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BlocksCAD: fragmento de ADN



En Biología los alumnos de 4º ESO han estudiado el ácido desoxirribonucleico o ADN, macromolécula que contiene la información genética usada en el desarrollo y funcionamiento de todos los seres vivos, así como la información hereditaria de los organismos. Desde el punto de vista químico, el ADN es un polinucleótido; donde cada nucleótido está formado por un glúcido (en este caso, la desoxirribosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato. 
Los nucleótidos están dispuestos en dos hebras largas que forman una espiral con forma de doble hélice, una estructura similar a una escalera, en la que los pares de bases forman los peldaños y las moléculas de azúcar y fosfato son el pasamanos. Teniendo este hecho en cuenta, se les propuso a los alumnos que intentaran diseñar, con el programa BlocksCAD, una estructura similar a la de un fragmento de ADN .

Se les pidió dos diseños, un primero en el que no se diferenciran las distintas bases nitrogenadas. En un segundo modelo, con lo aprendido deberían, además, diferenciar cada base nitrogenada con un color y emparejar correctamente las bases.

Para ello, primero se programa la parte que representa las moléculas de azúcar y fosfato; es decir el pasamanos o hebras. Aunque se puede realizar de diversas maneras, nosotros optamos por partir de un cubo esbelto de poca altura y centrado, el cual debemos girar y trasladar en la dirección del eje z.  Tanto para el giro como para el desplazamiento usamos una variable i, que irá incrementándose de 6 en 6,  de 3 en 3, de 2 en 2... (siempre un divisor del valor máximo de i). El desplazamiento en el eje z, vendrá dado por la variable i dividido por un divisor entero de valor máximo de i (por ejemplo i:3). En la imagen mostrada podéis comprobar como la altura de la hélice diseñada será 240, pues éste es el resultado de dividir 720 entre 3. Si en lugar de 3 usamos un valor superior, la altura disminuirá y el giro de las hebras que forman la doble hélice será más pronunciado. Además, debería usarse la opción de envoltura convexa de forma que cada vez que se dibuje un cubo, se una con el siguiente.
Molécula ADN en 3D

El siguiente paso, para poder terminar el pasamanos, podría ser el restarle un cilindro centrado; el cual se realiza con el bloque de diferencia. Ya que el cubo de partida mide 2 mm de alto y está centrado, el primer cubo está ligeramente desplazado hacia abajo (en nuestro ejemplo comienza en z=-1) y el último termina en z= 241. De esa forma debemos trasladar el cilindro a restar, y su altura deberá ser 2 mm más que la altura del objeto diseñado hasta el momento. La imagen muestra una posible solución.



Para crear las bases nitrogenadas, en una primera práctica lo haremos sin diferenciar las bases; es decir, uniendo las dos hebras creadas con barras que representen dichas bases. Para ello, partimos de los mismos bloques de la primera imagen, pero sin emplear la envoltura convexa, disminuyendo la longitud de los cubos (para que no sobresalgan de las hebras) y espaciando más la traslación de éstos. Se muestra una de las múltiples posibilidades.




Finalmente, para diferenciar lo que serían las bases nitrogenadas del resto de la molécula, se emplea el comando color y, de nuevo, la variable para aportar distintos colores a las barras que representa las bases. Os animo a que juguéis con las propiedades de color, tanto del modelo HSV (de las siglas Hue, Saturation y Value; es decir tono, saturación y brillo) como del color RGB (Red, Green, Blue),




Os dejo una muestra de posibles soluciones a esta primera parte de la práctica: 
DNA-3D


Las bases nitrogenadas que podemos encontrar en una molécula de ADN son 4: la adenina (A), la timina (T), citosina (C) y guanina (G). La estructura de doble hélice del ADN se mantiene estable mediante la formación de puentes de hidrógeno entre las bases asociadas a cada una de las dos hebras. Además, sabemos que cada tipo de base en una hebra forma un enlace únicamente con un tipo de base en la otra hebra: la adenina con la tiamina y la guanina con la citosina. En esta segunda parte de la práctica se trata de, con lo aprendido en la primera, diseñar un fragmento de ADN donde las bases nitrogenadas se diferencien en color (siempre el mismo para cada base)  y estén correctamente emparejadas. 

Deberían conseguir un diseño similar a lo mostrado en las dos  siguientes imágenes.

 





Os dejo una serie de imágenes y un pequeño vídeo del desarrollo de la sesión dedicada a la realización de esta práctica.

 

  

 

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