WO2012008746A2 - Ｄｎａ 이중나선구조 모형 - Google Patents

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WO2012008746A2
WO2012008746A2 PCT/KR2011/005146 KR2011005146W WO2012008746A2 WO 2012008746 A2 WO2012008746 A2 WO 2012008746A2 KR 2011005146 W KR2011005146 W KR 2011005146W WO 2012008746 A2 WO2012008746 A2 WO 2012008746A2
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chain
nucleotide
unit
nucleotide member
base unit
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PCT/KR2011/005146
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WO2012008746A3 (ko
Inventor
박세희
김영수
Original Assignee
서울대학교산학협력단
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/26—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for molecular structures; for crystallography

Definitions

  • the present invention relates to a DNA double helix structure model, and more particularly, to a DNA double helix structure model in which DNA can enhance understanding of a helix structure and increase a learning effect.
  • the DNA double helix structure model that mimics the actual DNA double helix structure is used as a teaching aid for students, but the morphological characteristics of the DNA double helix structure In many cases, they do not express properly and are interfering with their learning.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, it is an object to provide a DNA double helix structure model that is easy to disassemble and assemble, and more faithfully express the actual DNA double helix structure.
  • a DNA double helix structure model consisting of a plurality of nucleotide members capable of binding to or separating from each other, wherein the nucleotide member includes a chain unit extending to a certain length and a base unit extending from an inner side of the chain unit.
  • the chain unit of the nucleotide member is capable of binding with the chain unit of the other nucleotide member
  • the base unit of the nucleotide member is capable of binding with the base unit of the other nucleotide member
  • the two nucleotide members having the chain unit bonded to each other are
  • the coupling portion has a configuration that can be bent in the direction of the inner surface of the chain unit.
  • the base unit may be detachably coupled to the inner surface of the chain unit.
  • first chain linking portion and a second chain linking portion are formed at both ends of the chain unit, respectively, and the first chain linking portion of the chain unit of the nucleotide member is connected to the second chain linking portion of the chain unit of another nucleotide member. It may be formed so as to be coupled only.
  • the first chain linking portions of the two nucleotide members in which the base units are bonded to each other may be disposed so as to face the base unit in the vertical direction.
  • the base unit of the nucleotide member extends perpendicular to the longitudinal direction of the chain unit, and the base unit of the nucleotide member and the base unit of the other nucleotide member are combined to form a predetermined angle, so that the base unit is
  • the distance between the first chain linkages of the two nucleotide members joined to each other may be greater than the distance between the second chain linkages.
  • the predetermined angle formed when the base unit of the nucleotide member and the base unit of the other nucleotide member are bonded may be 127 ° .
  • the plurality of nucleotide members may be composed of a plurality of first to fourth nucleotide members, and the base unit of the first nucleotide member may be bound only to the base unit of the second nucleotide member, The base unit of the 3 nucleotide member may be formed to be capable of binding only to the base unit of the fourth nucleotide member.
  • both ends of the chain unit may be formed to be inclined in a predetermined direction with respect to the longitudinal axis of the chain unit.
  • the chain unit of the nucleotide member includes a first chain plate and a system chain plate which are parallel tetragonal plates of the same size, wherein the first chain plate and the system chain chain are each of the chain unit. Staggered longitudinally so that the outer surface of the chain unit And an inner side surface, the first chain link portion may be formed at an end of the first chain plate, and the second chain link portion may be formed at an end of the second chain plate.
  • the inner side of the first chain plate may be detachably coupled to the outer side of the second chain plate.
  • a chain coupling hole is formed at an end portion of the second chain plate protruding rearward of the chain unit, and a chain of another nucleotide member is formed at the end of the system chain chain protruding forward of the chain unit.
  • Chain coupling protrusions coupled to the coupling hole may be formed to protrude in the inner surface direction of the first chain plate.
  • the nucleotide member may be formed of a flexible material.
  • the DNA double helix structure model according to the present invention is simple in structure and easy to disassemble and assemble, and it is suitable to explain both the morphological and functional features of DNA by expressing the actual DNA double helix structure. .
  • FIG. 1 conceptually illustrates a DNA double helix structure.
  • FIG. 3 is a perspective view of a DNA double helix structure model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of a first nucleotide member according to an embodiment of the present invention.
  • 5A and 5B illustrate a state in which a chain unit of a first nucleotide member and a chain unit of a second nucleotide member are bonded to each other according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of a first nucleotide member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of a second nucleotide member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view of a third nucleotide member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of a fourth nucleotide member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view of the base unit of the first nucleotide member and the second nucleotide member bonded to each other according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view of the base unit of the crab 3-nucleotide member and the fourth nucleotide member bonded to each other according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a side view of a base unit of a third nucleotide member and a fourth nucleotide member bonded to each other according to an embodiment of the present invention.
  • : 13 is a first to fourth nucleotide member according to an embodiment of the present invention It shows how it is connected.
  • Fig. 14 shows a DNA double-helix structure model in which a chain unit is in a state of intimately bonded and partially separated from a base unit without a nucleotide.
  • Fig. 15 shows the binding of new nucleotide chains to two chains formed by the chain units of the DNA double-stranded structure model in which the basic unit of the chain unit remains intact and some base units of the nucleotide member are separated from each other. It is.
  • FIG. 1 conceptually illustrates a DNA double helix structure.
  • nucleotides which are repeating units of DNA are connected to each other by covalent bonds of phosphodiester bonds to form a series of polynucleotide strands (1, 2).
  • the backbone of a polynucleotide alternately connects sugars and phosphoric acid to form a chain, and bases protrude from the axis of the strand.
  • Polynucleotide strands are directional, and the ends of the strands bound with free phosphate groups by the number of carbon atoms forming sugars are called 5 'ends, and the opposite ends of the strands are called 3' ends.
  • the bases of two polynucleotide strands are limited to bases that can be paired, adenine (A) is paired with thymine (T) by two hydrogen bonds, and cytosine (C) is bound to three hydrogen bonds. Paired with guanine 1 ⁇ 2).
  • the nucleotide strands of DNA are thus not complementary but complementary.
  • B-DNA has a spiral on the right side, ie clockwise, there are approximately 10 base pairs per 360 ° rotation of the spiral.
  • the helix of the nucleotide strand has a major groove (6) and a minor groove (minor groove) (7), the large groove and the small groove is formed by the phase difference of the two chains forming a double helix structure.
  • H b (i) rcos ( ⁇ + ⁇ ) i + ⁇ 3 ⁇ ( ⁇ + ⁇ ) j + — ik
  • the vector equations H a (t) and H b (t) for Zn become spiral curves that encircle a cylinder of radius r around the axis as the parameter t increases.
  • the spiral turns one round, and the height of the cylinder is h.
  • the two curves are exactly opposite each other in a 180 ° phase, the two helices are symmetrical about the axis so that no large or small grooves can be seen in the molecular structure of the actual DNA.
  • the phase of the helix to which the base is bound is smaller than 180 ° .
  • ⁇ of the vector equation corresponds to the phase difference between the spirals Ha (t) and H b (t).
  • the actual diameter of the DNA double helix is about 20 A, and when the helix rotates a full circle along its axis, its cylinder is about 34 A, and the widths of the large and small grooves are about 22 A and 12 A, respectively. ) Is obtained using Equations 1 and 2 above, and the phase difference ⁇ becomes 127 ° .
  • the angle ( ⁇ ) shows how much the sugar-phosphate chain rotates at an angle to the plane where the base is located.
  • Equation 5 The angle ⁇ is calculated as shown in Equation 5 below. ⁇ Equation 5> ⁇
  • h the height of the cylinder that forms when the helix rotates a full circle along the axis
  • r the radius of the DNA double helix.
  • the formula for calculating the length of the spatial curve is obtained by calculating the length of the curve until the spiral is rotated once, and then dividing the length by 10.
  • the length L of the sugar-phosphate chain corresponding to each nucleotide is expressed as in Equation 6 below. do.
  • the actual DNA double helix structure has two diagonals formed in an equilibrium structure, complementary base pairs are formed, and a large groove and a small groove are formed by the phase difference ( ⁇ ) of the two diagonal lines.
  • Phosphate hex has a morphological feature that rotates at a predetermined angle ( ⁇ ) with the plane where the base is located.
  • DNA replication is a complex process that is essential for cell function and maintenance, with dozens of proteins, enzymes, and DNA joining to make copies of DNA.
  • the complementary nature between the two strands of the DNA molecule allows each strand to act as a template for new strands (3, 4) during DNA replication. Because of the specificity of base pairing, only one sequence can be made from each template, and two DNA molecules made from two templates of one DNA become identical to the original DNA. It is called a semi conservative replicat ion. As such, the actual DNA double helix structure has functional characteristics.
  • FIG 3 is a perspective view of a DNA double helix structure model 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the DNA double-helix model 10 is formed by coupling a plurality of first to fourth nucleotide members 100, 200, 300, and 400 to each other.
  • the first to fourth nucleotide members 100, 200, 300, and 400 are made of a flexible material such as plastic, styro product, and rubber.
  • the red first nucleotide member 100 is a shape of a nucleotide having adenine as a base
  • the green second nucleotide member 200 is a shape of a nucleotide having a thymineol base, and is yellow.
  • the C3 nucleotide member 300 is a nucleotide having guanine as a base
  • the fourth nucleotide member 400 in blue is a nucleotide having a cytosine as a base.
  • the first to fourth nucleotide members 100, 200, 300, and 400 have different colors, but are not necessarily limited thereto.
  • a letter symbol may be written on the surface of the nucleotide member or engraved or engraved on the surface so that the first to fourth nucleotide members 100, 200, 300, and 400 may be distinguished from each other.
