Flash MX环境下DNA结构模型的构建 【生物论文】

Flash MX环境下DNA结构模型的构建



陕西省宝鸡市陈仓区教育局教研室　张建卫



摘要 简要介绍了利用Macromedia Flash MX构建DNA结构模型的过程，做出的课件能从平面、立体、动态、静态多个维度展示DNA的结构以及DNA结构中各成分之间的连接关系和空间位置关系。



关键词 Flash MX DNA结构模型 构建



1.问题的提出



在《DNA分子的结构》一节中，现行教材（人教版高中生物（必修）第二册）提供了DNA分子的结构模式图（见课本P8，图6-5），通过平面和立体结构说明DNA分子中有关成分之间的连接关系和位置关系。借此，学生对DNA结构内部成分之间的联系能较好的理解和掌握；但是由于空间所限，对DNA各成分之间的空间位置关系在理解上仍然存在一定的认知难度。为此，教材安排了实验十（制作DNA双螺旋结构模型），但是制作出来的模型只是平面结构上的螺旋，缺乏足够的说服力。



目前，互联网上有许多教学课件，但是几乎看不到DNA结构模型的课件，笔者有机会见到一个，也只是表现DNA的双螺旋状态，没有体现各成分间的空间位置关系。



Macromedia Flash MX是制作二维矢量动画的有效工具，能不能利用Flash MX矢量图画功能制作更好的DNA立体空间螺旋模型呢？笔者进行了尝试，现将制作过程简述如下，以飨同行。



2.元件的制备



2.1 脱氧核糖 建立新元件，命名为“脱氧核糖”，利用直线工具绘制一个五边形，填充合适颜色，并去掉边框（图1，附后，下同）。



2.2 含氮碱基 建立新元件，命名为“A”，利用直线工具绘制一个矩形，并去掉两角，填充合适颜色，去掉边框；用文字工具在上面添加字母“A”，即为腺嘌呤。用类似的方法制作元件“T”、“G”、“C” （图2）。



2.3 磷酸 建立新元件，命名为“磷酸”，用椭圆工具绘制一个正圆，填充合适颜色，去掉边框（图3）。



2.4 脱氧核苷酸 建立新元件，命名为“腺嘌呤脱氧核苷酸”，按F11打开库，拖出元件“A”、“磷酸”和“脱氧核糖”，按正确循序摆放在舞台上，并用适当磅值的直线进行连接。同样方法制作元件“胸腺嘧啶脱氧核苷酸”、“鸟嘌呤脱氧核苷酸”、 “胞嘧啶脱氧核苷酸” （图4）。



2.5 氢键 建立新元件，命名为“二键”，用直线工具绘制两条平行且等长的直线即可。同法可制作“三键”元件（图5）。



2.6 核苷酸对 建立新元件，命名为“AT”。拖出元件“腺嘌呤脱氧核苷酸”放在图层1，元件“胸腺嘧啶脱氧核苷酸”放在图层2，元件“二键”放在图层3。利用拖动工具把三个元件放在舞台适当位置，注意氢键（二键）一定要连接到碱基A和T上。同法可制备核苷酸对“GC”，G与C之间用“三键”。为了便于构建DNA分子平面、立体结构，最好再制备元件“TA”和“CG” （图6）。



3.DNA结构的构建



3.1 平面结构 建立新元件，命名为“平面结构”。从库中拖出元件 “AT”、 “TA”、 “GC”、 “CG”若干，按照从上到下的顺序放置在舞台不同层次的图层中，并保持元件间距一致。用直线工具将左侧相邻的“磷酸”和“脱氧核糖”一一连接，同法连接右侧。这样，DNA的平面结构就构建完成了（图7）。



3.2 立体结构的构建



3.2.1 立体动态结构的构建 DNA分子是规则的双螺旋结构，从三维平面上反映出来的是各核苷酸对有一定的旋转角度并且长度有一定的层次。因此首先要从构建每一个核苷酸对的旋转模型做起。



