JP3114918U - Ｄｎａブロック模型 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＤＮＡの二重らせん構造、複製、組換え、修復等を、手にとって視覚的に理解できるように、初心者であっても分解／組立が容易にでき、かつ安価に製造することができるＤＮＡブロック模型を提供する。
【解決手段】 アデニン、グアニン、シトシン、およびチミンを模擬した４種の塩基部１２Ａ，１２Ｇ，１２Ｃ，１２Ｔと、リン酸及び糖を模擬したリン酸部１４及び糖部１６がそれぞれ一体に連結されたＡブロック１０Ａ、Ｇブロック１０Ｇ、Ｃブロック１０Ｃ、およびＴブロック１０Ｔからなる。Ａブロック１０ＡはＴブロック１０Ｔとのみ、Ｇブロック１０ＧはＣブロック１０ｃとのみ、それぞれの塩基部で着脱可能である。また、各ブロックは、隣接するブロックの糖部１６がリン酸部１４を介して同一方向にねじれた位置でのみ着脱可能であり、これにより連結して二重らせんを構築する。
【選択図】 図４

Description

本考案は、ＤＮＡの二重らせん構造、ＤＮＡの複製、組換え、修復等を、分解・組立を通して視覚的に理解するためのＤＮＡブロック模型に関する。

Ｊａｍｅｓ Ｗａｔｓｏｎ と Ｆｒａｎｃｉｓ ＣｒｉｃｋがＤＮＡの二重らせん構造を解明して以来、生命科学は飛躍的な発展を遂げ、既にヒトゲノムの解読まで一気に進んでいる。このため２１世紀にはＤＮＡから生命が解明されるといわれている。
しかし、ＤＮＡの二重らせん構造、ＤＮＡの複製、組換え、修復等の理解は、高校や大学の学生にとって依然として困難であり、不十分な状態にある。

ＤＮＡのような分子構造の理解のために、従来から種々の分子模型が用いられている（例えば特許文献１）。
特許文献１の分子模型は、図１０に示すように、分子を構成する原子の結合状態を、原子模型要素５２と、弾性部材を含んだ結合軌道模型要素５３とを組み合わせることによって、視覚的あるいは象徴的に再現することにより分子構造を知覚できるようにした視覚器具において、前記結合軌道模型要素５３と原子模型要素５２とは着脱自在に圧嵌めされることを特徴とするものである。

また、ＤＮＡ分子モデルとして、各原子を大小の球体で表現し、これを一体的に結合したモデルも既に一部で市販されている。

特開２０００−３２１９７２号公報、「分子運動を視覚認識できる分子模型」

分子模型は、初心者（例えば大学や高校の学生）にとっても、最先端の研究をする研究者にとっても、それを手にとって視覚的に理解できる点で、極めて有用である。

しかし、特許文献１の分子模型の場合、簡単な構造式（例えばエチレンやベンゼン環）を忠実に再現することはできるが、必要となる部品数が多く、かつ構造が複雑である欠点がある。また、この分子模型を用いて、仮にＤＮＡ分子モデルを構築できたとしても、原子数が膨大となり非常に複雑になり、二重らせんの構造外観はある程度眺めて実感することはできるものの、それぞれのパーツを取り外したり、また、元に戻したり、というような触りながらパーツごとの役割を実感しながら理解することはできなかったし、ましてや、ＤＮＡの複製、組換え、修復などの理解にはほとんど役に立たなかった。

また、二重らせん構造そのものを再現した市販のＤＮＡ分子モデルも、各原子を大小の球体で表現しているため、原子数に比例して多数の部品を必要とし、構造が複雑であり、かつ高価であった。
例えば市販のＤＮＡ分子モデルは、ＤＮＡ二重らせん一回転分の構成で、安価なものでも１０万円前後、精密なものでは１００万円に近いものもある。