  • a label such as a color or a letter does not necessarily need to be used to distinguish the first to fourth nucleotide members 100, 200, 300, and 400 from each other, as shown in FIGS. 4 to 13. Color or letter marking may not be used for the fourth to nucleotide members 100, 200, 300, and 400.
  • the first to fourth nucleotide members may be formed of chain units (110, 210, 310, 410) extending to a certain length and base units (extending from the inner side of the chain unit) 120, 220, 320, 420).
  • the term “inner side” means a surface directed toward the center of the DNA double helix structure when the DNA double helix structure is formed, the outer side means a surface located opposite to the "inner side”.
  • each nucleotide member 100, 200, 300, 400 are combined with chain units of another nucleotide member.
  • Chain units in the absence of nucleotides bind longitudinally with each other to form two helices (11, 12) of DNA backing or linear structural model, which shape the sugar-phosphorus arithmetic of polynucleotide strands.
  • the chain units 110, 210, 310, 410 of each nucleotide member 100, 200, 300, 300 all have the same shape.
  • FIG. 4 is a plan view of the chain unit 110 of the first nucleotide member 100.
  • the base unit 120 is hatched for convenience of illustration.
  • the 111 and the second chain plate 112 forming the inner side 114 of the chain unit 110 are alternately arranged in the longitudinal direction of the chain unit 110.
  • the first chain plate 111 and the second chain plate 112 are parallelogram plates of the same size having a length L.
  • the length (L) is the length of the sugar-phosphate chain in the actual DNA structure.
  • the inner surface of the first chain plate 111 may be detachably coupled to the outer surface of the second yarn plate 112.
  • the first chain plate 111 corresponds to phosphoric acid
  • the second chain plate 112 is bound to sugar.
  • Length L may be determined by Equation 4 above.
  • the central portion of the chain unit 110 has a two-layered structure in which the first chain plate 111 and the second chain plate 112 overlap each other, and both ends thereof have a first chain plate.
  • a portion of the 111 and a portion of the second chain plate 112 have a structure of one layer protruding.
  • a portion of the end portion of the first chain plate 111 having a one-layer structure protruding forward of the chain unit 110 forms the first chain link portion 115.
  • an end portion of the second chain plate 112 of the one-layer structure protruding to the rear of the chain unit 110 forms the second chain connection portion 116.
  • the first chain linking portion 115 represents the 5 'terminal direction of the DNA chain
  • the second chain linking portion 116 represents the 3' terminal direction.
  • an arrow is drawn from the chain link to the second chain link on the surface of the chain unit of each nucleotide member. It is drawn.
  • an arrow does not necessarily need to be used for the nucleotide member, and the nucleotide member according to the present embodiment is formed by the 5 'terminal direction and the 3' by only the shape of the first chain link 115 and the second chain link 116. It is possible to distinguish the distal direction.
  • the second chain linking portion 116 is formed with a chain coupling hole 118 penetrating through the second chain plate 112, and the first chain linking portion 115 has a shape that is opposed to the chain coupling hole 118.
  • the chain engaging protrusion 117 protrudes in the inner surface direction of the first chain plate 111.
  • the first to fourth nucleotide member Unlike the binding method of the base unit described later, the first to fourth nucleotide member
  • the chain units of (100, 200, 300, 400) can bind to each other regardless of the kind of nucleotide member.
  • the first chain linking portion of the chain unit of one nucleotide member is only bound to the second chain linking portion of the other nucleotide member. It is possible. Therefore, the chain units of the nucleotide member are bonded to each other only in a certain direction.
  • 5A and 5B show the chain unit 110 of the first nucleotide member 100 and the chain unit 210 of the second nucleotide member 200 coupled to each other.
  • the ends of the base unit 120 and the second nucleotide base unit 220 of the system 1 nucleotide member 100 are not shown.
  • a chain unit of two nucleotide members includes a second chain connector 116 of a nucleotide member 100 in which a first chain linkage 215 of one nucleotide member 200 is different from another one. Combine in a way that is connected to. Specifically, the chain units of the two nucleotide members bind to each other in such a manner that the chain binding protrusion 217 of the second nucleotide member 200 is engaged with the chain binding hole 118 of the first nucleotide member 100. .
  • the first chain linking portion 215 of the second nucleotide member 200 and the second chain linking portion 116 of the first nucleotide member 100 have a thickness of one layer structure compared to a body formed of a two layer structure. thin.
  • the joining portion of the chain unit of the two nucleotide members can be elastically bent in the direction of the inner side of the chain unit.
  • the binding portion of the chain unit of the nucleotide members is bent inward of the DNA double helix structure model, so that the spiral structure can be easily formed.
  • the chain unit of the nucleotide member is formed by two chain plates of parallelogram shape, the binding portion of the chain unit of the two nucleotide member is formed by the helix (11,
  • the binding portion of the chain units of the nucleotide member can be more easily bent inward of the DNA double helix model.
  • base units 120, 220, 320, 420 of each nucleotide member bind with base units of the other nucleotide member.
  • the base unit of the nucleotide member is located inside the DNA double helix structure model and binds to the base unit of the complementary nucleotide member. The bonds between these base units shape the bonds between the bases.
  • FIG. 6 is a perspective view of the first nucleotide member 100.
  • the chain 1 nucleotide member 100 is formed from a chain unit 110 extending from a predetermined length and a chain unit from an inner side 114 of the chain unit 110.
  • a base unit 120 extending perpendicular to the longitudinal direction of 110.
  • the structure of the chain unit is the same in all the nucleotide members and has been described in detail above, and thus detailed description thereof is omitted here.
  • the base unit 120 of the first nucleotide member 100 has the shape of a square pillar with a generally rectangular cross section. Specifically, the base unit 120 has a short axis surface 121 disposed toward the front side of the chain unit 110, and a long axis surface 122 disposed to face the short axis surface 121 and longer than the short axis surface 121. It is provided.
  • the base bond portion 125 is formed at the end of the base unit 120.
  • the first coupling groove 127 and the second coupling groove 129 are sequentially formed at the end of the base unit 120 at 123.
  • the first coupling groove 127 is formed between two first coupling pieces 126 disposed to face each other symmetrically, and is excavated in the direction of the minor axis 121 from the major axis surface 122.
  • the second coupling groove 129 is dug in the direction of the short axis 121 from the 122 to the long axis surface, the second coupling piece 128 is formed in the center thereof.
  • the base unit 120 is arranged to form an angle ⁇ with respect to the longitudinal axis of the chain unit 110 (see FIG. 4).
  • the angle ( ⁇ ) is the angle of the sugar-phosphate chain to the plane where the base is located and the angle formed.
  • h the height of the imaginary cylinder formed when the spiral of the DNA double helix structure is completely rotated
  • r the radius of the DNA double helix
  • a double-helical structure of DNA is naturally formed when the nucleotide members bind to each other.
  • FIG. 7 is a perspective view of a second nucleotide member 200 according to the present embodiment.
  • the second nucleotide member 200 is a nucleotide having a thymine as a base.
  • the second nucleotide member 200 extends from the inner side 214 of the chain unit 210 and the chain unit 210 extending to a predetermined length of the chain unit 210.
  • a base unit 220 extending perpendicular to the longitudinal direction.
  • the structure of the chain unit 210 of the second nucleotide member 200 and the arrangement relationship between the chain unit 210 and the base unit 220 indicated by the reference numerals 211 to 218 are described in the above-described first nucleotides. Since it is the same as the arrangement relationship of the chain unit 110 and the base unit 120 which form the structure and angle ( ⁇ ) of the chain unit 110 of the member 100, a detailed description will be given here. Omit.
  • the base unit 220 of the second nucleotide member 200 has a rectangular lamp shape having a rectangular cross section as a whole. Specifically, the base unit 220 is a short axis surface 221 located on the front side of the chain unit 210, the long axis surface 222 which is disposed opposite to the short axis surface 221 and longer than the short axis surface 221. It is provided.
  • the base bond portion 225 is formed at the end of the base unit 220.
  • the first coupling groove 226 and the second coupling groove 228 are sequentially formed from the short axis 221 of the base unit 220.
  • the first binding groove 226 is dug in the direction of the chain unit 210 from the end of the base unit 220, the first binding piece 227 is formed in the center thereof.
  • the second coupling groove 228 is formed between two second coupling pieces 229 arranged to face each other symmetrically, and is dug in the direction of the chain unit 210 from the end of the base unit 220.
  • the third nucleotide member 300 is a shape of a nucleotide having guanine as a base.
  • the third nucleotide member 300 extends from the inner side 314 of the chain unit 310 and the chain unit 310 extending to a predetermined length.
  • a base unit 320 extending perpendicular to the direction.
  • the structure of the chain unit 310 of the third nucleotide member 300 and the arrangement relationship between the chain unit 310 and the base unit 320 indicated by the reference numerals 311 to 318 are described in the above-described first nucleotide member ( Since the structure of the chain unit 110 of 100 and the arrangement relationship of the chain unit 110 and the base unit 120 are the same, detailed description is abbreviate
  • the base unit 320 of the third nucleotide member 300 is in the form of a square pillar having an overall rectangular cross section. Specifically, the base unit 320 is a short axis 321 located on the front side of the chain unit 310, the long axis surface 322 is disposed opposite to the short axis surface 321 and longer than the short axis surface 321 It is provided.
  • a base binding portion 325 is formed at the end of the base unit 320.
  • the first coupling groove 326, the third coupling groove 331, and the second coupling groove 329 are sequentially formed at the end of the base unit 320 at 325.
  • the first coupling groove 326 is dug in the direction from the long axis surface 322 to the short axis surface 321, the first coupling piece 327 is formed in the center thereof.
  • the crab two joining grooves 329 are dug in the direction from the long axis surface 322 to the short axis surface 321, and a second coupling piece 328 is formed at the center thereof.
