¿De qué se puede hacer un modelo de ADN? Construyendo un modelo de ADN

Los científicos tardaron 13 años y 3 mil millones de dólares en leer el genoma humano. La tecnología moderna permite que cualquiera que pueda desembolsar 50.000 dólares aprenda todo o casi todo sobre su genoma. Pero las técnicas son cada año más perfectas y más baratas, y tras la capacidad de leer vendrá la capacidad de comprender plenamente la información hereditaria contenida en el ADN. Por eso, en un futuro próximo, el análisis genético se convertirá en un arma verdaderamente poderosa en manos de los médicos y en una operación tan rutinaria como un análisis de sangre.

Predicción basada en recortes

En 1953, después de muchas investigaciones, James Watson y Francis Crick presentaron a la comunidad científica el modelo de ADN bicatenario. Por este descubrimiento se les concedió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1962. No sólo mostraron la estructura del ADN, el "material de construcción" del que está compuesto, sino que finalmente descubrieron cómo funciona el lenguaje en el que la naturaleza escribe la información hereditaria. Las “letras” que componen el lenguaje genético son bases de nucleótidos. Están conectados en pares y en una secuencia determinada, formando fuertes vínculos. Para comprender lo "escrito", los científicos de todo el mundo se han enfrentado a lo que en lingüística se llama semántica, la ciencia que estudia el significado de las unidades lingüísticas. En el lenguaje de la herencia, estas unidades son genes. Básicamente, son palabras individuales escritas usando un alfabeto que consta de sólo cuatro letras: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). Están conectados en dos cadenas de una larga molécula orgánica de ácido desoxirribonucleico (ADN), que es un texto que contiene todas las características de un organismo vivo: desde el fenotipo hasta las enfermedades congénitas. Además, están conectados en una secuencia estricta: frente al nucleótido A en la cadena de ADN antiparalelo siempre hay una T, y frente al nucleótido G - C (esto se llama principio de complementariedad o correspondencia). Pero a veces se introduce un error en la ortografía de las palabras: la inversión de letras o sílabas. Tal error tipográfico (mutación) se llama recorte, de la palabra inglesa polimorfismo de un solo nucleótido o polimorfismo de un solo nucleótido. Estos genes relativamente defectuosos no siempre son dañinos: en promedio, de 250 a 300 SNP presentes en el ADN de cada organismo, solo 50 a 100 son responsables de ciertas enfermedades hereditarias. El resto se comporta de forma bastante amigable y no supone ningún peligro para la vida. Además, son los que nos hacen tan diferentes unos de otros. Por ejemplo, los ojos azules son el resultado de una mutación en el gen HERC2 y el cabello rizado es una mutación en el gen P2RY5. Es decir, podemos decir que los SNP, o más bien un conjunto de ellos, son una especie de código de barras individual, que también se transmite de generación en generación. Puede utilizarse no sólo para juzgar la salud, sino también para establecer la pertenencia a uno u otro grupo étnico, las relaciones con personas vivas o muertas hace mucho tiempo y las rutas migratorias de ancestros lejanos. Por lo tanto, además de los médicos, los logros de los genetistas son utilizados por historiadores, antropólogos, geógrafos y criminólogos.

Hace cuatro años, el autor de estas líneas leyó que existen laboratorios en los que “un escupitajo” (análisis de una molécula de ADN extraída de la saliva) determina la ascendencia de una persona. En términos generales, la técnica se ve así: un conjunto de SNP indica un haplogrupo específico, que incluye portadores de polimorfismos comunes. Los haplogrupos mitocondriales nos permiten determinar la ascendencia materna, y los haplogrupos del cromosoma Y determinan la ascendencia paterna (dado que solo los hombres tienen un cromosoma Y, este análisis solo se puede realizar para ellos). Cuantas más coincidencias haya, más estrecha será la relación. Normalmente, el análisis se realiza utilizando 25 marcadores: una diferencia de dos mutaciones entre haplotipos es un resultado límite aceptable para reconocer el parentesco. Hoy en día ya nadie hace cálculos genealógicos manuales. Hay programas especiales para esto. Después de ingresar los datos personales, el programa encontrará en la base de datos no solo las coincidencias más cercanas de haplotipos, sino que también dibujará un árbol genealógico con un ancestro común estimado y líneas relacionadas que van desde el pasado hasta el presente.

Naturalmente surgió la idea de aprovechar esta oportunidad y conocer mis raíces. Después de enviar una muestra de saliva al laboratorio, incluso antes de que llegara la respuesta de allí, recibí una carta de Italia: “Buenas tardes, señor Maximov, mi nombre es Gioiello Tognoni. Coincido con tus marcadores genéticos, ¿tal vez estemos relacionados? Por desgracia, los italianos resultaron ser parientes tan lejanos que solo es posible restaurar la cadena que nos conecta profundizando en varios miles de años. Pero también se encontró un pariente más cercano: en Munich. Él y yo estamos conectados a través de un antepasado común, un sacerdote protestante que vino de Alemania a Rusia en la época de Catalina. No tenía nada que decirle más que "hola desde Moscú", pero aún así es bueno saber que tienes raíces comunes con alguien.