さらに、このような従来のＤＮＡ分子モデルは、原子レベルから精密に再現する点では優れてはいるが、複雑すぎるため、ＤＮＡの構造を十分理解している専門家以外は分解／組立は実質的に不可能であり、初心者（例えば大学や高校の学生）が、分解／組立を通してＤＮＡの二重らせん構造のなかでの糖、リン酸、塩基の相互関係を直感的に理解したり、実際の動態（複製、組換え、修復等）を理解するのにはほとんど役立たなかった。

本考案はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本考案の目的は、ＤＮＡの二重らせん構造、複製、組換え、修復等を、手にとって視覚的に理解できるように、初心者であっても分解／組立が容易にでき、かつ安価に製造することができるＤＮＡブロック模型を提供することにある。

本考案によれば、アデニン、グアニン、シトシン、およびチミンを模擬した４種の塩基部と、リン酸及び糖を模擬したリン酸部及び糖部がそれぞれ一体に連結されたＡブロック、Ｇブロック、Ｃブロック、およびＴブロックからなり、
ＡブロックはＴブロックとのみ、ＧブロックはＣブロックとのみ、それぞれの塩基部で着脱可能であり、
前記各ブロックは、隣接するブロックの糖部がリン酸部を介して同一方向にねじれた位置でのみ着脱可能であり、これにより連結して二重らせんを構築する、ことを特徴とするＤＮＡブロック模型が提供される。

本考案の好ましい実施形態によれば、前記各ブロックの糖部は平板部材であり、 各ブロックのリン酸部は、上下に隣接するブロックを同一方向に一定の角度ねじれた位置で連結する連結部材であり、
これにより、上下に隣接するブロックが同一方向に一定の角度で順次ねじれた一重らせんを構築し、
該一重らせんは、各ブロックの塩基部と着脱可能な別の一重らせんとの連結により、二重らせんを構築する。

また、前記ＡブロックとＴブロックの塩基部は、第１の平板部材を任意の切断線で２分割した切断片の一方と他方であり、その切断線で互いに着脱可能な着脱部材を有し、
前記ＧブロックとＣブロックの塩基部は、第２の平板部材を第１平板部材と異なる任意の切断線で２分割した切断片の一方と他方であり、その切断線で互いに着脱可能な着脱部材を有する。

また、前記着脱部材は、水素結合を模擬したピンと孔の嵌合具、凸部と凹部の嵌合具、マグネット、マッジックテープ、又は粘着テープである、ことが好ましい。

上記本考案の構成によれば、ＤＮＡブロック模型が、それぞれ一体に連結されたＡブロック、Ｇブロック、Ｃブロック、Ｔブロックの４つの部品からなるので、各ブロックを発泡材、プラスチック、ゴム、厚紙等で大量生産することにより安価に製造することができる。

また、ＡブロックはＴブロックとのみ、ＧブロックはＣブロックとのみ、それぞれの塩基部で着脱可能に構成されているので、塩基対形成がアデニンとチミンとの間と、シトシンとグアニンとの間でしか形成されないＤＮＡの特性を再現することができる。
また、この組み合わせ以外では、着脱ができないので、初心者であっても分解／組立が容易にできる。

また、各ブロックは、隣接するブロックの糖部がリン酸部を介して同一方向にねじれた位置でのみ着脱可能に構成されているので、５つの炭素原子からなる糖の５’から３’の方向への合成しかできないＤＮＡの特性を再現できる。
また、同一方向にねじれた位置以外では、着脱ができないので、初心者であっても分解／組立が容易にできる。

さらに、全体を連結して組立てることにより二重らせんを構築するので、初心者であっても分解／組立によりＤＮＡの二重らせん構造を、手にとって視覚的に理解できる。
さらに、この分解／組立の過程で、ＤＮＡの複製、組換え、修復等を視覚的、直感的に理解することが容易となる。