  • the third coupling groove 331 is formed between two third coupling pieces 330 extending in parallel between the first coupling groove 326 and the second coupling groove 329. And, it is dug in the direction from the major axis surface 322 to the minor axis surface (321).
  • FIG. 9 is a perspective view of a fourth nucleotide member 400 according to the present embodiment.
  • the fourth nucleotide member 400 is a shape of a nucleotide having cytosine as a base.
  • the crab 4 nucleotide member 400 is formed from a chain unit 410 extending from a predetermined length and a chain unit 410 from an inner side 414 of the chain unit 410. And a base unit 420 extending perpendicular to the longitudinal direction of.
  • the base unit 420 of the system 4 nucleotide member 400 has a rectangular lamp shape having a rectangular cross section as a whole. Specifically, the base unit 420 has a short axis surface 421 located on the front side of the chain unit 410, and a long axis surface 422 which is disposed to face the short axis surface 421 and is longer than the short axis surface 421. It is provided.
  • the base bond portion 425 is formed at the end of the base unit 420.
  • the first coupling groove 427, the third coupling groove 432, and the second coupling groove 428 are sequentially formed in the 425 at the short axis 421 of the base unit 420.
  • the first coupling groove 427 is formed between two system one coupling pieces 426 arranged symmetrically and is dug in the direction of the chain unit 410 from the end of the base unit 420.
  • the second coupling groove 428 is formed between two second coupling pieces 429 which are arranged symmetrically and is dug in the direction of the chain unit 410 from the end of the base unit 420.
  • the third coupling groove 432 is dug in the direction of the chain unit 410 from the end of the base unit 420, the third binding piece 432 is formed in the center thereof.
  • the base binding portion 125 of the first nucleotide member 100 is only the second nucleotide member (200).
  • the base binding portion 325 of the system 3 nucleotide member 300 can bind only to the base binding portion 425 of the fourth nucleotide member 400.
  • FIG 10 is a view from above of the base unit 120, 220 of the first nucleotide member 100 and the second nucleotide member 200 according to the present embodiment.
  • the first binding piece 227 of the (200) is fastened, and the second binding groove of the first nucleotide member 100 Base unit of the first nucleotide member 100 and the second nucleotide member 200 in such a manner that the system two binding pieces 229 of the second nucleotide member 200 are fastened to 129 (see FIGS. 6 and 7). (120, 220) combine with each other.
  • the first nucleotide member 100 and the second nucleotide member 200 are different from the longitudinal central axis of one base unit 120 when the base units 120 and 220 are bonded to each other.
  • the length from the intersection where the longitudinal central axis of the base unit 220 meets to the inner axial plane of the chain units 110 and 210 of each nucleotide member is formed to be r .
  • length (r) is the magnitude of the radius of the actual DNA double helix.
  • the base units 120 and 220 of the first nucleotide member 100 and the second nucleotide member 200 combine to form a predetermined angle ⁇ . Accordingly, as shown in FIG. 10, the first chain linking portion 115 of the chain unit 110 of the first nucleotide member 100 and the first chain linking portion of the chain unit 210 of the second nucleotide member 200. The distance between 215 is greater than the distance between the second chain connections 116, 216.
  • the magnitude of the predetermined angle ⁇ is 127 °.
  • the ratio of the width of the large groove 500 and the small groove 600 (FIG. 3) formed in the DNA double helix model 10 is 22: 12 is satisfied.
  • FIG. 11 is a view from above of the base unit 320, 420 of the third nucleotide member 300 and the fourth nucleotide member 400 according to the present embodiment is bonded to each other
  • Figure 12 is a third nucleotide member 300
  • the base unit (320, 420) of the fourth nucleotide member 400 is shown from the side.
  • the first binding piece 327 of the third nucleotide member 300 is coupled to the system one binding groove 427 of the system 4 nucleotide member 200, and the crab two binding piece 328 of the third nucleotide member 300 is fastened.
  • the second binding groove 428 of the fourth nucleotide member 400 is fastened, and the third binding member 430 of the third nucleotide member 300 is the third binding groove of the fourth nucleotide member 400.
  • the base unit 320, 420 of the third nucleotide member 300 and the system 4 nucleotide member 400 bind to each other.
  • the third nucleotide member 300 and the fourth nucleotide member 400 have bases different from the central axis of one base unit 320 when the base units 320 and 420 are bonded to each other. It is formed such that the length from the intersection where the central axis of the unit 420 meets to the inner side of the chain units 310 and 410 of each nucleotide member is r.
  • the base oil of the third nucleotide member 300 and the series 4 nucleotide member 400 The knits 320 and 420 combine to form a predetermined angle ⁇ .
  • the system 1 chain linkage 315 of the chain unit 310 of the crab 3 nucleotide member 300 and the first chain of the chain unit 410 of the fourth nucleotide member 400 The distance between the connections 415 is greater than the distance between the second chain connections 316, 416.
  • the magnitude of the predetermined angle ⁇ is 127 ° .
  • the third nucleotide member 300 and the fourth nucleotide member 400 are arranged such that the base units 320 and 420 and the chain units 310 and 410 form an angle ⁇ . Accordingly, as shown in FIG. 12, the third nucleotide member 300 and the fourth nucleotide member 400 have a third nucleotide member 300 when the base units 320 and 420 are bonded to each other.
  • the first chain linkages 315 of and the first chain linkages 415 of the fourth nucleotide member 400 are alternately arranged so as to face up and down relative to the base units 320 and 420, respectively.
  • the structure in which the first chain linking portion is alternately arranged up and down on the basis of the base units bonded to each other is obtained by combining the base units 120 and 220 of the first nucleotide member 100 and the second nucleotide member 200 with each other. Since the same applies to the case, the specific city is not shown.
  • the base unit 120 of the crab 1 nucleotide member 100 is the base unit of the second nucleotide member 200.
  • the base unit 320 of the third nucleotide member 300 and the base unit 420 of the fourth nucleotide member 400 may not bind to the base unit of the third nucleotide member 300.
  • 320 may bind to the base unit 120 of the first nucleotide member 100 and the base unit 220 of the second nucleotide member 200 in addition to the base unit 420 of the crab 4 nucleotide member 400. none.
  • the base unit of the first nucleotide member 100 is adenine
  • the base unit of the second nucleotide member 200 is thymine
  • the base unit of the third nucleotide member 300 is guanine
  • the base unit of the 4 nucleotide member 400 forms cytosine
  • the DNA double helix model 10 has a large groove 500 and a small groove 600 having different widths. Therefore, the DNA duplex according to this embodiment
  • the linear model 10 expresses the morphological features of the actual DNA double helix.
  • FIG. 13 shows how the first to fourth nucleotide members 100, 200, 300, and 400 are connected to each other.
  • the base unit 120 of the first nucleotide member 100 is connected to the base unit 220 of the second nucleotide member 200, and the base unit of the third nucleotide member 300 ( 310 is connected to each other with the base unit 420 of the fourth nucleotide member 400.
  • Such a linking structure shows a characteristic of the base binding structure of the DNA double helix in which bases are complementarily linked to each other.
  • the chain unit 110 of the low U nucleotide member 100 is connected with the chain unit 310 of the third nucleotide member 300 to form a chain 11, and the chain unit 210 of the second nucleotide member 200.
  • the chains 11 and 12 are joined to each other in anti-equilibrium with each other. This linkage characterizes the anti-equilibrium structure of the sugar-phosphate chain of the DNA double helix.
  • Fig. 14 shows a DNA double-helix structure model 10 in which the chain units are in a simple bonded state and the base units of the nucleotides are partially separated. It shows the coupling of the new nucleotide chains (13, 14) to the two chains (11, 12) formed by the chain units of the DNA double helix structure model in which some of the base units are separated from each other.
  • the binding portion of the chain unit of the two nucleotide members can be flexibly bent, separating the base unit of the nucleotide member facing each other, as shown in FIG. It can be unfolded in a nearly straight line.
  • the DNA double helix structure model according to the present embodiment has the advantage that it can be used as a teaching aid to explain not only the morphological features of the DNA double helix structure but also the functional features.

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Abstract

본 발명에 따른 DNA 이중나선구조 모형은, 서로 결합 또는 분리 가능한 복수의 뉴클레오티드 부재로 이루어지는 DNA 이중나선구조 모형으로서, 상기 뉴클레오티드 부재는, 일정한 길이로 연장 형성되는 사슬 유닛과, 상기 사슬 유닛의 내측면으로부터 연장형성되는 염기 유닛을 포함하고, 상기 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛은 다른 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛과 결합 가능하고, 상기 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛은 다른 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛과 결합 가능하며, 사슬 유닛이 서로 결합된 두 뉴클레오티드 부재는 그 결합부가 상기 사슬 유닛의 내측면 방향으로 구부러질 수 있는 구성을 가진다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭]
DN A 이중나선구조 모형
【기술분야】
<ι> 본 발명은 DNA 이중나선구조 모형에 관한 것으로서， 더욱 상세하게는 DNA 이 중나선 구조에 대한 이해를 높이고 학습 효과를 증대시킬 수 있는 DNA 이중나선구 조 모형에 관한 것이다.
【배경기술】
<2> 유전학은 현대 생물학을 이루는 토대로서, 특히， DNA 이중나선구조의 이해는 유전학의 기초학습에 반드시 필요한 사항이다.
<3> 실제 DNA는 매우 복잡한 3차원 이중나선구조의 형태적 특징을 가지며， DNA 복제 또는 RNA의 전사 등과 같은 기능적 특징을 가진다.
<4> 하지만， DNA 이중나선구조에 대한 교수 및 학습이 대부분 정적인 2차원 그림 이나 사진을 이용해 이루어지고 있어， 학생들은 실제 3차원의 DNA 이중나선구조의 형태와 기능을 추리하는데 어려움을 느끼게 되며, 교사들은 DNA의 구조와 기능을 가르치는데 어려움을 겪고 있는 실정이다.
