身近な物でDNAモデルを作る方法

共著者 : Bess Ruff, MA

DNAモデルを作るのは、DNAの壮大な構造がどのように私たちの遺伝子を作り、遺伝子構造を決めるのかを理解するのに非常に適した方法です。DNAは糖とリン酸塩から成り立ち、^{[1]
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出典文献} 目の色、身長等、様々な要素に影響を与えます。家庭内によくある材料で、自分自身のモデルを作れます。科学と工作を掛け合わせた、奥の深い作業です。

方法 1

方法 1 の 3:

ビーズとモールでモデルを作る

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材料を集めます。30cmのモール4本以上と、6色以上入ったビーズの詰め合わせが必要です。
- モールを通すのに十分な大きさの穴のビーズであれば何を使っても問題ありませんが、プラスチックのポニービーズが最適です。
- 異なる色同士で対にしたモールを2組用意します。つまり、モールは全部で4本必要です。できればオレンジと黒を用意しましょう。1対がリン酸塩、もう1対がデオキシリボースになります。
同じ色の2本のモールを手に取り、5cmの長さに切り分けます。C—GとT—Aのペアのビーズを取りつけるのに、これらを使うことになります。残りの2本のモールは元の長さのままにしておきます。
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2重らせん用のモールにビーズを通します。糖とリン酸基を表す異なる2色のビーズを使い、切らずにおいた2本のモールそれぞれに、色が交互になるように通します。
- 2重らせんを作る2本の長いモールが互いに一致するよう、ビーズを同じ順番で通しましょう。
- ビーズ同士の間を1.5cmほどずつ開けて、そこに別のモールを付けられるようにします。
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窒素塩基のビーズを通します。他の4色のビーズを用意し、対にします。必ず同じ色の組み合わせで対にし、シトシンとグアニン、チミンとアデニンのペアを作ります。^{[2]
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出典文献}
- 5cmに切ったモールの両端に1つずつビーズを通します。2重らせん構造の周りに巻くため、両端を少しずつ開けましょう。
- 正しい対にさえなっていれば、どのような順でビーズを通しても問題ありません。
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ビーズを通したモールを付けます。先の手順でビーズを通した5cmのモールを手に取り、端を2重らせん構造の周りに巻きます。
- 短いモール同士の間隔を開けて、常に同じ色のビーズの上に来るようにします。つまり、2重らせん構造上のもう一方の色のビーズはどれも飛ばします。
- 短いモールの順番は、どのような順番でも構いません。2重らせん構造上に何を組み立てたいかによります。
短いモールを全て付けたら、2重らせんの端を反時計回りに捻り、本物のDNA鎖のような形にします。これでモデルの完成です！

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方法 2

方法 2 の 3:

発泡スチロールのボールでモデルを作る

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この方法では、小さな発泡スチロールのボール、針と糸、絵具、そして爪楊枝が必要です。^{[3]
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出典文献}
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発泡スチロールのボールに色を塗ります。糖、リン酸基、そして4つの窒素塩基用に全部で6色選びます。どの色を選んでも構いません。
- 糖のボールを16個、リン酸塩のボールを14個、そして各窒素塩基（シトシン、グアニン、チミン、アデニン）として、異なる4色のボールを作ります。
- 6色のうち1色を白にすれば、色を塗らずに済むボールができます。糖のボールを白にすれば、全体の作業量を最も大きく減らせます。
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窒素塩基で対を作ります。絵具が乾いたら、どの色をどの窒素塩基にするか決めて、規則に従って対を作ります。シトシンは必ずグアニンと、チミンは必ずアデニンと対になります。
- 正しく対ができていれば、色の順番は任意で構いません。
- 対にしたボールに爪楊枝を通します。爪楊枝の両端は少し開けておきましょう。
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2重らせんを作ります。針と糸を使い、発泡スチロールのボール15個分よりも長く糸を切ります。糸の片方の端を玉結びし、反対の端に針を通します。
- 発泡スチロールの糖とリン酸塩のボールを交互に、15個並べます。リン酸塩より糖の方が多くなります。
- 鎖を2本作るので、2本分の糖とリン酸塩を同じ並び順にして、並べたときに同じ色が揃うようにします。
- 発泡スチロールの糖とリン酸塩のボールの中心に針を通します。各鎖の端で糸を結び、ボールが抜け落ちないようにします。
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窒素塩基を2重らせん構造に付けます。対になった窒素塩基を刺した爪楊枝を手に取り、先端を長い鎖上の糖のボールに刺します。
- 対になった窒素塩基は糖を表すボールのみに付けます。実際のDNAの構造がそのようになっているためです。
- 対になった塩基が簡単に落ちないよう、爪楊枝を十分深く差しましょう。
全ての爪楊枝の塩基を糖に付けられたら、2重らせん構造を反時計回りに捻り、本物の2重らせんと同様な形状にします。これでモデルは完成です！