以下、本考案の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

ＤＮＡは、直鎖状で分岐のない多量体（ポリマー）であり、これを構成する単位となる単量体（モノマー）は、化学的に異なる４種のヌクレオチドである。
図１（Ａ）は、１つのヌクレオチドの化学構造式である。この図に示すように、各ヌクレオチドは、糖、塩基、リン酸基の３つの部分からなっている。なお、糖と塩基のみからなる分子をヌクレオシド、これにリン酸が加わるとヌクレオチドになる。
図１（Ｂ）は、ＤＮＡの４つの塩基の化学構造式である。この図に示すように、４つの塩基は、アデニン、グアニン、シトシン、およびチミンである。
従って、ＤＮＡを構成する４種のヌクレオチドは、塩基がそれぞれアデニン、グアニン、シトシン、およびチミンであり、これに糖とリン酸基が結合したものである。以下、この４種のヌクレオチドを、順にヌクレオチドＡ，ヌクレオチドＧ，ヌクレオチドＣ，ヌクレオチドＴと呼ぶ。
図１（Ａ）において、各ヌクレオチドの糖は、五炭糖（２’−デオキシリボース）であり、５つの炭素原子を有する。この５つの炭素原子は、塩基の位置から順に１’，２’，３’，４’，５’と番号付けされている。各ヌクレオチドが直鎖状に結合する場合、図２に示すように、各ヌクレオチドは、５’と３’との間のホスホジエステル結合によって連結される。
また、自然界に存在するＤＮＡはすべて５’→３’の方向へ合成することが知られている。

図３は、本考案のＤＮＡブロック模型を構成する４つの部品を示している。この４つの部品は、Ａブロック１０Ａ、Ｇブロック１０Ｇ、Ｃブロック１０Ｃ、およびＴブロック１０Ｔであり、それぞれアデニン、グアニン、シトシン、およびチミンを模擬した４種の塩基部１２Ａ，１２Ｇ，１２Ｃ，１２Ｔと、リン酸及び糖を模擬したリン酸部１４及び糖部１６がそれぞれ一体に連結されたものである。リン酸部１４及び糖部１６は、４つの部品で共通である。

この図において、各ブロックの糖部１６は矩形の平板部材である。しかし、糖部１６の形状はこの例に限定されず、五炭糖を模擬した５角形の平板部材でもよく、その他の任意の形状でもよい。

各ブロックのリン酸部１４は、上下に隣接するブロックを同一方向に一定の角度ねじれた位置で連結する連結部材である。この例において、リン酸部１４は、一端が糖部１６の位置１６ａに固定され、その平面から垂直に延びる円筒形部材である。
また、各ブロックの糖部１６はこの円筒形部材の端部が嵌合する円形孔１６ｂを有する。リン酸部１４の一端が固定される位置１６ａは、図２の５’の位置を模擬し、円形孔１６ｂは、３’の位置を模擬している。

図４は、Ａブロック１０ＡとＴブロック１０Ｔ、及び、Ｇブロック１０ＧとＣブロック１０Ｃを組み合わせた状態を示している。
この図に示すように、Ａブロック１０ＡはＴブロック１０Ｔとのみ、Ｇブロック１０ＧはＣブロック１０Ｃとのみ、それぞれの塩基部１２Ａ，１２Ｇ，１２Ｃ，１２Ｔで着脱可能に構成されている。なおこの連結は、リン酸部１４が、Ａブロック１０ＡとＴブロック１０Ｔ、Ｇブロック１０ＧとＣブロック１０Ｃで、上下が逆になっている。

すなわちこの例では、Ａブロック１０ＡとＴブロック１０Ｔの塩基部１２Ａ，１２Ｔは、第１平板部材１１を任意の切断線１３Ａで２分割した切断片の一方と他方である。また、その切断線１３Ａで互いに着脱可能な第１着脱部材１８Ａを有する。
第１平板部材１１は、この例では矩形の平板部材であるが、任意の形状であってもよい。切断線１３Ａは、この例では斜めの直線であるが、リン酸部１４が上下逆の場合のみ着脱可能であるかぎりで、折れ線でも、曲線でもよい。