假设我们要构建的DNA碱基序列从上到下为：







为了便于后面的操作，我们按照从后向前的顺序一一制作各核苷酸对的旋转模型。



建立新元件，命名为“立体动态模型1”。点击菜单中的查看选项，在网格选项中点击“显示网格”，并确认显示像素为18×18。拖出元件“GC”放到图层1，水平居中。在图层1的第15帧处插入关键帧，点击菜单中的修改选项，在变形选项中点击“顺时针旋转90度”，可以看到，在第15帧处，元件“GC”旋转了90度。依次分别在图层1的第30、45、60帧处作相同的工作，使元件“GC”每15帧旋转90度。接着，在图层1各帧之间建立动画补间，使元件“GC”在第1帧到第60帧之间作360度的旋转。



在图层2中拖入元件“AT”,放置在元件“GC”所处网格的上面一个，水平居中。选中第1帧，点击菜单中的修改选项，在变形选项中点击“旋转与缩放”，在弹出的对话框的旋转项中输入“20”，确定。这样“AT”在第1帧处旋转了20度。接着分别在图层2的第15、30、45、60帧处插入关键帧，并使“AT”每15帧“顺时针旋转90度”。给图层2各帧之间建立动画补间，使元件“AT”在第1帧到第60帧之间作360度的旋转。



依据相同的办法分别构建倒数第3对“TA”及以前核苷酸对的旋转模型。所不同的是，每错后一个位次，相应元件应该向上移动一个网格且水平居中，并在第1帧首先顺时针旋转（n-1）×20度，然后使它们分别在1至60帧之间旋转360度。最后一个元件“TA”核苷酸对首先旋转（19-1）×20= 360度。至此，在“立体动态模型1”元件下应该有19个图层。



下面制作控制按钮。建立按钮元件，命名为“控制按钮”。利用矩形工具绘制一个矩形，去掉边框。进入“立体动态模型1”元件，插入新图层20，确保图层20在其它19个图层的最上层。把元件“控制按钮”拖入图层20并调整大小，使其刚好覆盖下面的所有19个元件，设置按钮的alpha为0。在第60帧处插入帧。选定“控制按钮”，为其添加按下时执行stop命令。



建立新元件，命名为“立体动态模型”。拖入“立体动态模型1”元件并选定，利用自由变形工具使其上下径缩小，直到该元件全部展示在舞台上并且具有立体感。这时在场景中拖入“立体动态模型”元件并测试影片，我们就可以看到一个立体动态旋转的DNA了。当我们用鼠标轻点该结构的任何部位时，旋转会停止，释放后又旋转起来。



3.2.1 立体静态模型的构建



建立新元件，命名为“立体静态模型1”。进入“立体动态模型1”元件，同时选定图层1到图层19的第1帧并拷贝。回到“立体静态模型1”元件，在以1帧处粘贴刚才拷贝的内容。建立新元件，命名为“立体静态模型”。拖入元件“立体动态模型1”，利用自由变形工具调整上下径至与“立体动态模型”相当，这样DNA的立体静态模型就构建成功了。



4.几点说明和建议



4.1 该模型动态螺旋状态自然流畅，各成分之间的连接关系和空间位置关系都很直观，符合实用性原则。



4.2 构建的DNA模型比较接近DNA分子结构的真实性，如两条脱氧核苷酸链之间距离相等、相邻碱基对之间距离相等、每个螺旋包括10个碱基对等，符合科学性原则。



4.3 本课件制作过程涉及到的元件很多，元件的命名相当重要，既要遵循简便性原则，又要考虑到方便操作。图层也很多，制作时应尽可能做到一个元件占用一个图层，不编辑时及时锁定。



4.4 对齐工具对本课件的制作显得尤为重要，居中之前要首先确保元件的旋转中心在它的几何中心，本文中除指明是水平居中之外，其他均指水平居中且垂直居中。



参考文献



1.人民教育出版社生物室：《全日制普通高级中学教科书（必修）·生物·第二册》，人民教育出版社2004年第2版，第8-10页。



2. 人民教育出版社生物室：《全日制普通高级中学（必修）·生物第二册·教师教学用书》，人民教育出版社2004年第2版，第13-14页。