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方法 3

方法 3 の 3:

お菓子でモデルを作る

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お菓子を選びます。糖とリン酸には、中心が空洞になっている黒と赤のリコリス菓子を使いましょう。窒素塩基には、4種類の色のグミを使います。
- どのお菓子を使うにしても、爪楊枝が通るくらいの柔らかさの物を選びましょう。^{[4]
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  出典文献}
- 手元にあるなら、グミの代わりに色付きのマシュマロも代用できます。
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その他の材料を用意します。モデルの材料となる糸と爪楊枝を用意します。糸は約30cmに切ります。ただし、作りたいDNAモデルの大きさに従ってそれより長くしても短くしても構いません。
- 同じ長さの2本の糸を使い、2重らせんを作ります。
- 少なくとも10本以上の爪楊枝を用意しましょう。モデルの長さによって、必要な数は増減します。
2.5cmの長さに切りましょう。これらは色が互い違いになるように糸に通します。
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グミで対を作ります。DNA鎖では、シトシンとグアニン（CとG）が対となり、チミンとアデニン（TとA）が対になります。4色の異なる色のグミを選び、これらの4つの窒素塩基に見立てます。
- 対はC—GでもG—Cでも構いません。必ず正しい対になっていることが重要です。
- 対にする色は混合できません。例えば、T—GやA—Cといた組み合わせを作ってはいけません。
- どの色を選ぶかは完全に任意なので、好みで選んで問題ありません。
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リコリス菓子に糸を通します。2本の糸を使い、それぞれ一番下を玉結びしてリコリス菓子が落ちないようにします。そして、中が空洞のリコリス菓子を、色が交互になるように糸に通していきます。
- 2色のリコリス菓子は、2重らせん構造を作る糖とリン酸塩を表します。
- 糖に使う色を選びます。グミの窒素塩基は、この色のリコリス菓子に付けます。
- 2鎖のリコリス菓子は同じ順序に通し、隣り合わせた際に同じ色が揃うようにします。
- 全てのリコリス菓子を通し終わったら、糸の逆の端も玉結びします。
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爪楊枝にグミを刺します。全てのグミをC—GとT—Aの対にしたら、爪楊枝の両端にグミを1つずつ刺します。
- グミを少なくとも0.5cmの深さまで刺し込み、爪楊枝の先が出るようにします。
- 対の数を増やしても構いません。実際のDNAでは、対の数が作り出す遺伝子に違いをもたらします。
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グミをリコリス菓子に付けます。2つのリコリス菓子の鎖を平らな場所に並べ、グミが刺さった爪楊枝の先をリコリス菓子に刺して付けます。
- 爪楊枝は「糖」分子に見立てたリコリス菓子にしか刺してはいけません。これは、同じ色の全てのリコリス菓子ということになります（例えば全ての赤いピース）。
- グミが刺さった爪楊枝は全て使い切りましょう。残しておく必要はありません。
グミが刺さった爪楊枝を全てリコリス菓子に付け終わったら、鎖を反時計回りに捻り、実際の2重らせんのように渦巻の形を作ります。これでDNAモデルの完成です！ ^{[5]
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出典文献}

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