同様に、Ｇブロック１０ＧとＣブロック１０Ｃの塩基部１２Ｇ，１２Ｃは、第２平板部材１５を第１平板部材と異なる任意の切断線１３Ｂで２分割した切断片の一方と他方であり、その切断線１３Ｂで互いに着脱可能な第２着脱部材１８Ｂを有する。
第２平板部材１５は、この例では矩形の平板部材であるが、任意の形状であってもよい。切断線１３Ｂは、この例では斜めの直線であるが、リン酸部１４が上下逆の場合のみ着脱可能であるかぎりで、折れ線でも、曲線でもよい。
なお、切断線１３Ａと切断線１３Ｂは、誤った組み合わせができないように、勾配、形状等が異なっている。

第１着脱部材１８Ａと第２着脱部材１８Ｂは、この例では、水素結合を模擬したピンと孔の嵌合具である。しかし本考案は、これに限定されず、凸部と凹部の嵌合具、マグネット、マッジックテープ、又は粘着テープであってもよい。

図５は、ＤＮＡの二重らせんを、糖とリン酸をリボンで、各塩基をＡ，Ｇ，Ｃ，Ｔの文字で示した模式図である。また図６は、ＤＮＡの二重らせんを、３つの塩基対の化学構造式で示した図である。
図５、６からわかるように、ＤＮＡの二重らせん構造は、以下の重要な特徴を有している。

（１）２本のＤＮＡ鎖間での塩基対形成
塩基対形成には、一方のＤＮＡ鎖のアデニンともう一方のＤＮＡ鎖のチミンとの間、あるいは、シトシンとグアニンとの間での水素結合の形成がかかわっている。この２つの塩基対の組み合わせ（ＡがＴと、ＧがＣと塩基対を形成する）は、ＤＮＡにおいて許される唯一の組み合わせである。
上述した本考案の構成により、Ａブロック１０ＡはＴブロック１０Ｔとのみ、Ｇブロック１０ＧはＣブロック１０Ｃとのみ、それぞれの塩基部１２Ａ，１２Ｇ，１２Ｃ，１２Ｔで着脱可能に構成されており、ＤＮＡのこの特性を再現することができる。

（２）塩基のスタッキング
隣り合う塩基対間の疎水的相互作用がかかわっており、図６に示すように、各糖は５’から３’の方向へ必ず合成され、この結果、二重らせんを構築する。

図３、４において、各ブロック１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｇ，１０Ｔは、隣接するブロックの糖部１６がリン酸部１４を介して同一方向にねじれた位置でのみ着脱可能に構成されている。
すなわち、リン酸部１４の一端が固定される位置１６ａと、これから離れた位置の円形孔１６ｂは、上下に隣接するブロック１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｇ，１０Ｔを同一方向に一定の角度ねじれた位置で連結するように位置が決められている。
この位置は、後述する実施例の図８に示すように２組の位置１６ａ，１６ｂが同一の円上に位置し、かつ位置１６ａ，１６ｂの円周角を同一（好ましくは３６°）に設定するのがよい。
この構成により、図７に示すように、本考案のＡブロック１０Ａ、Ｇブロック１０Ｇ、Ｃブロック１０Ｃ、およびＴブロック１０Ｔを連結して二重らせんを構築することができる。

また、上述した本考案のＤＮＡブロック模型は、ＡブロックはＴブロックとのみ、ＧブロックはＣブロックとのみ、それぞれの塩基部で着脱可能になっているので、ＤＮＡ複製における鋳型依存性ＤＮＡ合成をこの模型を用いて、視覚的に理解できる。