<5> DNA 이중나선구조의 효율적인 교수 및 학습을 위하여， 실제 DNA 이중나선구 조를 모방 표현한 DNA 이중나선구조 모형이 학생들의 학습을 위한 교구로서 사용되 고 있으나， DNA 이중나선구조의 형태적 특징을 제대로 표현하지 못해 오히려 학생 들의 학습을 방해하고 있는 경우가 많다.
<6> DNA 이중나선구조의 형태적 특징을 실제와 매우 흡사하게 표현한 일부 모형 이 있으나， 이러한 모형은 가격이 비싸 학생들의 교구로 활용되기 적합하지 않은 경우가 대부분이다. 또한， 이러한 종래의 모형들은 DNA 이중나선구조의 형태적 특 징만을 표현할 뿐이어서, DNA 복제 또는 RNA의 전사 등과 같은 DNA 이중나선구조의 기능적 특징을 설명하기에 적합하지 않다는 문제점이 있다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
<7> 본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 분해와 조립이 용이하고， 실제 DNA 이중나선구조를 더 층실하게 표현하는 DNA 이중나선구 조 모형을 제공하는 것을 목적으로 한다.
【기술적 해결방법】
<8> 상기 목적을 달성하기 위하여， 본 발명에 따른 DNA 이중나선구조 모형은， 서 로 결합 또는 분리 가능한 복수의 뉴클레오티드 부재로 이루어지는 DNA 이중나선구 조 모형으로서， 상기 뉴클레오티드 부재는， 일정한 길이로 연장 형성되는 사슬 유 닛과， 상기 사슬 유닛의 내측면으로부터 연장형성되는 염기 유닛을 포함하고， 상기 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛은 다른 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛과 결합 가 능하고， 상기 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛은 다른 뉴클레오티드 부재의 염기 유 닛과 결합 가능하며， 사슬 유닛이 서로 결합된 두 뉴클레오티드 부재는 그 결합부 가 상기 사슬 유닛의 내측면 방향으로 구부러질 수 있는 구성을 가진다.
<9> 또한， 상기 염기 유닛은 상기 사슬 유닛의 내측면에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
:ιο> 또한， 상기 사슬 유닛의 양단부에는 각각 제 1사슬 연결부 및 제 2사슬 연결 부가 형성되고， 상기 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛의 제 1 사슬 연결부는 다른 뉴 클레오티드 부재의 사슬 유닛의 제 2사슬 연결부에만 결합 가능하도록 형성될 수도 있다.
：11> 또한， 염기 유닛이 서로 결합된 두 뉴클레오티드 부재의 제 1 사슬 연결부들 은 각각 상기 염기 유닛을 중심으로 상하 방향을 향하도록 배치될 수도 있다.
:12> 또한， 상기 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛은 사슬 유닛의 길이방향과 수직 하게 연장형성되고， 상기 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛과 다른 뉴클레오티드 부 재의 염기 유닛은 소정의 각도를 형성하도록 결합되어， 염기 유닛이 서로 결합된 두 뉴클레오티드 부재의 제 1 사슬 연결부들 사이의 거리가 제 2 사슬 연결부들 사이 의 거리보다 클 수도 있다.
：13> 또한， 상기 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛과 다른 뉴클레오티드 부재의 염 기 유닛이 결합시 형성하는 상기 소정의 각도는 127° 일 수도 있다.
：14> 또한, 상기 복수의 뉴클레오티드 부재는 복수의 제 1 내지 제 4 뉴클레오티드 부재로 이루어지며, 상기 제 1 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛은 상기 제 2 뉴클레오 티드 부재의 염기 유닛에만 결합 가능하고， 상기 제 3 뉴클레오티드 부재의 염기 유 닛은 상기 제 4 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛에만 결합 가능하도록 형성될 수도 있다.
：15> 또한， 상기 사슬 유닛의 양단부는 상기 사슬 유닛의 길이방향 축에 대해 일 정한 방향으로 경사지게 형성될 수도 있다.
：16> 또한， 상기 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛은， 동일한 크기의 평행사변형의 판인 제 1 사슬판 및 계 2 사슬판을 포함하고， 상기 제 1 사슬판 및 상기 계 2 사슬판 은 각각 상기 사슬 유닛의 길이방향으로 엇갈려 배치되어 상기 사슬 유닛의 외측면 과 내측면을 형성하고， 상기 제 1 사슬 연결부는 상기 제 1 사슬판의 단부에 형성되 고， 상기 제 2 사슬 연결부는 상기 제 2사슬판의 단부에 형성될 수도 있다.
：1 > 또한， 상기 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛은， 제 1 사슬판의 내측면이 제 2 사슬판의 외측면에 착탈가능하게 결합될 수 있다.
：18> 또한， 상기 사슬 유닛의 후방으로 돌출된 상기 제 2 사슬판의 단부에는 사슬 결합공이 관통 형성되고， 상기 사슬 유닛의 전방으로 돌출된 상기 계 1 사슬판의 단 부에는 다른 뉴클레오티드 부재의 사슬 결합공에 체결되는 사슬 결합돌기가 상기 제 1 사슬판의 내측면 방향으로 돌출 형성될 수도 있다.
：19> 또한， 상기 뉴클레오티드 부재는 가요성 재질로 형성될 수도 있다.
【유리한 효과】
：20> 본 발명에 따른 DNA 이중나선구조 모형은 구조가 간단하여 분해와 조립이 용 이하고， 실제 DNA 이중나선구조를 층실히 표현하여， DNA의 형태적 특징과 기능적 특징을 모두 설명하기 적합하다.
【도면의 간단한 설명】
：21> 도 1은 실제 DNA 이중나선구조를 개념화하여 도시한 것이다.
：22> 도 2는 DNA 이중나선 구조를 형성하는 두사슬을 개념적으로 도시한 것이다.
：23> 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DNA 이중나선구조 모형의 사시도이다.
：24> 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 뉴클레오티드 부재의 평면도이다.
：25> 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 뉴클레오티드 부재의 사 슬 유닛과 제 2 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛이 서로 결합된 모습을 도시한 것이 다.
：26> 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 뉴클레오티드 부재의 사시도이다.
：27> 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 뉴클레오티드 부재의 사시도이다.
：28> 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 3 뉴클레오티드 부재의 사시도이다.
：29> 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 4뉴클레오티드 부재의 사시도이다.
：30> 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 뉴클레오티드 부재와 제 2 뉴클레오 티드 부재의 염기 유닛이 서로 결합된 모습을 위에서 본 도면이다.
：31> 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 게 3 뉴클레오티드 부재와 제 4 뉴클레오 티드 부재의 염기 유닛이 서로 결합한 모습을 위에서 본 도면이다.
：32> 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 3 뉴클레오티드 부재와 제 4 뉴클레오 티드 부재의 염기 유닛이 서로 결합한 모습을 옆에서 본 도면이다.
：33> 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 내지 제 4 뉴클레오티드 부재가 서 로 연결된 모습을 도시한 것이다.
：34> 도 14는 사슬 유닛 간이 결합 상태는 그대로 유지하고 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛을 일부 분리한 상태의 DNA 이중나선 구조 모형을 도시한 것이다.
：35> 도 15는 사슬 유닛 간이 결합 상태는 그대로 유지하고 뉴클레오티드 부재의 일부 염기 유닛을 서로 분리한 상태의 DNA 이중나선 구조 모형의 사슬 유닛이 형성 하는 두 사슬에 새로운 뉴클레오티드 사슬을 결합시킨 모습을 도시한 것이다.
【발명의 실시를 위한 형태】
：36> 이하， 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명 되는 것이며， 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한 되지 않는다.
：37> 도 1은 실제 DNA 이중나선구조를 개념화하여 도시한 것이다.
：38> 도 1을 참조하면， DNA의 반복단위인 뉴클레오티드는 공유결합인 인산디에스 테르 결합 (phosphodiester bond)으로 서로 연결되어 일련의 폴리뉴클레오티드 가닥 (1， 2)을 이룬다. 폴리뉴클레오티드의 골격은 당과 인산이 교대로 연결되어 사슬을 형성하며, 염기는 가닥의 축으로부터 튀어나와 있다. 폴리뉴클레오티드 가닥은 방 향성이 있으며， 당을 이루는 탄소원자의 번호를 붙여 자유 인산기가 결합되어 있는 가닥의 끝을 5'말단이라고 하고， 가닥의 반대 끝을 3'말단이라고 한다 .
39> 두 개의 폴리뉴클레오티드 가닥의 염기들은 쌍을 이를 수 있는 염기가 제한 되며， 아데닌 (A)은 2개의 수소결합에 의해 티민 (T)과 쌍을 이루고， 시토신 (C)은 3 개의 수소결합에 의해 구아닌 ½)과 쌍을 이룬다. 따라서 DNA의 뉴클레오티드 가닥 은 뜩같지 않고 상보적 (complementary)이다.
：40> 생체 내에서 DNA는 대부분 B-DNA 구조로 존재한다. B-DNA는 오른쪽， 즉 시계 방향의 나선을 가지면， 나선의 360° 회전마다 대략 10개의 염기쌍이 존재한다. 뉴 클레오티드 가닥의 나선에는 큰홈 (major groove)(6)과 작은홈 (minor groove)(7)이 있는데 큰 홈과 작은 홈은 이중나선 구조를 형성하는 두 사슬의 위상차에 의해 형 성된다.