Campeón por nacimiento

Está claro que el camino hacia los mayores logros deportivos pasa por muchos años de duro entrenamiento. Sin embargo, para convertirse en un campeón, la diligencia por sí sola no es suficiente; también se necesita habilidad. El hecho de que las características físicas a menudo se heredan se sabía mucho antes de que la gente comenzara a estudiar las leyes de la herencia. Los hijos de deportistas destacados heredan las habilidades de sus padres en el 50% de los casos. En la década de 1990 se empezó a hablar de una predisposición étnica hereditaria a una u otra especie. Por ejemplo, los kenianos y los etíopes no tienen igual en cuanto a correr. El científico británico Hugh Montgomery asoció este fenómeno con mutaciones en el gen ACE, al que llamó “gen del deporte”. Posteriormente se descubrieron 28 genes más que determinan las capacidades físicas. Hoy en día, se puede juzgar con mayor o menor precisión la capacidad de una persona para aquellos deportes que requieren fuerza, velocidad y resistencia. Por ejemplo, nadar, esquiar de fondo, correr, levantar pesas.

Una vez, mi hijo, un ferviente fanático del Spartak de Moscú, después de haber escuchado suficientes historias sobre los éxitos de los genetistas, hizo una pregunta inesperada: “Papá, ¿tal vez deberías haber dejado el fútbol profesional y la natación en vano? ¿Qué pasa si está escrito en tu código genético que eres un campeón nato? Yo mismo me interesé en obtener una respuesta. Me dirigí a Ildus Akhmetov, candidato de ciencias médicas, investigador principal del Instituto de Problemas Médicos y Biológicos de la Academia de Ciencias de Rusia y del Instituto de Investigación de Cultura Física de San Petersburgo, y él realizó un análisis de ADN "ciego" de tres personas. : El medallista de bronce olímpico, el saltador de longitud Igor Ter-Ovanesyan, el campeón olímpico de 1980 en relevos de atletismo 4 × 100 m Nikolai Sidorov y yo. La prueba demostró que ni los campeones olímpicos ni yo nos equivocamos al elegir una profesión. A diferencia de ambos campeones, mis capacidades resultaron ser más que moderadas.

ADN de bricolaje

La longitud total del ADN de los 46 cromosomas de una célula es de aproximadamente 2 m, y la longitud total de todas las moléculas de ADN humano es de 1011 km. El ADN son polímeros gigantes. Están presentes en cualquier organismo de origen tanto vegetal como animal. No necesitas un microscopio para ver esta molécula. Para el experimento, necesitará 100 g de carne, cortada en trozos, combinada con 1/8 de cucharadita. sal y 200 ml de agua y triturar en una batidora durante 15 segundos. Cepa. Agrega 2 cucharadas a la pulpa. l. detergente para lavavajillas y revuelva. Después de cinco minutos, vierta el líquido (1/3 de su capacidad) en el tubo de ensayo y agregue 1-2 gotas de jugo de piña recién exprimido. Agite ligeramente para no romper las moléculas de ADN. Agregue un volumen igual de alcohol etílico al tubo de ensayo y revuelva lentamente con una varilla de vidrio. Se enrollará una masa incolora a su alrededor. Este es el ADN.

Genes intoxicantes

Hace algún tiempo, mi compañero habitual de ajedrez, el director de una de las empresas chinas en Moscú, Lin Wang, y yo decidimos jugar un juego inusual, esta vez a damas. Para nosotros, el papel de las patatas fritas lo desempeñaban las gafas. Jugué con blanco y, en consecuencia, había vodka en mis vasos y coñac en los de Lin. Comenzamos esto para probar la teoría según la cual los rusos, como resultado de alguna mutación, adquirieron la capacidad de no emborracharse durante mucho tiempo, pero los asiáticos no tienen esa capacidad. Nuestro experimento refutó esta teoría: Lin aguantó bien, pero yo estaba muy molesto y a la mañana siguiente simplemente me palpitaba la cabeza. Esto, por supuesto, no significa nada: Lin Wang podría ser uno de ese 20-30% de chinos que tienen la mutación "rusa", y yo soy uno de esos pocos rusos que por alguna razón están privados de ella.