以下、本考案の実施例を説明する。
図８は、本考案のＤＮＡブロック模型の各ブロックを製作するための素材図である。
（Ａ）において、糖部１６は、厚さ７ｍｍ、７０ｍｍ×３０ｍｍの発泡スチロールの矩形の平板部材である。直径１０ｍｍの２つの孔を図のように設ける。２つの孔は、上述した位置１６ａ，１６ｂに対応している。この位置１６ａ，１６ｂが同一の円上に位置し、かつ位置１６ａ，１６ｂの円周角を好ましくは３６°に設定する。
（Ｂ）において、リン酸部１４は直径７ｍｍ、長さ４１ｍｍの円柱発泡スチロール材である。
（Ｃ）において、着脱部材１８Ａ、１８Ｂは、水素結合を模擬した厚さ０．５〜０．７ｍｍ、長さ４０ｍｍのアクリル板である。この例では一方を斜め４５°に、他方を山型に形成している。
（Ｄ）において、アデニンとチミンを模擬した２種の塩基部１２Ａと１２Ｔは、厚さ５ｍｍ、５０ｍｍ×１１００ｍｍの両面に紙を貼った発泡スチロール板を図のように斜めに切断したものである。この図において、アデニンとチミンを模擬した２種の塩基部１２Ａと１２Ｔの表面にはＡ，Ｔの大文字、裏面にはａ，ｔの小文字を付す。
（Ｅ）において、グアニンとシトシンを模擬した２種の塩基部１２Ｇと１２Ｃは、厚さ５ｍｍ、６０ｍｍ×１１００ｍｍの両面に紙を貼った発泡スチロール板を図のように斜めに切断したものである。この図において、グアニンとシトシンを模擬した２種の塩基部１２Ｇと１２Ｃの表面にはＧ，Ｃの大文字、裏面にはｇ，ｃの小文字を付す。

図９は、図８の素材を用いて本考案のＤＮＡブロック模型を構成する４つの部品を製作する説明図である。
（Ａ）〜（Ｄ）において、糖部１６の右下の孔にリン酸部１４の一端を嵌合させて接着する。
また、４種の塩基部１２Ａ，１２Ｇ，１２Ｃ，１２Ｔを糖部１６の図の上面に接合して、Ａブロック１０Ａ、Ｇブロック１０Ｇ、Ｃブロック１０Ｃ、およびＴブロック１０Ｔを製作する。
２本の第１着脱部材１８Ａを、Ａブロック１０Ａの塩基部端面に平行に埋め込み、対応するＴブロック１０Ｔの端面にこれと嵌合する差込み溝を設ける。
３本の第２着脱部材１８Ｂを、Ｇブロック１０Ｇの塩基部端面に平行に埋め込み、対応するＣブロック１０Ｃの端面にこれと嵌合する差込み溝を設ける。

（ＤＮＡブロック模型の組立とモデル化）
１．Ａブロック１０ＡとＴブロック１０Ｔは片方を上下反転させ、第１着脱部材１８Ａをこれと嵌合する差込み溝にさし込むことで安定して組み合わさる。また、簡単にはずすことができる。
２．Ｇブロック１０ＧとＣブロック１０Ｃも片方を上下反転させ、第２着脱部材１８Ｂをこれと嵌合する差込み溝にさし込むことで安定して組み合わさる。また、簡単にはずすことができる。
３．上記１、２の組立が、ＤＮＡの塩基間の水素結合をモデル化している。
４．第１着脱部材１８Ａと第２着脱部材１８Ｂの水素結合は、他にＡ、Ｇ側にＳ極（またはＮ極）、Ｔ、Ｃ側にＮ極（またはＳ極）の磁石をつけるなどして、何度も接着、着脱可能な粘着テープを用いるなど、容易に取り外しができる方法で置き換えることもできる。

