连接。
在本发明各实施例中，优选地，若干所述模拟碱基为100单位长度长条状硬质物J，其一端刻有或/且写有或/且印有：
（A）字母“A”或/且文字“腺嘌呤”或/且文字“Adenine”；
或（B）字母“T”或/且文字“胸腺嘧啶”或/且文字“Thymine”；
或（C）字母“G”或/且文字“鸟嘌呤”或/且文字“Guanine”；
或（D）字母“C”或/且文字“胞嘧啶”或/且文字“Cytosine”；
且经步骤（A）和步骤(B)的所述长条状硬质物J数量相等，经步骤（C）和步骤(D)的所述长条状硬质物J数量相等；
且经步骤（A）和步骤(B)的所述长条状硬质物J未经步骤（A）且步骤（B）处理的一端紧密连接，使得连接后的两条所述长条状硬质物J长度方向的轴线重合，且经步骤（A）和步骤(B)处理的一端位于所述长条状硬质物J长度方向轴线的同一侧，紧密连接后形成200单位长度的长条状硬质物K，用以模拟本发明DNA二级结构装置的AT型碱基对；
且经步骤（C）和步骤(D)的所述长条状硬质物J未经步骤（C）且步骤（D）处理的一端紧密连接，使得连接后的两条所述长条状硬质物J长度方向的轴线重合，且经步骤（C）和步骤(D)处理的一端位于所述长条状硬质物J长度方向轴线的同一侧，紧密连接后形成200单位长度的长条状硬质物L，用以模拟本发明DNA二级结构装置的GC型碱基对；
且所述长条状硬质物K的几何中心和所述长条状硬质物L的几何中心间距均为34单位长度，所有所述长条状硬质物K的几何中心和所有所述长条状硬质物L几何中心均在同一条直线上且该直线垂直所有所述长条状硬质物K长度方向所在的直线和所有所述长条状硬质物L长度方向所在的直线；
且所述长条状硬质物K和所述长条状硬质物L在所述支撑杆上随机地或者按照一定序列排布；
且将所述支撑杆的中轴线置于竖直位置，除去位于最上面的所述长条状硬质物K或所述长条状硬质物L不计，每一个所述长条状硬质物K长度方向所在直线或所述长条状硬质物L长度方向所在直线均较其位置高34长度单位的所述长条状硬质物K长度方向所在的直线或所述长条状硬质物L长度方向所在的直线在同一平面投影的到角为36°，位于最上面的所述长条状硬质物K或所述长条状硬质物L经所述模拟脱氧核糖和磷酸链与其距离最近的所述长条状硬质物K或所述长条状硬质物L经步骤（A）或步骤（B）或步骤（C）或步骤（D）处理的一端连接起来。
在本发明各实施例中，优选地，所述模拟脱氧核糖和磷酸链为两条不同颜色或/且样式的彩带或纸条或绳索。
有益效果
本发明通过长度比例恒定的模拟碱基对，同时模拟碱基对相互的同一平面的投影的到角为36°，能够在使用简单易得的材料的情况下，模拟中学生物教学中所需的DNA的二级结构，能够模拟DNA分子表面的大沟和小沟，同时本发明操作简单，材料易得，生产成本也低，值得推广。
附图说明
为了更为清楚地说明本发明实施例中的技术方案，以下将对实施例描述中需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示的实施例得到其它的实施例及其附图。
（各图中相同部分标号一致）。
图1为本发明用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的方法及其装置的实施例的模拟碱基示意图。
图2为本发明用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的方法及其装置的实施例的装置整体示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一些实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域内普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的方法，是通过下列步骤完成的：
（1）若干100单位长度的长条状硬质物I，用以模拟本发明DNA二级结构的碱基；
（2）在所述长条状硬质物I一端刻上或/且写上或/且印上：
（2.1）字母“A”或/且文字“腺嘌呤”或/且文字“Adenine”；
或（2.2）字母“T”或/且文字“胸腺嘧啶”或/且文字“Thymine”；
或（2.3）字母“G”或/且文字“鸟嘌呤”或/且文字“Guanine”；
或（2.4）字母“C”或/且文字“胞嘧啶”或/且文字“Cytosine”；
（3）使经步骤（2.1）和步骤(2.2)的所述长条状硬质物I数量相等，经步骤（2.3）和步骤(2.4)的所述长条状硬质物I数量相等；