La cuestión de hasta qué punto la herencia es responsable de la tendencia al alcoholismo y de la débil resistencia incluso a pequeñas dosis de alcohol ha sido de interés para los científicos durante mucho tiempo. Hay varios genes responsables del placer que una persona obtiene al beber (en particular, los que controlan la producción de serotonina y dopamina) y genes que determinan la capacidad del cuerpo para producir enzimas directamente involucradas en la absorción del alcohol. El etanol o alcohol etílico, una vez en el cuerpo, es convertido por la enzima alcohol deshidrogenasa en acetaldehído, una poderosa toxina. A su vez, reacciona con otra enzima, la aldehído deshidrogenasa, para formar acetato inofensivo. Cada persona tiene un conjunto de genes que determina la rapidez con la que se producen estas dos enzimas. Por ejemplo, para una parte importante de los habitantes de Asia, la primera etapa, la oxidación del etanol, se produce con extrema rapidez. Y la segunda, la neutralización, es demasiado lenta. Como resultado, incluso una pequeña dosis provoca una intoxicación grave. Según Svetlana Borinskaya, candidata a ciencias biológicas y empleada del laboratorio de análisis del genoma del Instituto de Genética General de la Academia de Ciencias de Rusia, la mutación correspondiente surgió en Asia hace unos 2.000 años (y se arraigó porque ayudaba al cuerpo a combatir algunos tipo de infección), y la sensibilidad al alcohol es su efecto secundario.

Habiendo descubierto esta característica asiática en mí, fui a una de las clínicas de tratamiento de drogas más grandes de Moscú, donde me hice un análisis genético. Sus resultados no me satisficieron mucho. Resultó que mis posibilidades de convertirme en alcohólico son del 7,21%, mientras que la media para los europeos de mi edad es del 16%. Esto ya es bueno, aunque no pude obtener una respuesta a la pregunta de por qué me emborracho tan rápido. Pero esto no es tan relevante cuando descubre que tiene predisposición a la encefalopatía hepática alcohólica, cirrosis hepática y miocarditis alcohólica.

Enfermedades de una persona sana.

Diagnosticar muchas enfermedades hereditarias mediante métodos genéticos es una tarea difícil, principalmente porque casi todas ellas están asociadas con "errores" no en uno, sino en muchos genes. Bueno, las mutaciones en el gen p53 están fuertemente asociadas con el cáncer, y hay muchos ejemplos en los que se desarrolla un tumor maligno en una persona en la que este gen es completamente normal. Actualmente se conocen más de 1.700 mutaciones asociadas con enfermedades cardiovasculares, 5.700 con cáncer y 1.400 con el metabolismo. Al mismo tiempo, las pruebas genéticas pueden determinar el grado de predisposición a sólo entre 50 y 100 enfermedades. Durante el estudio, por supuesto, no se analiza todo el genoma (esto es muy caro), sino sus "puntos calientes" individuales, esos mismos SNP. Los más importantes son: infarto de miocardio, diabetes mellitus, muchos tipos de cáncer, enfermedad de Alzheimer, así como adicciones como el alcoholismo, la nicotina y los opioides.

El jefe del laboratorio de genética molecular humana del Instituto de Investigación de Medicina Física y Química de la Agencia Federal Médica y Biológica, Eduard Generozov, quien fue el primero en Rusia en realizar tales pruebas hace ocho años, cuando vino por el resultado de Durante mi examen, me saludó con una pregunta severa: “¿Estás seguro de que quieres saberlo?” Al principio no entendí por qué surgió esta pregunta. Pero cuando vi cómo era el formulario estándar con la transcripción de mi análisis, y eran dos páginas sobre cáncer y tres más sobre enfermedades cardíacas, sentí miedo. "No hay por qué asustarse", aseguró el científico, "esto es sólo una evaluación de la predisposición a las enfermedades, no un veredicto". El grado de riesgo se determina mediante una técnica especial que tiene en cuenta cuántas personas entre mil con un perfil genético similar al suyo desarrollan la enfermedad. Además, los datos deben tomarse del país donde nació, ya que diferentes pueblos, en promedio, tienen diferentes propensiones a las mismas enfermedades. En otras palabras, no es apropiado utilizar estadísticas recopiladas por científicos extranjeros.

Una persona común y corriente sin un especialista no puede entender qué significan ciertos números en el análisis y qué se debe hacer para evitar que lo probable se vuelva real.

"Las explicaciones de un genetista son necesarias", dice Natalia Osukhova, autora del libro "Asistencia psicológica en situaciones difíciles y extremas", profesora asociada del Departamento de Psicología Social de la Universidad Social Estatal de Moscú. - Sí, y aquí sería útil un psicólogo. Esto lo aliviará del shock emocional y le permitirá tomar una decisión informada sobre el tratamiento o los cambios en el estilo de vida. La gente está empezando a planificar sus vidas y quiere gestionar los riesgos. Es decir, estamos avanzando lenta pero seguramente hacia lo que los estadounidenses llegaron hace mucho tiempo”.