５．各ブロックから突き出たリン酸部１４は、別のブロックの円形孔１６ｂに、リン酸部１４が突き出ていない面の方から差込んで組み立てることができる。この接合が、１本のＤＮＡ鎖を５’から３’に結合していくリン酸エステル結合をモデル化している。
すでに差込まれて接着した方は、糖の５’側にすでにもともとヌクレオチドプール中の個別のヌクレオチドにリン酸エステル結合でついているリン酸を示す。
空いている円形孔１６ｂは新しくＤＮＡ鎖が伸びていくときにもうひとつのリン酸結合を形成するための３’ の水酸基をモデル化している。さらに、精密なモデル化には、この５’側のリン酸に着脱の容易なリン酸をもう２個付けておき、新しく他のヌクレオチド（厳密には合成中のＤＮＡ鎖の３’末端）の３’水酸基に結合させるときに、その付加した２個のリン酸をとりのぞくようなモデルにすることもできる。
３’側水酸基を示す円形孔１６ｂと、５’側のリン酸基を示す円柱を組み合わせたときには、しっかり安定し、構造が簡単には崩れない程度の固さの差し込みとし、取り外したいときには少し力を入れる程度で外すことができるようにしておく。
６．３の水素結合と、５のリン酸エステル結合を組み合わせることによって、図７に示したように、簡単にＤＮＡ二重らせん構造を構築できる。
７．この実施例では、直径約２００ｍｍ、各塩基を組立てるときの回転角３６°、各塩基対間の二重らせん方向での距離が３４ｍｍとなるよう組立てることができるので、１０塩基対で３４０ｍｍの長さで丁度二重らせん１ピッチとなる。すなわち、直径２ｎｍ、１ピッチ３．４ｎｍの実物のＤＮＡをそのまま１億倍に拡大したモデルとなっている。

８．この実施例では、水素結合させたとき、相補対となっている塩基対（ＡとＴ、もしくは、ＧとＣ）の片方のヌクレオチドを上下反転して対合するようになっており、これが、ＤＮＡの二重らせん構造の二本鎖の逆平行向き（アンチパラレル）な性質をモデル化している。
それを可視化しやすいように、図８で示した４種類のヌクレオチドの塩基部分に、見えている面には、大文字で、それぞれ、Ａ、Ｇ、Ｃ、Ｔと記載し、上下を反転させた裏面には、小文字でａ、ｇ、ｃ、ｔと記載している。
９．またＤＮＡ解析時に４種類の塩基を色分けする例にならって、それぞれの塩基の文字に色をつけることができる。例えば、Ａ、ａを緑、Ｇ、ｇを黒、Ｃ、ｃを青、Ｔ、ｔを赤で示すのがよい。
１０．ＤＮＡ合成時に重要な共有結合部位を担うリン酸部１４も色（例えば、黄色）をつけて明示するのがよい。
１１．ＤＮＡ解析時には、通常、その合成の方向５’リン酸基から３’水酸基方向でＤＮＡ鎖を表現することが多いので、リン酸を色付けることで、端に黄色が飛び出ている部分がＤＮＡの５’端となっていることを簡単に識別できる。
１２．ＤＮＡは５’リン酸基から３’水酸基方向の鎖の文字配列でタンパク質をコードしている。このモデルでは、黄色が突き出ている５’リン酸を上にすると各塩基に大文字で記載された塩基を３’側に読んでいくことで、タンパクをコードしている可能性のある配列を知ることができる。
逆側の鎖にタンパクがコードされている場合には、上下を反転させ、そこで上に出て来たリン酸基の黄色から下に大文字を読んでいけば自動的に、逆側の鎖にタンパクをコードしている可能性のある塩基配列を読み取っていくことができる。