（4）将经步骤（2.1）和步骤(2.2)的所述长条状硬质物I未经步骤（2）处理的一端紧密连接，使得连接后的两条所述长条状硬质物I长度方向的轴线重合，且经步骤（2.1）和步骤(2.2)处理的一端位于所述长条状硬质物I长度方向轴线的同一侧，紧密连接后形成200单位长度的长条状硬质物II，用以模拟本发明DNA二级结构的AT型碱基对；
（5）将经步骤（2.3）和步骤(2.4)的所述长条状硬质物I未经步骤（2）处理的一端紧密连接，使得连接后的两条所述长条状硬质物I长度方向的轴线重合，且经步骤（2.3）和步骤(2.4)处理的一端位于所述长条状硬质物I长度方向轴线的同一侧，紧密连接后形成200单位长度的长条状硬质物III，用以模拟本发明DNA二级结构的GC型碱基对；
（6）将若干步骤（4）所述长条状硬质物II的几何中心和步骤（5）所述长条状硬质物III的几何中心间距均置为34单位长度，所有所述长条状硬质物II的几何中心和所有所述长条状硬质物III几何中心均在同一条直线上且该直线垂直所有所述长条状硬质物II长度方向所在直线和所有所述长条状硬质物III长度方向所在直线，所有步骤（4）所述长条状硬质物II的几何中心和步骤（5）所述长条状硬质物III几何中心所在的直线处设置有长条状硬质物IV，所述长条状硬质物IV和步骤（4）所述长条状硬质物II及步骤（5）所述长条状硬质物III紧密连接；
（7）步骤（4）所述长条状硬质物II和步骤（5）所述长条状硬质物III在步骤（6）所述长条状硬质物IV上随机地或者按照一定序列排布；
（8）将步骤（6）所述长条状硬质物IV的中轴线置于竖直位置，除去位于最上面的步骤（4）所述长条状硬质物II或步骤（5）所述长条状硬质物III不计，每一个步骤（4）所述长条状硬质物II长度方向所在直线或步骤（5）所述长条状硬质物III长度方向所在直线均较其位置高34长度单位的步骤（4）所述长条状硬质物II长度方向所在的直线或步骤（5）所述长条状硬质物III长度方向所在的直线在同一平面投影的到角为36°；
（9）将步骤（8）所述最上面的步骤（4）所述长条状硬质物II或步骤（5）所述长条状硬质物III经步骤（2）处理的两端分别同不同颜色或/且样式的彩带或纸条或绳索与其距离最近的步骤（4）所述长条状硬质物II或步骤（5）所述长条状硬质物III经步骤（2）处理的一端连接起来，所述不同颜色或/且样式的彩带或纸条或绳索的空间构型加之本发明DNA二级结构模拟的AT碱基对和GC碱基对构成本发明DNA的二级结构。
用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的装置，包括：
模拟碱基；
模拟脱氧核糖和磷酸链，其与所述模拟碱基一端紧密连接；
支撑杆，其与所述模拟碱基未与所述模拟脱氧核酸和磷酸链连接的一端紧密连接。
在本发明各实施例中，优选地，若干所述模拟碱基为100单位长度长条状硬质物J，其一端刻有或/且写有或/且印有：
（A）字母“A”或/且文字“腺嘌呤”或/且文字“Adenine”；
或（B）字母“T”或/且文字“胸腺嘧啶”或/且文字“Thymine”；
或（C）字母“G”或/且文字“鸟嘌呤”或/且文字“Guanine”；
或（D）字母“C”或/且文字“胞嘧啶”或/且文字“Cytosine”；
且经步骤（A）和步骤(B)的所述长条状硬质物J数量相等，经步骤（C）和步骤(D)的所述长条状硬质物J数量相等；
且经步骤（A）和步骤(B)的所述长条状硬质物J未经步骤（A）且步骤（B）处理的一端紧密连接，使得连接后的两条所述长条状硬质物J长度方向的轴线重合，且经步骤（A）和步骤(B)处理的一端位于所述长条状硬质物J长度方向轴线的同一侧，紧密连接后形成200单位长度的长条状硬质物K，用以模拟本发明DNA二级结构装置的AT型碱基对；
且经步骤（C）和步骤(D)的所述长条状硬质物J未经步骤（C）且步骤（D）处理的一端紧密连接，使得连接后的两条所述长条状硬质物J长度方向的轴线重合，且经步骤（C）和步骤(D)处理的一端位于所述长条状硬质物J长度方向轴线的同一侧，紧密连接后形成200单位长度的长条状硬质物L，用以模拟本发明DNA二级结构装置的GC型碱基对；
且所述长条状硬质物K的几何中心和所述长条状硬质物L的几何中心间距均为34单位长度，所有所述长条状硬质物K的几何中心和所有所述长条状硬质物L几何中心均在同一条直线上且该直线垂直所有所述长条状硬质物K长度方向所在的直线和所有所述长条状硬质物L长度方向所在的直线；
且所述长条状硬质物K和所述长条状硬质物L在所述支撑杆上随机地或者按照一定序列排布；