Después de recibir mi análisis de varias páginas, decidí pedir el mismo a la conocida empresa estadounidense 23andme y a la empresa rusa "My Gene" para comparar. La lista de enfermedades a las que estoy más y menos predispuesto fue la misma en ambos análisis, pero el grado de riesgo difirió significativamente. Hay que decir que este no es sólo un problema ruso y aún no se ha resuelto en otros países del mundo. Las estimaciones del riesgo absoluto o la probabilidad de desarrollar una enfermedad particular, incluso en grandes laboratorios, varían significativamente. Aún no se ha desarrollado un mecanismo internacional unificado para calcular el riesgo promedio de la población. Si el riesgo relativo depende únicamente del genotipo individual, entonces el riesgo poblacional promedio depende de cómo se define la población. Algunas empresas, por ejemplo, separan los riesgos para hombres y mujeres, mientras que para otras el criterio es la edad. Pero la razón principal de la discrepancia en los resultados es el conjunto de marcadores que la empresa elige para calcular el riesgo relativo. Si fuera igual para todos, entonces el grado de riesgo sería el mismo. Sea como fuere, la diferencia en mi caso de algunas cifras entre 20 y 100 veces indica que todavía se necesita un sistema unificado para calcular los riesgos.

Corrección de salud

Según las previsiones de la OMS, la incidencia y la mortalidad por cáncer en todo el mundo se duplicarán de 1999 a 2020: de 10 a 20 millones de nuevos casos, es decir, un 1% anual. Un pronóstico tan pesimista no puede dejar de preocupar a la gente, especialmente si entre sus parientes cercanos hubo o hay pacientes de este tipo.

La famosa periodista Masha Gessen decidió extirparse los senos de forma preventiva. Dado que su madre murió a los 49 años por el mismo tipo de cáncer, fue operada en 2004. Lo que la impulsó a tomar medidas tan radicales fue el resultado de un análisis genético, del cual se dedujo que a su gen BRCA1 (BRCA - cáncer de mama) le faltaba el nucleótido 187, y en los portadores de una forma mutante del gen, el riesgo de El cáncer de mama aumenta al 60-85%. En general, las mutaciones en dos genes son las más peligrosas para el desarrollo del cáncer de mama: BRCA1 y BRCA2. Normalmente, deberían suprimir la formación de tumores bloqueando el crecimiento celular. Si se producen mutaciones en su estructura, comienza el crecimiento incontrolado de células cancerosas. Aunque el 15% de las personas que presentan esta mutación tienen posibilidades de evitar esta enfermedad. Esto también se aplica a cualquier otro tipo de oncología.

"El tratamiento del cáncer es ineficaz; es mejor prevenirlo", afirma David Zaridze, presidente de la Sociedad Anticáncer de Rusia, miembro correspondiente de la Academia Rusa de Ciencias Médicas. “Dejar de fumar supondrá una reducción significativa del riesgo de muerte por cáncer de pulmón, que es muy difícil de diagnosticar y tratar y reduce la esperanza de vida en una media del 14%”. A menudo escuchamos este tipo de recomendaciones, incluso las leemos en los paquetes de cigarrillos, pero cuando la transcripción del análisis dice que hay problemas con los pulmones, dejar de fumar se convierte en una cuestión de vida o muerte. Mi lucha contra la adicción a la nicotina duró un año.

En esta situación, empiezas a alegrarte de que de todos los tipos de cáncer, el más probable para mí, según el análisis, es el cáncer de próstata. En las primeras etapas, se trata con éxito, e incluso en las etapas posteriores, la terapia hormonal puede prolongar la vida de un hombre por muchos años. Por cierto, con fines preventivos, en los centros médicos se puede realizar una prueba bastante económica (450 rublos) para detectar la presencia de marcadores tumorales.

Pero no está del todo claro qué hacer con otras amenazas. Decidí experimentar y acudí a un cardiólogo y terapeuta con mis pruebas genéticas. Fue entonces cuando me di cuenta de la profundidad de la brecha entre la ciencia más avanzada y la medicina rusa moderna, no en la peor forma pagada. El cardiólogo me aconsejó que fumara menos y no me pusiera nervioso, y el terapeuta me dijo que no me molestara con miedos estúpidos. Por lo tanto, incluso después de recibir dichas pruebas, esté preparado para el hecho de que no será fácil utilizarlas para el fin práctico previsto.

Sin embargo, en la base de datos 23andme, para cada análisis hay una recomendación detallada sobre a qué médico contactar, sin embargo, es necesario ir a Estados Unidos para concertar una cita. De los científicos rusos, sólo un equipo dirigido por un candidato de ciencias biológicas, empleado del laboratorio de diagnóstico prenatal del NIIAG que lleva su nombre. ANTES. Ott SZO RAMS y el Centro Médico Genético “Life” Oleg Glotov “decidieron” darme recomendaciones detalladas. “Es imperativo orientar al paciente y no dejarlo solo con esos resultados”, afirma. Por ejemplo, los científicos me aconsejaron hacer dieta, dejar de fumar, hacer ejercicio y, lo más importante, controlar periódicamente el nivel del antígeno prostático específico en la sangre y controlarlo con un terapeuta, urólogo, cardiólogo y... Sólo cinco páginas. Parece sólido y ya he comenzado parcialmente a implementar este programa.