１３．このモデルは拡大することによって、もっと大きな模型とすることも可能である。
１４．このモデルは縮小することによって、もっと小さな模型とすることも可能である。
１５．材質は適宜替えることによって、模型の安定性を増したり、作製や分解をもっと容易にすることも可能である。
１６．硬質ゴムや曲げることができるプラスチックなどの素材で、小型化し、リン酸結合部位を強くするか、場合によっては鎖のリン酸結合を部分的にのり付けするなどして固定してしまうことによって、二重らせんＤＮＡを長く用意し、ＤＮＡの複製、組換え、修復等、さらには、ＰＣＲ、ＤＮＡシーケンシングといったＤＮＡの構造をもとに塩基レベルでの動きがわかってよく理解できるメカニズムなどのモデル化も可能である。
１７．この実施例で示した素材は適宜他のものに変更できる。また、簡素化するために糖と塩基を最初からひとつのパーツで作るなど簡素化も可能である。
１８．逆に、糖、リン酸、塩基をもっと分子構造に即した形にしたり、また、パーツにわけることでもっと精密なモデルに構築することも可能である。
１９．例えば、糖に４’の水酸基を示す構造体を記載するか付加すれば、ＲＮＡを構成するリボヌクレオチドとすることができ、ＲＮＡ模型ともなる。このとき、文字Ｔ、ｔのかわりに、文字Ｕ、ｕを用いて、ＲＮＡでは、チミンＴのかわりにウラシルＵが使われていることをモデル化できる。
２０．例えば、塩基のＧに８−ｏｘｏグアニンやｏ６メチルグアニンと記載し、Ｃだけでなく、それぞれ、Ａ、Ｔとも水素結合できるよう配置すれば、酸化やメチル化によるＤＮＡ損傷および突然変異発生機構のモデル化が可能となる。
２１． 例えば、塩基のＣに５メチルシトシンも加え、ＤＮＡのメチル化やエピジェネティックなモデルおよび脱アミノ化に基づくＤＮＡ損傷、突然変異発生のメカニズムのモデル化もできる。

２２．基本の組立は、すべての共通のリン酸エステル結合と、２対しかない塩基対合のための２種類の水素結合の合計３つだけなので、１７に示したパーツの簡素化と、１５や１６で示した結合部位の組み合わせで、この３つしかない組み合わせでしか組み合わさらないよう、結合部位を設計することにより、幼児でも組立可能な「つみき」や「ブロックおもちゃ」として与えることも可能である。
２３．以上を組み合わせ、年齢や専門度に応じたおもちゃ、学習用教材、さらには、専門的に研究に活用できる高度ＤＮＡ二重鎖モデルとして個別に対応しながら活用できる。

上述したように、本考案のＤＮＡブロック模型は、以下の特徴を有している。
（１）リン酸、糖、塩基が共通結合して構成されるヌクレオチドをひとつのパーツとした。塩基にはアデニン、グアニン、シトシン、チミンの４種類があるので、４種類のヌクレオチドをパーツとし多数揃える。例えば、ひとつのヌクレオチドパーツを５個ずつ、総数２０個揃えるとＤＮＡ二重らせんが一回転分構築できる。
（２）ヌクレオチドパーツは、ＤＮＡ二重らせん構造の直径、ピッチ、回転角といった物理化学的性質と、ＤＮＡの複製、組換え、修復など生体内におけるＤＮＡ反応時のパーツの挙動を再現するための分子生物学的性質だけを忠実に再現する設計とし、方形や円柱構造のみからなるよう単純化している。そのため厚紙や発泡スチロールなど安価で工作が容易な材料を無駄なく使いながら大量生産できる仕様となっている。また簡単なパーツなので、拡大縮小も自在に行え、目的にそった大きさのモデルとすることが可能である。いくつかパーツが壊れたり紛失することも気にならずにすむ。パーツの補充や追加も安価にできる。

（３）パーツ同士の「つなぎ方」は３種類しかなく、その組み合わせ同士しかつながらないように設計しているので専門の知識がなくともすぐに見よう見まねで、説明書もなしに構築できる。一回転分総数２０個の組立には３０分もかからず、慣れれば５分程度でできあがる。
（４）できあがった二重らせんの見た目が美しく「装飾オブジェ」となるよう、パーツの形や色合いを調整することも可能となっている。
（５）また、パーツをもっとも単純化して安価に多数提供し、こどもや初心者向けに設計することから、専門知識を組み入れて、パーツの形をもっと原子構造まで反映させたり、材質から、３つしかない結合箇所をさらに増やすなどの変更設計も容易であり、最先端研究のモデルとしても利用でき、応用範囲が広い。
（６）単純なパーツながら、４種類の塩基を現しており、新聞テレビなどを通して一般にもなじみのものとなりつつあるＡ、Ｇ、Ｃ、ＴというＤＮＡを構成する「４文字」をパーツに記載することにより、ＤＮＡ構造と分子生物学的知識を知らず知らずに体感しながら身につけることができる。またＤＮＡ鎖には向きがあることや、遺伝の仕組みまで、このモデルを通して実感できるような構造となっている。
（７）ＲＮＡも基本構造はＤＮＡと極めて類似しており、さらには、２０種類のアミノ酸からなるタンパク質へもこのモデルの基本構想は応用でき、発展性のあるモデルとなっている。ＤＮＡ分子どうしの生体構造や反応だけでなく、ＲＮＡやタンパク質同士、さらには、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質のあいだの相互作用など、現在、ゲノム研究の中心となっている研究のモデル系ともなりうる。