且将所述支撑杆的中轴线置于竖直位置，除去位于最上面的所述长条状硬质物K或所述长条状硬质物L不计，每一个所述长条状硬质物K长度方向所在直线或所述长条状硬质物L长度方向所在直线均较其位置高34长度单位的所述长条状硬质物K长度方向所在的直线或所述长条状硬质物L长度方向所在的直线在同一平面投影的到角为36°，位于最上面的所述长条状硬质物K或所述长条状硬质物L通过所述模拟脱氧核糖和磷酸链与其距离最近的所述长条状硬质物K或所述长条状硬质物L经步骤（A）或步骤（B）或步骤（C）或步骤（D）处理的一端连接起来。
在本发明各实施例中，优选地，所述模拟脱氧核糖和磷酸链为两条不同颜色或/且样式的彩带或纸条或绳索。
在本发明的一个实施例中，如图1-图2所示，用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的装置包括：模拟碱基1、模拟碱基对2、支撑杆3、小孔4、标签5、配对磁铁6、结构磁铁7、模拟脱氧核糖和磷酸链8。模拟碱基1为100单位长度的长条状硬质物，其一端在垂直于长度方向中轴线上设置有截面为圆的圆柱形空心小孔4，小孔4截面附近设置有标签5；标签5上写有“A”或“T”或“G”或“C”，模拟碱基1另一端截面设置有多个配对磁铁6，标签5写有“A”的模拟碱基1和标签写有“T”的模拟碱基1的数量相同，且标签5写有“A”的模拟碱基1设置的配对磁铁6和标签5写有“T”的模拟碱基1设置的配对磁铁6相互匹配；标签5写有“G”的模拟碱基1和标签写有“C”的模拟碱基1的数量相同，且标签5写有“G”的模拟碱基1设置的配对磁铁6和标签5写有“C”的模拟碱基1设置的配对磁铁6相互匹配；所有模拟碱基1在设有配对磁铁6的一端设置有半圆形缺口，缺口中设置有结构磁铁7；模拟脱氧核糖和磷酸链8为两条颜色不同的彩带；支撑杆3为铁质长圆柱形，其直径略小于结构磁铁7所在半圆形缺口之直径；两个配对磁铁6相互匹配的模拟碱基1将标签5置于同一平面且通过配对磁铁6相互连接形成模拟碱基对2，模拟碱基对2通过位置磁铁7和铁质支撑杆3链接，且将支撑杆3置于竖直位置，除去位于最上面的模拟碱基对2不计，每一个模拟碱基对2长度方向所在直线均较其位置高34长度单位的另一模拟碱基对2长度方向所在的直线在同一平面投影的到角为36°，位于最上面的模拟碱基对2通过模拟脱氧核糖和磷酸链8与其距离最近的模拟碱基对2上小孔4一端连接起来。
在中学生物教学过程中，使用本发明用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的装置时，两条模拟脱氧核糖和磷酸链8之间较近的距离便在本发明装置表面构成模拟DNA分子表面的小沟，两条模拟脱氧核糖和磷酸链8之间较远的距离便在本发明装置表面构成模拟DNA分子表面的大沟。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要技术特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明范围内。本发明要求保护范围有所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的方法，是通过下列步骤完成的：
（1）若干100单位长度的长条状硬质物I，用以模拟本发明DNA二级结构的碱基；
（2）在所述长条状硬质物I一端刻上或/且写上或/且印上：
（2.1）字母“A”或/且文字“腺嘌呤”或/且文字“Adenine”；
或（2.2）字母“T”或/且文字“胸腺嘧啶”或/且文字“Thymine”；
或（2.3）字母“G”或/且文字“鸟嘌呤”或/且文字“Guanine”；
或（2.4）字母“C”或/且文字“胞嘧啶”或/且文字“Cytosine”；
（3）使经步骤（2.1）和步骤(2.2)的所述长条状硬质物I数量相等，经步骤（2.3）和步骤(2.4)的所述长条状硬质物I数量相等；
（4）将经步骤（2.1）和步骤(2.2)的所述长条状硬质物I未经步骤（2）处理的一端紧密连接，使得连接后的两条所述长条状硬质物I长度方向的轴线重合，且经步骤（2.1）和步骤(2.2)处理的一端位于所述长条状硬质物I长度方向轴线的同一侧，紧密连接后形成200单位长度的长条状硬质物II，用以模拟本发明DNA二级结构的AT型碱基对；
（5）将经步骤（2.3）和步骤(2.4)的所述长条状硬质物I未经步骤（2）处理的一端紧密连接，使得连接后的两条所述长条状硬质物I长度方向的轴线重合，且经步骤（2.3）和步骤(2.4)处理的一端位于所述长条状硬质物I长度方向轴线的同一侧，紧密连接后形成200单位长度的长条状硬质物III，用以模拟本发明DNA二级结构的GC型碱基对；