En este sentido, surge una pregunta completamente lógica: ¿tal vez deberían realizarse pruebas genéticas similares inmediatamente después del nacimiento de un niño? Todavía no he hecho esto con el mío y he decidido que no es necesario. Pero Ildus Akhmetov cree que en el futuro la vida de cualquier persona debería comenzar con un análisis de ADN: “A cada niño se le darán recomendaciones sobre una dieta individual, actividad física y mental, además, los médicos podrán elaborar una lista y indicar dosis individuales de medicamentos adecuados para una persona en particular."

Espero que nuestros hijos o al menos nuestros nietos puedan apreciar los resultados del progreso científico. Bueno, para no decepcionar a los genetistas, comencé a hacer deporte y dejé de fumar. Hasta el momento, esto es lo único que se ha hecho a partir de sus recomendaciones para mantener la salud. Además, según los resultados de las pruebas, mi esperanza de vida resultó ser cuatro meses, una semana y dos días más que la media. Es decir, existe la posibilidad de vivir hasta 70 años. Aunque es una lástima, por supuesto, que mi probabilidad de longevidad hasta los 100 años sea un 42% menor que la media, por lo que no puedo cancelar los ejercicios matutinos y la avena.

Ilustraciones: SERGEY KALININ, ESTUDIO DE CIENCIAS VISUAL

Contenido:

Hacer un modelo de ADN es una excelente manera de aprender más sobre cómo esta notable molécula forma nuestros genes. Usando materiales comunes del hogar, puedes hacer tu propio modelo, combinando tus conocimientos científicos y tus habilidades de artesanía para crear un gran proyecto.

Pasos

1 Hacer un modelo con cuentas y limpiapipas

1. 1 Reúna materiales y herramientas. Necesitará al menos cuatro limpiapipas de 30 cm y una variedad de cuentas de al menos seis colores.
   • Las cuentas de plástico grandes funcionan mejor para este proyecto, pero puedes usar cualquier cuenta que tenga un orificio lo suficientemente grande como para que pase un limpiapipas.
   • Cada par de limpiapipas debe ser de un color específico, lo que da un total de cuatro limpiapipas en dos colores diferentes.
2. 2 Cortar limpiapipas. Toma dos limpiapipas del mismo color y córtalos en tiras de 5 cm, que usarás para ensartar pares de cuentas C-G y T-A. No cortes los otros dos limpiapipas.
3. 3 Enhebre las cuentas en un limpiapipas, que actuará como un hilo de doble hélice. Seleccione cuentas de dos colores que representen el grupo fosfato y el azúcar y enróllelas alternativamente en cada limpiapipas.
   • Asegúrate de que los dos hilos largos que forman la doble hélice estén en el orden de color correcto.
   • Deja algo de espacio entre las cuentas para unir el resto de las piezas del limpiapipas.
4. 4 Bases nitrogenadas en cadena. Toma las cuentas de los cuatro colores restantes y clasifícalas en pares. El mismo par de colores debe estar siempre juntos para que coincida con los pares citosina-guanina y timina-adenina.
   • Coloque una cuenta de cada par en los extremos de un trozo de limpiapipas de 5 cm. Deja un poco de espacio en los extremos para envolver los hilos de doble hélice.
   • No importa en qué orden se coloquen las bayas de saúco en los limpiapipas, lo principal es mantener los emparejamientos correctos.
5. 5 Conecte los limpiapipas con cuentas ensartadas. Tome trozos de limpiapipas de 5 cm y envuelva los extremos alrededor de los largos hilos de doble hélice.
   • Separe las piezas cortas para que siempre queden unidas por encima de cuentas del mismo color. Se deben omitir las cuentas de un color diferente en una hebra de doble hélice.
   • El orden de las piezas cortas no es importante, depende de ti cómo quieres disponerlas en los hilos de doble hélice.
6. 6 Doblar una doble hélice. Después de unir todos los pequeños trozos de limpiapipas con cuentas, doble los extremos de las dobles hélices en sentido antihorario para crear la apariencia de una hebra de ADN real. ¡Tu modelo está listo!