なお、本考案は、上述した実施形態に限定されず、本考案の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。

ヌクレオチドとＤＮＡの４つの塩基の化学構造式である。 ＤＮＡのホスホジエステル結合を示す化学構造式である。 本考案のＤＮＡブロック模型を構成する部品図である。 本考案の各ブロックの組み合わせ図である。 ＤＮＡの二重らせんをリボンと塩基対の文字で示した模式図である。 ＤＮＡの二重らせんを塩基対の化学構造式で示した図である。 本考案のブロックを連結した二重らせんを示す図である。 ＤＮＡブロック模型の各ブロックを製作するための素材図である。 本考案のＤＮＡブロック模型を構成する４つの部品を製作する説明図である。 特許文献１の分子模型の構成図である。

符号の説明

１０Ａ Ａブロック、１０Ｇ Ｇブロック、
１０Ｃ Ｃブロック、１０Ｔ Ｔブロック、
１１ 第１平板部材、１２Ａ，１２Ｇ，１２Ｃ，１２Ｔ 塩基部、
１３Ａ，１３Ｂ 切断線、１４ リン酸部、
１５ 第２平板部材、１６ 糖部、
１６ａ 固定位置、１６ｂ 円形孔、
１８Ａ 第１着脱部材、１８Ｂ 第２着脱部材

Claims (4)

1. アデニン、グアニン、シトシン、およびチミンを模擬した４種の塩基部と、リン酸及び糖を模擬したリン酸部及び糖部がそれぞれ一体に連結されたＡブロック、Ｇブロック、Ｃブロック、およびＴブロックからなり、
   ＡブロックはＴブロックとのみ、ＧブロックはＣブロックとのみ、それぞれの塩基部で着脱可能であり、
   前記各ブロックは、隣接するブロックの糖部がリン酸部を介して同一方向にねじれた位置でのみ着脱可能であり、これにより連結して二重らせんを構築する、ことを特徴とするＤＮＡブロック模型。
2. 前記各ブロックの糖部は平板部材であり、
   各ブロックのリン酸部は、上下に隣接するブロックを同一方向に一定の角度ねじれた位置で連結する連結部材であり、
   これにより、上下に隣接するブロックが同一方向に一定の角度で順次ねじれた一重らせんを構築し、
   該一重らせんは、各ブロックの塩基部と着脱可能な別の一重らせんとの連結により、二重らせんを構築する、ことを特徴とする請求項１に記載のＤＮＡブロック模型。
3. 前記ＡブロックとＴブロックの塩基部は、第１の平板部材を任意の切断線で２分割した切断片の一方と他方であり、その切断線で互いに着脱可能な着脱部材を有し、
   前記ＧブロックとＣブロックの塩基部は、第２の平板部材を第１平板部材と異なる任意の切断線で２分割した切断片の一方と他方であり、その切断線で互いに着脱可能な着脱部材を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のＤＮＡブロック模型。
4. 前記着脱部材は、水素結合を模擬したピンと孔の嵌合具、凸部と凹部の嵌合具、マグネット、マッジックテープ、又は粘着テープである、ことを特徴とする請求項３に記載のＤＮＡブロック模型。
   

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