：41> 도 2는 DNA 이중나선 구조를 형성하는 두 사슬을 개념적으로 도시한 것이다. 도 2를 참조하면， DNA의 두 사슬을 다음과 같은 두 개의 나선 백터방정식으로 나타 낼 수 있다. <수학식 ι>
h
Ha(t) = rcos ti + rsintj +— ik <수학식 2>
Hb(i) = rcos (ί+Φ) i + Γ3ϊη(ί+Φ) j +— ik
Zn 각각의 백터방정식 Ha(t)와 Hb(t)는 매개 변수 t가 증가함에 따라 축을 중심 으로 반지름이 r인 원통을 감싸며 도는 나선 곡선이 된다. 0≤ΐ≤2π일 때 나선은 한 바퀴를 돌게 되며， 이때의 원통의 높이가 h가 된다. 두 곡선이 180° 의 위상으 로 서로 정확하게 마주보고 돌면， 두 나선은 축을 중심으로 대칭이 되어 실제 DNA 의 분자 구조에서 볼 수 있는 큰 홈과 작은 홈이 나타날 수 없다. 실제로 DNA의 분 자 구조를 위에서 바라보게 되면 염기가 결합해 있는 나선의 위상이 180° 보다 작 다ᅳ 상기 백터방정식의 φ가 바로 나선 Ha(t)와 Hb(t)의 위상차에 해당한다. 실제 DNA 이중 나선의 바깥지름은 약 20 A이고， 나선이 축을 따라서 완전히 한 바퀴를 돌 때 그 원통의 높이는 약 34A이며， 큰 홈과 작은 홈의 폭이 각각 약 22A와 12A임을 이용하여 위상차 (Φ)를 상기 수학식 1 및 수학식 2를 이용해 구하 면， 위상차 (Φ)는 127° 가 된다.
또한 두 나선 백터방정식 중 하나의 단위접선백터와， 단위접선백터로부터 X- y평면으로의 투영백터가 이루는 각도를 구하면， 원기등에 수직인 평면， 즉 z=k 평 면과 나선이 이루는 각도 ()를 구할 수 있다. 각도 (Θ)는 당 -인산 사슬이 염기가 위치하는 평면과 얼마의 각도를 이루면서 회전하는지를 보여준다. 상기 수학식 1을 이용하여, 계산하면 아래와 같다.
<수학식 3>
Ta(i) =
Figure imgf000007_0001
：수학식 4> projTa(t) = :ᅳ (ᅳ rsinii + rcos ί j )
2π
각도 (Θ)는 아래 수학식 5와 같이 계산된다. <수학식 5> θ
Figure imgf000008_0001
여기서， h=나선이 축을 따라서 완전히 한 바퀴를 돌 때 형성하는 원통의 높 이， r=DNA 이중 나선의 반지름이다.
마지막으로 공간 곡선의 길이를 구하는 공식으로 나선이 한번 회전할 때까지 의 곡선의 길이를 구한 다음 이 길이를 10등분하면 각 뉴클레오타이드에 해당하는 당 -인산사슬의 길이 L은 아래 수학식 6과 같이 표현된다.
<수학식 6> τ 1 Γ2π ιι ιτ 1 || ^ 1 V47r2r2 + /i2 ^ ^ h2
L= ^ 10 Jo Ι "ΙΗ1,aM ί = 170 Jo 2π ~ d -t = 10 여기서， h=나선이 축을 따라서 완전히 한 바퀴를 돌 때 그 원통의 높이， r=DNA 이중 나선의 반지름이다.
상술한 내용을 종합하면, 실제 DNA 이중나선 구조는 두 사선이 역평형 구조 로 형성되며， 상보적인 염기쌍이 형성되어 있고， 두 사선의 위상차 (Φ)에 의해 큰 홈과 작은 홈이 형성되고, 당 -인산 사술이 염기가 위치하는 평면과 소정의 각도 ( Θ)를 이루며 회전하는 형태적 특징을 가진다.
한편， DNA 복제는 세포의 기능과 유지에 필수적인 복잡한 과정으로， 수십 개 의 단백질과 효소들 그리고 DNA가 참여하여 DNA의 복사본을 만들어낸다. DNA 분자 의 두 가닥 사이의 상보적인 성질 때문에 DNA 복제 동안에 각각의 가닥이 새로운 가닥 (3， 4)의 주형으로 작용하게 된다. 염기쌍 형성의 특이성으로 인해 각각의 주 형으로부터 한 가지 서열만 만들어질 수 있으며， 하나의 DNA의 두 주형으로부터 만 들어진 2개의 DNA 분자는 원래의 DNA와 동일하게 되는데 이러한 과정을 반보존적 복제 (semi conservative replicat ion)라고 부른다. 이와 같이， 실제 DNA 이중나선 구조는 기능적 특징을 가진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DNA 이중나선구조 모형 (10)의 사시도이 다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 DNA 이중나선구조 모형 (10)은 복수의 제 1 내지 제 4 뉴클레오티드 부재 (100, 200, 300, 400)가 서로 결합되어 형 성된다. 본 실시예에서 계 1 내지 제 4 뉴클레오티드 부재 (100, 200， 300， 400)는 플 라스틱， 스티로품， 고무 등과 같은 가요성 재질로 이루어진다. 도 3을 참조하면， 빨간색인 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)는 아데닌을 염기로 가지는 뉴클레오티드를 형상화한 것이고， 초록색인 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)는 티민올 염기로 가지는 뉴클레오티드를 형상화한 것이며， 노란색인 게 3 뉴클레오티 드 부재 (300)는 구아닌을 염기로 가지는 뉴클레오티드를 형상화한 것이고， 파란색 인 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)는 시토신을 염기로 가지는 뉴클레오티드를 형상화 한 것이다.
도 3에는 제 1 내지 계 4뉴클레오티드 부재 (100， 200, 300, 400)가 서로 다른 색상을 가지지만， 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어， 문자 기호를 뉴 클레오티드 부재 표면에 적어 넣거나， 음각 또는 양각으로 새겨넣어 제 1 내지 제 4 뉴클레오티드 부재 (100， 200, 300, 400)가 서로 구분되도록 할 수도 있을 것이다. 또한, 제 1 내지 제 4 뉴클레오티드 부재 (100， 200, 300, 400)를 서로 구분하 기 위해 색상 또는 문자와 같은 표지가 반드시 사용될 필요는 없으며， 도 4 내지 도 13에 도시된 바와 같이， 제 1 내지 제 4 뉴클레오티드 부재 (100， 200, 300, 400) 에는 색상이나 문자 표지가 사용되지 않을 수도 있다.
제 1 내지 제 4뉴클레오티드 부재 (100， 200, 300, 400)는 일정 길이로 연장형 성되는 사슬 유닛 (110， 210， 310， 410)과 상기 사슬 유닛의 내측면으로부터 연장형 성되는 염기 유닛 (120， 220， 320， 420)올 포함한다.
본 명세서에서 용어 "내측면' '은 DNA 이중나선구조 형성시 DNA 이중나선구조 의 중심방향으로 향하는 면을 의미하며， 외측면은 상기 "내측면 "의 반대편에 위치 한 면을 의미한다.
도 3에 도시된 바와 같이， 각각의 뉴클레오티드 부재 (100， 200， 300, 400)의 사슬 유닛 (110， 210， 310, 410)은 다른 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛과 결합된 다. 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛들은 서로 길이 방향으로 결합하여, DNA 이증나 선 구조 모형의 두 나선 (11， 12)을 형성하며， 이는 폴리뉴클레오티드 가닥의 당-인 산사술을 형상화한다.
각각의 뉴클레오티드 부재 (100， 200, 300， 300)의 사슬 유닛 (110， 210, 310, 410)은 모두 동일한 형태를 가진다.
이하， 도 4를 참조하여， 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 사슬 유닛 (110)을 대 표로 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛의 구조를 설명한다.
도 4는 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 사슬 유닛 (110)의 평면도이다. 도 4에 서는 도시의 편의를 위해 염기 유닛 (120)은 빗금으로 처리되었다.
사슬 유닛 (110)은， 사슬 유닛 (110)의 외측면 (113)을 형성하는 제 1 사슬판 05146
8
(111)과， 사슬 유닛 (110)의 내측면 (114)을 형성하는 제 2 사슬판 (112)이 서로 사슬 유닛 (110)의 길이방향으로 엇갈려 배치되어 형성된다. 본 실시예에서 제 1 사슬판 (111) 및 제 2 사슬판 (112)은 길이 (L)를 가지는 동일한 크기의 평행사변형 판이다. 여기서， 길이 (L)는 실제 DNA구조에서의 당 -인산 사슬의 길이에 대웅되는 것이다.
<75> 상기 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛은， 제 1사슬판 (111)의 내측면이 제 2사 슬판 (112)의 외측면에 착탈가능하게 결합될 수 있다. 제 1 사슬판 (111)은 인산에 대 응되고， 제 2사슬판 (112)은 당에 대웅된다.
<76> DNA 이중나선구조 모형이 1회 나선 회전당 10개의 염기 유닛 쌍을 가지는 B-
DNA 구조를 형상화하는 경우， DNA 이중나선구조 모형의 나선이 완전히 한 바퀴 돌 때 형성하는 가상의 원통의 높이를 h라 하고， DNA 이중나선의 반지름을 r이라고 할 때 (도 11 및 도 12 참조)， 길이 (L)는 상기 수학식 4에 의해 결정할 수 있다.
<77> 이와 같은 사슬 유닛의 구성에 따르면 사슬 유닛 (110)의 중심부는 제 1사슬 판 (111)과 제 2 사슬판 (112)이 겹쳐진 2층 구조를 가지며, 양 단부는 각각 제 1 사슬 판 (111)의 일부분과 제 2사슬판 (112)의 일부분이 돌출된 1층의 구조를 가진다.
<78> 사슬 유닛 (110)의 전방으로 돌출된 1층 구조인 제 1사슬판 (111)의 단부 일부 분은 제 1 사슬 연결부 (115)를 형성한다. 또한， 사슬 유닛 (110)의 후방으로 돌출된 1층 구조의 제 2사슬판 (112)의 단부 일부분은 제 2사슬 연결부 (116)를 형성한다.