2 Creando un modelo a partir de bolas de espuma.

1. 1 Reúna materiales. Para esta versión del proyecto necesitarás pequeñas bolas de espuma, aguja e hilo, pintura y palillos de dientes.
2. 2 Pinta las bolas de espuma. Elija seis colores diferentes para representar el azúcar, un grupo fosfato y cuatro bases nitrogenadas. Pueden ser seis colores cualquiera de su elección.
   • Necesitarás colorear 16 perlas de azúcar, 14 grupos fosfato y seleccionar 4 colores diferentes para cada base nitrogenada (citosina, guanina, timina y adenina).
   • Puedes optar por tener uno de los colores blanco para no tener que pintar toda la espuma. Esto se aplica mejor a las bolas de azúcar, ya que en este caso la cantidad total de trabajo se reducirá significativamente.
3. 3 Clasifica las bases nitrogenadas en pares. Una vez que la pintura esté seca, asigna un color a cada base nitrogenada. La citosina siempre está asociada con la guanina y la timina siempre está asociada con la adenina.
   • El orden de los colores no importa, sólo importa la combinación correcta.
   • Inserta un palillo en cada par de bolas, dejando un pequeño espacio en los extremos del palillo.
4. 4 Haz una doble hélice. Corta un trozo de cuerda lo suficientemente largo como para que quepa a través de 15 bolas de espuma. Haz un nudo en un extremo de la cuerda y pasa la aguja por el otro.
   • Alinear las bolitas de espuma de azúcar y fosfato de forma que se alternen en dos filas de 15 bolitas. Debería haber más bolas de azúcar que de fosfato.
   • Asegúrate de que en ambas hebras el azúcar y los fosfatos estén en el mismo orden, y si los pones uno al lado del otro podrás ver que coinciden.
   • Pase una cuerda por los centros de cada cadena de bolas de poliestireno, azúcar y fosfato. Ata un cordel en los extremos para evitar que se caigan las bolitas.
5. 5 Adjunte bases nitrogenadas a la doble hélice. Tome palillos de dientes con pares de bases nitrogenadas y fije sus extremos afilados a las bolas de azúcar correspondientes en ambas hebras largas.
   • Adjunte pares de cuentas de poliestireno solo a aquellas cuentas que representan azúcar, ya que esta es la estructura del ADN real.
   • Asegúrese de que el palillo esté firmemente sujeto al hilo para que los pares de bases no se caigan.
6. 6 Doblar una doble hélice. Con todos los pares de bases unidos a los palillos, doble la doble hélice en sentido antihorario para imitar la apariencia de una doble hélice de ADN real. ¡Tu modelo está listo!

3 Creando un modelo a partir de dulces.

1. 1 Elige un tipo de caramelo. Para hacer hebras laterales de grupos de azúcar y fosfato, use tiras huecas de regaliz negro y rojo. Para las bases nitrogenadas, utilice ositos de goma de cuatro colores diferentes.
   • Cualquiera que sea el caramelo que uses, debe ser lo suficientemente suave como para perforarlo con un palillo.
   • Si tienes malvaviscos de colores a mano, son una excelente alternativa a los ositos de goma.
2. 2 Prepare los materiales restantes. Toma la cuerda y los palillos que usas para crear el modelo. Será necesario cortar la cuerda en trozos de unos 30 centímetros de largo, pero puedes alargarlos o acortarlos, dependiendo de la longitud del modelo de ADN que elijas.
   • Para crear una doble hélice, use dos trozos de cuerda del mismo largo.
   • Asegúrate de tener al menos entre 10 y 12 palillos, aunque es posible que necesites un poco más o menos (de nuevo dependiendo del tamaño de tu modelo).
3. 3 Picar el regaliz. Colgarás el regaliz alternando su color, el largo de los trozos debe ser de 2,5 centímetros.
4. 4 Clasifica los ositos de goma en parejas. En la cadena de ADN, la citosina y la guanina (C y G), así como la timina y la adenina (T y A), se encuentran en pares. Elija cuatro ositos de goma de diferentes colores para representar diferentes bases nitrogenadas.
   • No importa en qué secuencia se encuentre el par C-G o G-C, lo principal es que el par contenga exactamente estas bases.
   • No combine con colores que no combinen. Por ejemplo, no puedes combinar T-G o A-C.
   • La elección de los colores puede ser completamente arbitraria, depende completamente de las preferencias personales.
5. 5 Cuelga el regaliz. Tome dos trozos de hilo y átelos en la parte inferior para evitar que el regaliz se resbale. Luego, ensarte trozos de regaliz de colores alternos en la cuerda a través de los huecos centrales.
   • Los dos colores del regaliz simbolizan el azúcar y el fosfato, que forman las hebras de la doble hélice.
   • Elija un color para que sea azúcar, sus ositos de goma se adherirán a ese color de regaliz.
   • Asegúrate de que los trozos de regaliz estén en el mismo orden en ambas hebras. Si los pones uno al lado del otro, los colores de ambos hilos deben coincidir.
   • Haz otro nudo en ambos extremos de la cuerda inmediatamente después de terminar de ensartar el regaliz.
6. 6 Coloque los ositos de goma con palillos de dientes. Una vez que hayas emparejado todos los osos, creando grupos C-G y T-A, usa un palillo y une un oso de cada grupo a ambos extremos de los palillos.
   • Empuja los ositos de goma sobre el palillo de modo que sobresalga al menos media pulgada de la parte puntiaguda del palillo.
   • Es posible que termines con más pares de algunos que de otros. El número de pares en el ADN real determina las diferencias y cambios en los genes que forman.
7. 7 Adjunte los ositos al regaliz. Coloque las tiras de regaliz sobre una superficie lisa y coloque los palillos de gominola en el regaliz insertando los extremos afilados de los palillos en él.
   • Los palillos sólo deben introducirse en las moléculas de azúcar. Todos estos son trozos de regaliz del mismo color (por ejemplo, todos los trozos rojos).
   • Usa todos los palillos con ositos de goma, no intentes ahorrar dinero.
8. 8 Doblar una doble hélice. Después de colocar todos los mondadientes de osito de goma en el regaliz, doble los hilos en sentido antihorario para crear una apariencia de doble hélice. ¡Disfruta del aspecto de tu modelo de ADN completo!

