胡海明 章腾勋

(浙江省宁波市第二中学 315010)

1 DNA模型的制作和改进

1.1 模型设计 为尽量使模型更具科学性，参考高中教材《遗传与进化》[1]、《细胞生物学精要》[2]和《分子生物学》[3]，设计了平面图片和主要的零件构成，将DNA分子分解成以下几种零件，分别是磷酸、脱氧核糖、4种碱基、氢键以及磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键，并确定每个零件的尺寸。

1.2 3D打印 在专业教师的指导下利用犀牛(rhino)

3D建模软件进行建模，得到了建模文件。然后利用聚乳酸(PLA)为原料进行3D打印相关零件。

1.3 模型构建 具体如下：

1.3.1 构建脱氧核苷酸 DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸。每个脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖组成。其中磷酸分子连接在脱氧核糖的5号碳原子上，含氮碱基连接在3号碳原子上(图1)。

1.3.2 构建双链DNA分子模型 多个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接形成一条脱氧核苷酸链。用同样的方式来构建另一条脱氧核苷酸链，注意这两条脱氧核苷酸链的碱基序列要与互补。两条脱氧核苷酸链是通过互补碱基之间的氢键连接起来的。其中A与T互补，形成两个氢键，C与G互补，形成三个氢键。接着，用氢键将两条双链连接起来。最后，通过各基团之间的相互作用，就形成了双螺旋结构的DNA。

1.3.3 模型展示 磷酸与脱氧核糖交替连接，形成两条DNA分子的基本骨架，位于DNA分子的外侧，而碱基对位于DNA分子的内侧(图2)，而后利用铁架台作为支撑将平面结构的DNA转化成立体结构的DNA。

2 模型拓展：DNA复制和转录过程

利用3D打印技术制作的DNA双螺旋结构模型模拟DNA的半保留复制过程：①构建一个亲代DNA分子；……