<79> 본 실시예에서 제 1 사슬 연결부 (115)는 DNA 사슬의 5' 말단 방향올 나타내 며, 제 2사슬 연결부 (116)는 3' 말단 방향을 나타낸다.
<80> 다시 도 3을 참조하면， 5' 말단에서 3' 말단으로의 방향성을 나타내기 위하 여， 각각의 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛의 표면에 제丄 사슬 연결부에서 제 2 사 슬 연결부를 향해 화살표가 그려져 있다. 하지만， 이러한 화살표가 반드시 뉴클레 오티드 부재에 사용될 필요는 없으며， 본 실시예에 따른 뉴클레오티드 부재는 제 1 사슬 연결부 (115) 및 제 2 사슬 연결부 (116)의 형상만으로 5' 말단 방향과 3' 말단 방향을 구분하는 것이 가능하다.
<8i> 제 2 사슬 연결부 (116)에는 제 2 사슬판 (112)을 관통하는 사슬 결합공 (118)이 형성되며， 제 1 사슬 연결부 (115)에는 사슬 결합공 (118)과 대웅되는 형상의 사슬 결 합돌기 (117)가 제 1사슬판 (111)의 내측면 방향으로 돌출 형성되어 있다.
<82> 후술하는 염기 유닛의 결합 방식과 달리， 제 1 내지 제 4 뉴클레오티드 부재
(100， 200, 300, 400)의 사슬 유닛은 뉴클레오티드 부재의 종류에 관계없이 서로 결합할 수 있다. 다만， 사슬 유닛의 구조에 의해 하나의 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛의 제 1 사슬 연결부는 다른 뉴클레오티드 부재의 제 2 사슬 연결부에만 결합이 가능하다. 따라서， 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛은 일정한 방향으로만 서로 결합 하게 된다.
=83> 도 5a 및 도 5b는 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 사슬 유닛 (110)과 제 2 뉴클 레오티드 부재 (200)의 사슬 유닛 (210)이 서로 결합된 모습을 도시한 것이다. 도시 의 편의를 위하여， 계 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 염기 유닛 (120)과 제 2 뉴클레오 티드 염기 유닛 (220)의 단부는 도시 생략되었다.
<84> 도 5a에 도시된 바와 같이， 두 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛은 하나의 뉴 클레오티드 부재 (200)의 제 1 사슬 연결부 (215)가 다른 뉴클레오티드 부재 (100)의 제 2 사슬 연결부 (116)에 연결되는 방식으로 결합한다. 구체적으로， 제 2 뉴클레오티 드 부재 (200)의 사슬 결합돌기 (217)가 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 사슬 결합공 (118)에 체결되는 방식으로 두 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛이 서로 결합한다.
<85> 제 2뉴클레오티드 부재 (200)의 제 1사슬 연결부 (215)와 제 1 뉴클레오티드 부 재 (100)의 제 2 사슬 연결부 (116)는 1층 구조로서 2층 구조로 형성된 몸체에 비해 두께가 얇다. 따라서, 도 5b에 도시된 바와 같이， 두 뉴클레오티드 부재의 사슬 유 닛의 결합부는 사슬 유닛의 내측면 방향으로 탄력적으로 구부러질 수 있다.
<86> 도 3에 도시된 바와 같이， 뉴클레오티드 부재들의 사슬 유닛의 결합부가 DNA 이중나선구조 모형의 내측 방향으로 구부러짐으로써, 나선 구조가 용이하게 형성될 수 있게 된다. 또한, 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛은 평행사변형 형태의 두 사슬 판에 의해 형성되므로， 두 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛의 결합부가 나선 (11,
12)이 형성되는 방향으로 경사지게 형성된다. 따라서， 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛들의 결합부가 DNA 이중나선구조 모형의 내측 방향으로 더 용이하게 구부러질 수 있게 된다.
<87> 한편， 각각의 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛 (120, 220, 320, 420)은 다른 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛과 결합한다. 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛은 DNA 이중나선 구조 모형의 내측에 위치하여， 상보적으로 배치된 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛과 결합하게 된다. 이러한 염기 유닛 간의 결합은 염기 간의 결합을 형상 화한다.
<88> 이하， 도 6 내지 도 9를 참고하여 각각의 뉴클레오티드 부재의 구조를 보다 구체적으로 설명한다.
<89> 도 6은 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 사시도이다.
<90> 도 6에 도시된 바와 같이， 계 1 뉴크레오티드 부재 (100)는 일정 길이로 연장 형성되는 사슬 유닛 (110)과 상기 사슬 유닛 (110)의 내측면 (114)으로부터 사슬 유닛 (110)의 길이방향과 수직하게 연장형성되는 염기 유닛 (120)을 포함한다.
：91> 사슬 유닛의 구조는 모든 뉴클레오티드 부재에서 동일하고， 상기에서 구체적 으로 설명하였으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
= 2> 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 염기 유닛 (120)은 전체적으로 사각형 단면을 가지는 사각 기둥 형태를 가진다. 구체적으로 염기 유닛 (120)은 사슬 유닛 (110)의 전방측으로 배치되는 단축면 (121)과, 상기 단축면 (121)에 대향하여 배치되며 단축 면 (121) 보다 길이가 긴 장축면 (122)을 구비한다.
：93> 염기 유닛 (120)의 단부에는 염기 결합부 (125)가 형성되어 있다. 염기 결합부
(123)에는 염기 유닛 (120)의 단부에서부터 차례대로 제 1결합홈 (127)과 제 2결합홈 (129)이 형성된다. 제 1결합홈 (127)은 대칭으로 마주보도록 배치되는 두 개의 제 1결 합편 (126) 사이에 형성되며， 장축면에 (122)에서부터 단축면 (121) 방향으로 파여 있 다. 제 2결합홈 (129)은 장축면에 (122)에서부터 단축면 (121) 방향으로 파여 있으며, 그 중앙에 제 2결합편 (128)이 형성되어 있다.
=94> 염기 유닛 (120)은 사슬 유닛 (110)의 길이 방향 축에 대해 소정 각도 (Θ)를 형성하도록 배치된다 (도 4 참조). 여기서 각도 (Θ)는 당 -인산 사슬이 염기가 위치 하는 평면과 형성하는 각도에 대웅되는 각도이다. DNA 이중나선구조 모형의 나선이 완전히 한 바퀴 돌 때 형성하는 가상의 원통의 높이를 h라 하고, DNA 이중나선의 반지름을 r이라고 할 때 (도 11 및 도 12 참조)， 각도 (Θ)는 상기 수학식 5에 의해 결정할 수 있다.
=95> 염기 유닛 (120)과 사슬 유닛 (110)이 소정 각도 (Θ)를 형성하도록 배치됨에 따라서， 후술하는 바와 같이， 뉴클레오티드 부재가 서로 결합할 때 자연스럽게 DNA 의 이중나선 구조가 형성된다.
96> 도 7은 본 실시예에 따른 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)의 사시도이다. 본 실 시예에서 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)는 티민을 염기로 가지는 뉴클레오티드를 형 상화한 것이다.
<97> 도 7에 도시된 바와 같이， 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)는 일정 길이로 연장 형성되는 사슬 유닛 (210)과 상기 사슬 유닛 (210)의 내측면 (214)으로부터 사슬 유닛 (210)의 길이방향과 수직하게 연장형성되는 염기 유닛 (220)을 포함한다.
<98> 부재 번호 211 내지 218로 지시되는 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)의 사슬 유 닛 (210)의 구성 및 사슬 유닛 (210)과 염기 유닛 (220)의 배치 관계는 상술한 제 1 뉴 클레오티드 부재 (100)의 사슬 유닛 (110)의 구성 및 각도 (Θ)를 형성하는 사슬 유닛 (110)과 염기 유닛 (120)의 배치 관계와 동일하므로， 여기서는 구체적인 설명을 생 략한다.
:99> 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)의 염기 유닛 (220)은 전체적으로 사각형 단면을 가지는 사각 기등 형태를 가진다. 구체적으로 염기 유닛 (220)은 사슬 유닛 (210)의 전방측에 위치한 단축면 (221)과, 상기 단축면 (221)에 대향하여 배치되며 단축면 (221)보다 길이가 긴 장축면 (222)을 구비한다.
ιοο> 염기 유닛 (220)의 단부에는 염기 결합부 (225)가 형성되어 있다. 염기 결합부
(225)에는 염기 유닛 (220)의 단축면 (221)에서부터 차례대로 제 1결합홈 (226)과 계 2 결합홈 (228)이 형성된다. 제 1결합홈 (226)은 염기 유닛 (220)의 단부에서부터 사슬 유닛 (210) 방향으로 파여 있으며， 그 중앙에 제 1결합편 (227)이 형성되어 있다. 제 2 결합홈 (228)은 대칭으로 마주보도록 배치되는 두 개의 제 2결합편 (229) 사이에 형성 되며， 염기 유닛 (220)의 단부에서부터 사슬 유닛 (210) 방향으로 파여 있다.
ιοι> 도 8은 본 실시예에 따른 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)의 사시도이다. 본 실 시예에서 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)는 구아닌을 염기로 가지는 뉴클레오티드를 형상화한 것이다.
102> 도 8에 도시된 바와 같이， 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)는 일정 길이로 연장 형성되는 사슬 유닛 (310)과 상기 사슬 유닛 (310)의 내측면 (314)으로부터 사슬 유닛 (310)의 길이방향과 수직하게 연장형성되는 염기 유닛 (320)을 포함한다.
103> 부재 번호 311 내지 318에 의해 지시되는 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)의 사 슬 유닛 (310)의 구성 및 사슬 유닛 (310)과 염기 유닛 (320)의 배치 관계는 상술한 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 사슬 유닛 (110)의 구성 및 사슬 유닛 (110)과 염기 유닛 (120)의 배치 관계와 동일하므로， 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.