Elige un tipo de caramelo. Para hacer hebras laterales de grupos de azúcar y fosfato, use tiras huecas de regaliz negro y rojo. Para las bases nitrogenadas, utilice ositos de goma de cuatro colores diferentes.

• Cualquiera que sea el caramelo que uses, debe ser lo suficientemente suave como para perforarlo con un palillo.
• Si tienes malvaviscos de colores a mano, son una excelente alternativa a los ositos de goma.

Prepare los materiales restantes. Toma la cuerda y los palillos que usas para crear el modelo. Será necesario cortar la cuerda en trozos de unos 30 centímetros de largo, pero puedes alargarlos o acortarlos, dependiendo de la longitud del modelo de ADN que elijas.

• Para crear una doble hélice, use dos trozos de cuerda del mismo largo.
• Asegúrate de tener al menos entre 10 y 12 palillos, aunque es posible que necesites un poco más o menos (de nuevo dependiendo del tamaño de tu modelo).

Picar el regaliz. Colgarás el regaliz alternando su color, el largo de los trozos debe ser de 2,5 centímetros.

Clasifica los ositos de goma en parejas. En la cadena de ADN, la citosina y la guanina (C y G), así como la timina y la adenina (T y A), se encuentran en pares. Elija cuatro ositos de goma de diferentes colores para representar diferentes bases nitrogenadas.

• No importa en qué secuencia se encuentre el par C-G o G-C, lo principal es que el par contenga exactamente estas bases.
• No combine con colores que no combinen. Por ejemplo, no puedes combinar T-G o A-C.
• La elección de los colores puede ser completamente arbitraria, depende completamente de las preferencias personales.

Cuelga el regaliz. Tome dos trozos de hilo y átelos en la parte inferior para evitar que el regaliz se resbale. Luego, ensarte trozos de regaliz de colores alternos en la cuerda a través de los huecos centrales.

• Los dos colores del regaliz simbolizan el azúcar y el fosfato, que forman las hebras de la doble hélice.
• Elija un color para que sea azúcar, sus ositos de goma se adherirán a ese color de regaliz.
• Asegúrate de que los trozos de regaliz estén en el mismo orden en ambas hebras. Si los pones uno al lado del otro, los colores de ambos hilos deben coincidir.
• Haz otro nudo en ambos extremos de la cuerda inmediatamente después de terminar de ensartar el regaliz.

Coloque los ositos de goma con palillos de dientes. Una vez que hayas emparejado todos los osos, creando grupos C-G y T-A, usa un palillo y une un oso de cada grupo a ambos extremos de los palillos.

• Empuja los ositos de goma sobre el palillo de modo que sobresalga al menos media pulgada de la parte puntiaguda del palillo.
• Es posible que termines con más pares de algunos que de otros. El número de pares en el ADN real determina las diferencias y cambios en los genes que forman.

Hola a todos, mi nombre es Alexander Sokolov y quiero contarles cómo hice un secuenciador en casa: un dispositivo para decodificar ADN. El precio de mercado de un dispositivo de este tipo es de unos 10 millones de rublos.

Una breve excursión a la genética. Si lo recuerdas de repente, en 2003 se hizo un anuncio sensacional: los científicos finalmente habían descifrado el genoma humano. El genoma se construye a partir de ADN y el ADN es el código original de un organismo. El ADN es una doble cadena que consta de 4 tipos de nucleótidos, que se repiten en el genoma humano unas 3 mil millones de veces. Así como toda la información de tu computadora está cifrada en bits, los nucleótidos contienen las instrucciones para ensamblar todas las proteínas del cuerpo humano. Es decir, sabiendo en qué secuencia se encuentran los nucleótidos del ADN, teóricamente podemos ensamblar todas las proteínas necesarias y obtener un modelo de persona. Entonces, en el sentido estándar, los científicos no descifraron el ADN, sino que simplemente tradujeron la secuencia química en un conjunto de ceros y unos en una computadora. Qué hacer con esto a continuación es una conversación aparte. Por ejemplo, actualmente entendemos la función de sólo el 5% de todo el genoma (es decir, la codificación de proteínas). Sólo podemos adivinar qué hace el 95% restante.