（6）将若干步骤（4）所述长条状硬质物II的几何中心和步骤（5）所述长条状硬质物III的几何中心间距均置为34单位长度，所有所述长条状硬质物II的几何中心和所有所述长条状硬质物III几何中心均在同一条直线上且该直线垂直所有所述长条状硬质物II长度方向所在直线和所有所述长条状硬质物III长度方向所在直线，所有步骤（4）所述长条状硬质物II的几何中心和步骤（5）所述长条状硬质物III几何中心所在的直线处设置有长条状硬质物IV，所述长条状硬质物IV和步骤（4）所述长条状硬质物II及步骤（5）所述长条状硬质物III紧密连接；
（7）步骤（4）所述长条状硬质物II和步骤（5）所述长条状硬质物III在步骤（6）所述长条状硬质物IV上随机地或者按照一定序列排布；
（8）将步骤（6）所述长条状硬质物IV的中轴线置于竖直位置，除去位于最上面的步骤（4）所述长条状硬质物II或步骤（5）所述长条状硬质物III不计，每一个步骤（4）所述长条状硬质物II长度方向所在直线或步骤（5）所述长条状硬质物III长度方向所在直线均较其位置高34长度单位的步骤（4）所述长条状硬质物II长度方向所在的直线或步骤（5）所述长条状硬质物III长度方向所在的直线在同一平面投影的到角为36°；
（9）将步骤（8）所述最上面的步骤（4）所述长条状硬质物II或步骤（5）所述长条状硬质物III经步骤（2）处理的两端分别同不同颜色或/且样式的彩带或纸条或绳索与其距离最近的步骤（4）所述长条状硬质物II或步骤（5）所述长条状硬质物III经步骤（2）处理的一端连接起来，所述不同颜色或/且样式的彩带或纸条或绳索的空间构型加之本发明DNA二级结构模拟的AT碱基对和GC碱基对构成本发明DNA的二级结构。
2.用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的装置，包括：
模拟碱基；
模拟脱氧核糖和磷酸链，其与所述模拟碱基一端紧密连接；
支撑杆，其与所述模拟碱基未与所述模拟脱氧核酸和磷酸链连接的一端紧密连接。
3.根据权利要求2所述的用于模拟中学生物教学中DNA二级结构的装置，其特征在于：若干所述模拟碱基为100单位长度长条状硬质物J，其一端刻有或/且写有或/且印有：
（A）字母“A”或/且文字“腺嘌呤”或/且文字“Adenine”；
或（B）字母“T”或/且文字“胸腺嘧啶”或/且文字“Thymine”；
或（C）字母“G”或/且文字“鸟嘌呤”或/且文字“Guanine”；
或（D）字母“C”或/且文字“胞嘧啶”或/且文字“Cytosine”；
且经步骤（A）和步骤(B)的所述长条状硬质物J数量相等，经步骤（C）和步骤(D)的所述长条状硬质物J数量相等；
且经步骤（A）和步骤(B)的所述长条状硬质物J未经步骤（A）且步骤（B）处理的一端紧密连接，使得连接后的两条所述长条状硬质物J长度方向的轴线重合，且经步骤（A）和步骤(B)处理的一端位于所述长条状硬质物J长度方向轴线的同一侧，紧密连接后形成200单位长度的长条状硬质物K，用以模拟本发明DNA二级结构装置的AT型碱基对；
且经步骤（C）和步骤(D)的所述长条状硬质物J未经步骤（C）且步骤（D）处理的一端紧密连接，使得连接后的两条所述长条状硬质物J长度方向的轴线重合，且经步骤（C）和步骤(D)处理的一端位于所述长条状硬质物J长度方向轴线的同一侧，紧密连接后形成200单位长度的长条状硬质物L，用以模拟本发明DNA二级结构装置的GC型碱基对；
且所述长条状硬质物K的几何中心和所述长条状硬质物L的几何中心间距均为34单位长度，所有所述长条状硬质物K的几何中心和所有所述长条状硬质物L几何中心均在同一条直线上且该直线垂直所有所述长条状硬质物K长度方向所在的直线和所有所述长条状硬质物L长度方向所在的直线；
且所述长条状硬质物K和所述长条状硬质物L在所述支撑杆上随机地或者按照一定序列排布；
且将所述支撑杆的中轴线置于竖直位置，除去位于最上面的所述长条状硬质物K或所述长条状硬质物L不计，每一个所述长条状硬质物K长度方向所在直线或所述长条状硬质物L长度方向所在直线均较其位置高34长度单位的所述长条状硬质物K长度方向所在的直线或所述长条状硬质物L长度方向所在的直线在同一平面投影的到角为36°，位于最上面的所述长条状硬质物K或所述长条状硬质物L经所述模拟脱氧核糖和磷酸链与其距离最近的所述长条状硬质物K或所述长条状硬质物L经步骤（A）或步骤（B）或步骤（C）或步骤（D）处理的一端连接起来。
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