104> 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)의 염기 유닛 (320)은 전체적으로 사각형 단면을 가지는 사각 기둥 형태를 가진다. 구체적으로 염기 유닛 (320)은 사슬 유닛 (310)의 전방측에 위치한 단축면 (321)과， 상기 단축면 (321)에 대향하여 배치되며 단축면 (321)보다 길이가 긴 장축면 (322)을 구비한다.
105> 염기 유닛 (320)의 단부에는 염기 결합부 (325)가 형성되어 있다. 염기 결합부
(325)에는 염기 유닛 (320)의 단부에서부터 차례대로 제 1결합홈 (326)， 제 3결합홈 (331) 및 제 2결합홈 (329)이 형성된다. 제 1결합홈 (326)은 장축면 (322)에서부터 단축 면 (321) 방향으로 파여 있으며， 그 중앙에 제 1결합편 (327)이 형성되어 있다. 게 2결 합홈 (329)은 장축면 (322)에서부터 단축면 (321) 방향으로 파여 있으며， 그 중앙에 제 2결합편 (328)이 형성되어 있다. 제 3결합홈 (331)은 게 1결합홈 (326) 및 제 2결합홈 (329) 사이에서 평행하게 연장되는 두 개의 제 3결합편 (330) 사이에 형성되어 있으 며， 장축면 (322)에서부터 단축면 (321) 방향으로 파여 있다.
106> 도 9는 본 실시예에 따른 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 사시도이다. 본 실 시예에서 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)는 시토신을 염기로 가지는 뉴클레오티드를 형상화한 것이다.
107> 도 9에 도시된 바와 같이， 게 4 뉴크레오티드 부재 (400)는 일정 길이로 연장 형성되는 사슬 유닛 (410)과 상기 사슬 유닛 (410)의 내측면 (414)으로부터 사슬 유닛 (410)의 길이방향과 수직하게 연장형성되는 염기 유닛 (420)을 포함한다.
108> 부재 번호 411 내지 418에 의해 지시되는 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 사 슬 유닛 (410)의 구성 및 사슬 유닛 (410)과 염기 유닛 (420)의 배치 관계는 상술한 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 사슬 유닛 (110)의 구성 및 사슬 유닛 (110)과 염기 유닛 (120)의 배치 관계와 동일하므로， 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.
109> 계 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 염기 유닛 (420)은 전체적으로 사각형 단면을 가지는 사각 기등 형태를 가진다. 구체적으로 염기 유닛 (420)은 사슬 유닛 (410)의 전방측에 위치한 단축면 (421)과， 상기 단축면 (421)에 대향하여 배치되며 단축면 (421)보다 길이가 긴 장축면 (422)을 구비한다.
πο> 염기 유닛 (420)의 단부에는 염기 결합부 (425)가 형성되어 있다. 염기 결합부
(425)에는 염기 유닛 (420)의 단축면 (421)에서부터 차례대로 제 1결합홈 (427)， 제 3결 합홈 (432) 및 제 2결합홈 (428)이 형성된다. 제 1결합홈 (427)은 대칭으로 배치되는 두 개의 계 1결합편 (426) 사이에 형성되며， 염기 유닛 (420)의 단부에서부터 사슬 유닛 (410) 방향으로 파여 있다. 제 2결합홈 (428)은 대칭으로 배치되는 두 개의 제 2결합 편 (429) 사이에 형성되며， 염기 유닛 (420)의 단부에서부터 사슬 유닛 (410) 방향으 로 파여 있다. 제 3결합홈 (432)는 염기 유닛 (420)의 단부에서부터 사슬 유닛 (410) 방향으로 파여 있으며， 그 중앙에 제 3결합편 (432)이 형성되어 있다.
.111> 상술한 제 1 내지 제 4뉴클레오티드 부재 (100， 200， 300, 400)의 구조에 따르 면， 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 염기 결합부 (125)는 오직 제 2 뉴클레오티드 부 재 (200)의 염기 결합부 (225)과 결합 가능하고， 계 3 뉴클레오티드 부재 (300)의 염기 결합부 (325)는 오직 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 염기 결합부 (425)과 결합 가능 하다.
：112> 도 10은 본 실시예에 따른 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)와 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)의 염기 유닛 (120， 220)이 서로 결합된 모습을 위에서 본 도면이다.
di3> 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 게 1결합홈 (127)에 계 2 뉴클레오티드 부재
(200)의 제 1결합편 (227)이 체결되고， 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 제 2결합홈 (129)에 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)의 계 2결합편 (229)이 체결되는 방식으로 (도 6 및 도 7 참조) 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)와 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)의 염기 유닛 (120， 220)이 서로 결합한다.
도 10에 도시된 바와 같이， 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)와 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)는 염기 유닛 (120， 220)이 서로 결합하였을 때 하나의 염기 유닛 (120)의 길이방향 중심축과 다른 염기 유닛 (220)의 길이방향 중심축이 만나는 교점에서부터 각각의 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛 (110， 210)의 내축면까지의 길이는 r이 되도 록 형성된다. 여기서 길이 (r)는 실제 DNA 이중 나선의 반지름의 크기에 대웅되는 것이다.
제 1 뉴클레오티드 부재 (100)와 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)의 염기 유닛 (120， 220)은 결합하여 소정의 각도 (Φ)를 형성한다. 따라서， 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 사슬 유닛 (110)의 제 1 사슬 연결부 (115)와 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)의 사슬 유닛 (210)의 제 1 사슬 연결부 (215) 사이의 거리 는 제 2 사슬 연결부들 (116, 216) 사이의 거리보다 크다.
바람직하게는 상기 소정의 각도 (φ)의 크기는 127° 이다. 각도 (Φ)의 크기가 127° 로 형성되는 경우, DNA 이중나선구조 모형 (10)에 형성되는 큰홈 (500)과 작은 홈 (600) (도 3)의 폭의 비율이 실제 DNA와 마찬가지로 22:12를 만족하게 된다.
도 11은 본 실시예에 따른 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)와 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 염기 유닛 (320， 420)이 서로 결합한 모습을 위에서 본 도면이고， 도 12는 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)와 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 염기 유닛 (320， 420)이 서로 결합한 모습을 옆에서 본 도면이다.
제 3 뉴클레오티드 부재 (300)의 제 1결합편 (327)이 계 4 뉴클레오티드 부재 (200)의 계 1결합홈 (427)이 체결되고， 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)의 게 2결합편 (328)이 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 제 2결합홈 (428)이 체결되며， 제 3 뉴클레오 티드 부재 (300)의 제 3결합편 (430)이 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 제 3결합홈 (432) 이 체결되는 방식으로 (도 8 및 도 9 참조) 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)와 계 4 뉴클 레오티드 부재 (400)의 염기 유닛 (320， 420)이 서로 결합한다.
도 11에 도시된 바와 같이， 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)와 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)는 염기 유닛 (320， 420)이 서로 결합하였을 때， 하나의 염기 유닛 (320)의 중심축과 다른 염기 유닛 (420)의 중심축이 만나는 교점에서부터 각각의 뉴클레오티 드 부재의 사슬 유닛 (310, 410)의 내측면까지의 길이가 r이 되도록 형성된다.
또한， 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)와 계 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 염기 유 닛 (320, 420)은 결합하여 소정의 각도 (Φ)를 형성한다. 따라서， 도 11에 도시된 바 와 같이, 게 3 뉴클레오티드 부재 (300)의 사슬 유닛 (310)의 계 1 사슬 연결부 (315)와 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 사슬 유닛 (410)의 제 1 사슬 연결부 (415) 사이의 거 리가 제 2 사슬 연결부들 (316， 416) 사이의 거리보다 크다. 바람직하게는 소정의 각 도 (Φ)의 크기가 127° 이다.
상술한 바와 같이， 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)와 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)는 염기 유닛 (320， 420)과 사슬 유닛 (310, 410)이 각도 (Θ)를 형성하도록 배 치된다. 따라서， 도 12에 도시된 바와 같이， 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)와 제 4 뉴 클레오티드 부재 (400)는 염기 유닛 (320, 420)이 서로 결합하였을 때, 제 3 뉴클레오 티드 부재 (300)의 제 1 사슬 연결부 (315)와 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 제 1 사슬 연결부 (415)가 염기 유닛 (320， 420)을 기준으로 각각 상하 방향을 향하도록 엇갈려 배치된다.
이와 같이 서로 결합된 염기 유닛을 기준으로 제 1 사슬 연결부가 상하 방향 으로 엇갈려 배치되는 구조는 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)와 제 2 뉴클레오티드 부 재 (200)의 염기 유닛 (120， 220)이 서로 결합한 경우에도 마찬가지이므로， 구체적인 도시는 하지 않는다.
본 실시예에 따른 제 1 내지 계 4 뉴클레오티드 부재 (100, 200， 300， 400)의 구조에 따르면, 게 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 염기 유닛 (120)은 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)의 염기 유닛 (220) 이외에 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)의 염기 유닛 (320) 및 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 염기 유닛 (420)과는 결합할 수 없으며， 제 3 뉴클 레오티드 부재 (300)의 염기 유닛 (320)은 게 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 염기 유닛 (420) 이외에 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 염기 유닛 (120) 및 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)의 염기 유닛 (220)과는 결합할 수 없다.
본 실시예에서 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 염기 유닛은 아데닌을， 제 2 뉴 클레오티드 부재 (200)의 염기 유닛은 티민을， 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)의 염기 유닛은 구아닌을， 그리고 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 염기 유닛은 시토신을 형 상화하므로， 본 실시예에 따른 DNA 이중나선구조 모형 (10)을 이용하면， DNA 이중나 선 구조의 염기쌍의 상보성을 효율적으로 설명할 수 있다.
또한, 두 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛은 소정의 각도 (Φ)를 형성하며 결 합되므로, 사슬 유닛이 형성하는 두 사슬 (11， 12)은 위상차 (Φ)를 가지게 된다. 따 라서， 도 3에 도시된 바와 같이， DNA 이중나선구조 모형 (10)은 폭의 크기가 상이한 큰 홈 (500)과 작은 홈 (600)을 가지게 된다. 따라서， 본 실시예에 따른 DNA 이중나 선구조 모형 (10)은 실제 DNA 이중나선구조의 형태적 특징을 잘 표현하게 된다.
도 13은 본 실시예에 따른 제 1 내지 제 4 뉴클레오티드 부재 (100， 200， 300, 400)가 서로 연결된 모습을 도시한 것이다.
도 13에 도시된 바와 같이， 제 1 뉴클레오티드 부재 (100)의 염기 유닛 (120)은 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)의 염기 유닛 (220)과 연결되고， 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)의 염기 유닛 (310)은 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 염기 유닛 (420)과 서로 연결된다. 이와 같은 연결구조는 염기가 서로 상보적으로 연결되는 DNA 이중나선의 염기 결합 구조의 특징을 나타낸다.
저 U 뉴클레오티드 부재 (100)의 사슬 유닛 (110)은 제 3 뉴클레오티드 부재 (300)의 사슬 유닛 (310)과 연결되어 사슬 (11)을 형성하고, 제 2 뉴클레오티드 부재 (200)의 사슬 유닛 (210)은 제 4 뉴클레오티드 부재 (400)의 사슬 유닛 (410)과 연결되 어 사슬 (12)을 형성한다. 사슬 (11)과 사슬 (12)는 서로 역평형하게 서로 결합된다. 이러한 연결구조는 DNA 이중나선의 당 -인산 사슬의 역평형 구조의 특징을 나타낸 다.
도 14는 사슬 유닛 간이 결합 상태는 그대로 유지하고 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛을 일부 분리한 상태의 DNA 이중나선 구조 모형 (10)을 도시한 것이고， 도 15는 사슬 유닛 간이 결합 상태는 그대로 유지하고 뉴클레오티드 부재의 일부 염기 유닛을 서로 분리한 상태의 DNA 이중나선 구조 모형의 사슬 유닛이 형성하는 두 사 슬 (11， 12)에 새로운 뉴클레오티드 사슬 (13， 14)을 결합시킨 모습을 도시한 것이 다.
본 실시예에 따르면， 두 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛은 서로 끼움 결합되 어 있으므로， 사슬 유닛의 결합 상태는 그대로 유지하고， 마주하여 결합된 뉴클레 오티드 부재의 염기 유닛을 손쉽게 분리할 수 있다. 따라서， 도 14에 도시된 바와 같이， 두 가닥의 사슬 (11， 12)의 일부가 서로 독립적으로 분리될 수 있다.
또한， 본 실시예에 따르면， 두 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛의 결합부는 탄력적으로 구부리는 것이 가능하므로, 서로 마주하는 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛을 분리하면， 도 14에 도시된 바와 같이， 두 가닥의 사슬을 거의 직선 형태로 펼칠 수 있게 된다.
두 가닥의 사슬 (11， 12)이 서로 독립적으로 분리되면， DNA 이중나선구조 모 형의 내측으로 숨겨져 있던 염기 유닛이 외부로 노출된다. 따라서， 외부로 노출된 염기 유닛에 상보적인 염기 유닛을 구비한 뉴클레오티드 부재를 결합시키면， 도 15 에 도시된 바와 같이， 두 가닥의 뉴클레오티드 부재의 사슬 (11， 12)을 주형으로 하 여, 새로운 뉴클레오티드 부재에 의한 새로운 사슬 (13， 14)을 형성할 수 있다. > 새로운 뉴클레오티드 부재의 사슬 (13, 14)은 상술한 뉴클레오티드 부재의 구 조적 특징으로 인해， 사슬 (11， 12)과 상보적이고 역평행인 구조를 가지게 된다. > 이러한 과정은， 실제 DNA에서 DNA 복제나 RNA의 전사와 같은 과정과 유사한 것이다. 따라서， 본 실시예에 따른 DNA 이중나선구조 모형은， DNA 이중나선구조의 형태적 특징뿐만 아니라， 기능적 특징을 설명하는 교구로 활용될 수 있다는 장점이 있다.
> [부호의 설명]
> 1， 2, 3, 4 ： 폴리뉴클레오티드 가닥
> 6: 큰 홈
> 7： 작은 홈
> 10： DNA 이중나선구조 모형
> 11， 12， 13, 14： 사슬 유닛 나선
> 100, 200， 300， 400： 뉴클레오티드 부재
> 110, 210， 310， 410： 사슬 유닛
> 111， 112, 211, 212, 311, 312, 411 , 412： 사슬 판
> 115, 116, 215, 216， 315, 316, 415 ， 416, ： 사슬 연결부
> 117, 217, 317， 417： 사슬 결합돌기
> 118, 218, 318， 418： 사슬 결합공
> 120， 220, 320， 420： 염기 유닛
> 125, 225, 325, 425： 염기 결합부

Claims

【청구의 범위】
【청구항 11
서로 결합 또는 분리 가능한 복수의 뉴클레오티드 부재로 이루어지는 DNA 이 중나선구조 모형으로서，
상기 뉴클레오티드 부재는，
일정한 길이로 연장 형성되는 사슬 유닛 ;
상기 사슬 유닛의 내측면으로부터 연장형성되는 염 기 유닛을 포함하고 , 상기 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛은 다른 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛 과 결합 가능하고，
상기 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛은 다른 뉴클레오티드 부재의 염 기 유닛 과 결합 가능하며，
사슬 유닛이 서로 결합된 두 뉴클레오티드 부재는 그 결합부가 상기 사슬 유 닛의 내측면 방향으로 구부러 질 수 있는 것을 특징으로 하는 DNA 이중나선구조 모 형 .
【청구항 2]
제 1항에 있어서，
상기 염기 유닛은 상기 사슬 유닛의 내측면에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 DNA 이중나선구조 모형 .
【청구항 3]
제 1항에 있어서，
상기 사슬 유닛의 양단부에는 각각 제 1 사슬 연결부 및 제 2 사슬 연결부가 형성되고，
상기 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛의 제 1 사슬 연결부는 다른 뉴클레오티 드 부재의 사슬 유닛의 제 2 사슬 연결부에 만 결합 가능하도록 형성 되는 것을 특징 으로 하는 DNA 이증나선구조 모형 .
【청구항 4]
저] 3항에 있어서，
염기 유닛이 서로 결합된 두 뉴클레오티드 부재의 제 1 사슬 연결부들은 각각 상기 염기 유닛을 중심으로 상하 방향을 향하도톡 배치 되는 것을 특징으로 하는 DNA 이중나선구조 모형 .
【청구항 5】
제 4항에 있어서， 상기 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛은 사슬 유닛의 길이방향과 수직하게 연 장형성되고，
상기 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛과 다른 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛 은 소정의 각도를 형성하도톡 결합되어，
염기 유닛이 서로 결합된 두 뉴클레오티드 부재의 제 1 사슬 연결부들 사이의 거리가 제 2 사슬 연결부들 사이의 거리보다 큰 것올 특징으로 하는 DNA 이중나선구 조 모형 .
【청구항 6]
제 5항에 있어서，
상기 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛과 다른 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛 이 결합시 형성하는 상기 소정의 각도는 127° 인 것을 특징으로 하는 DNA 이중나선 구조 모형 .
【청구항 7]
제 6항에 있어서，
상기 복수의 뉴클레오티드 부재는 복수의 게丄 내지 제 4 뉴클레오티드 부재로 이루어지며，
상기 게 1 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛은 상기 제 2 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛에만 결합 가능하고，
상기 제 3 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛은 상기 제 4 뉴클레오티드 부재의 염기 유닛에만 결합 가능하도톡 형성되는 것을 특징으로 하는 DNA 이중나선구조 모 형.
【청구항 8]
제 7항에 있어서，
상기 사슬 유닛의 양단부는 상기 사슬 유닛의 길이방향 축에 대해 일정한 방 향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 DNA 이중나선구조 모형.
【청구항 9]
제 8항에 있어서，
상기 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛은，
동일한 크기의 평행사변형의 판인 제 1 사슬판 및 게 2 사슬판을 포함하고， 상기 제 1 사슬판 및 상기 제 2 사슬판은 각각 상기 사슬 유닛의 길이방향으로 엇갈려 배치되어 상기 사슬 유닛의 외측면과 내측면을 형성하고，
상기 제 1 사슬 연결부는 상기 제 1 사슬판의 단부에 형성되고， 상기 제 2 사슬 연결부는 상기 계 2 사슬판의 단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 DNA 이중나선구조 모형 .
【청구항 10]
제 9항에 있어서，
상기 뉴클레오티드 부재의 사슬 유닛은，
제 1 사슬판의 내측면이 제 2 사슬판의 외측면에 착탈가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 DNA 이중나선구조 모형 .
【청구항 111
계 9항에 있어서，
상기 사슬 유닛의 후방으로 돌출된 상기 제 2 사슬판의 단부에는 사슬 결합공 이 관통 형성되고，
상기 사슬 유닛의 전방으로 돌출된 상기 제 1 사슬판의 단부에는 다른 뉴클 레오티드 부재의 사슬 결합공에 체결되는 사슬 결합돌기가 상기 제 1 사슬판의 내측 면 방향으로 돌출 형성 된 것을 특징으로 하는 DNA 이중나선구조 모형 .
【청구항 12]
제 1항에 있어서，
상기 뉴클레오티드 부재는 가요성 재질로 형성 되는 것을 특징으로 하는 DNA 이중나선구조 모형 ᅳ
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