En 2003, el coste de secuenciar el ADN humano fue de unos 100 millones de dólares. Con el tiempo, esta cifra ha disminuido y ahora se acerca a los mil dólares. Pagas, te secuencian el ADN y te dan un disco duro con 3 GB de información: tu genoma en formato digital.

Actualmente existen tres secuenciadores principales en el mercado. El rendimiento más alto, Hiseq, y su sucesor NovaSeq, proporcionan la secuenciación de menor costo (fluorescencia). Un lanzamiento dura varios días y durante este tiempo se procesan los genomas de varias personas a la vez. Sin embargo, el lanzamiento en sí cuesta unas decenas de miles de dólares. Por cierto, el dispositivo en sí cuesta alrededor de 1 millón de dólares, y como se vuelve obsoleto en unos 3 años, para que valga la pena, debe generar 1.000 dólares al día.

El segundo dispositivo apareció en el mercado el verano pasado. Se llama Nanopore y se basa en una tecnología muy interesante en la que se secuencia el ADN haciéndolo pasar a través de un nanoporo. La opción más barata, Nanopore, se comercializa como un secuenciador doméstico desechable y cuesta 1.000 dólares.

El tercer dispositivo es el PGM, un secuenciador de semiconductores, que cuesta 50.000 dólares en Rusia y unos 10 millones de rublos (con entrega, despacho de aduana, etc.) en Rusia. El proceso de secuenciación dura aproximadamente varias horas.

Bueno, no tenía diez millones, pero quería PGM. Tuve que hacerlo yo mismo. Primero, una rápida introducción a cómo funciona la secuenciación de semiconductores. Toda la cadena de ADN se divide en fragmentos de 300 a 400 nucleótidos de longitud, llamados lecturas. Luego, las lecturas se unen a pequeñas esferas y se copian muchas veces; como resultado, un montón de fragmentos de ADN idénticos "cuelga" de cada esfera. Se necesita copiar para amplificar la señal de cada lectura específica. Una colección de diferentes esferas se llama biblioteca de ADN.

El corazón del PGM es un chip desechable: una matriz similar a la matriz de una cámara, solo que en lugar de píxeles que responden a la luz, hay transistores de pH que responden a los cambios en el equilibrio ácido-base. La biblioteca de ADN resultante se carga en un chip que contiene 10 millones de pocillos, con un transistor de pH en el fondo de cada pocillo. En un pozo solo cabe una esfera y, por tanto, un solo tipo de lectura (con una secuencia de nucleótidos específica). A continuación, se suministran reactivos al chip para que el ADN comience a copiarse a sí mismo. Y se copia linealmente, es decir, los nucleótidos se unen a la cadena recién creada en el orden en que aparecen en la cadena principal. Por lo tanto, se suministra un tipo de nucleótido al chip y se registra inmediatamente un cambio en el pH en algunos pocillos (esto significa que se ha agregado un nucleótido determinado en ellos). A continuación, se alimenta otro tipo de nucleótido y se registra el cambio de pH en los pocillos, etc. Así, al introducir los 4 tipos de nucleótidos en el chip muchas veces, podemos obtener información sobre la secuencia de nucleótidos en cada lectura. Luego, utilizando métodos matemáticos, las secciones cortas leídas se recopilan en una computadora en una sola cadena. Para ensamblarlo con mayor o menos confianza, cada lectura debe leerse aproximadamente 100 veces.

Figura 1. Secuenciación de semiconductores

Ahora descubramos en qué consiste el dispositivo en sí. Como ya sabemos, hay un chip, además de un sistema de suministro de reactivos y una placa base. Toda la secuenciación se lleva a cabo en el chip: el resto del dispositivo solo le transmite ciertas señales, suministra reactivos, lee señales analógicas, las digitaliza y envía el flujo de información resultante a una computadora, donde se acumulan y procesan los datos. .

Arroz. 2. Dispositivo secuenciador

El chip se considera desechable y se desecha después de su uso. En consecuencia, donde opera PGM, dichos chips se pueden obtener de forma gratuita en cualquier cantidad. ¿Por qué conseguirlos?, preguntas. El caso es que ya he conseguido utilizar el chip muchas veces. De hecho, es eterno: basta con enjuagarlo bien y podrás usarlo una y otra vez. En términos de precisión, no será diferente del nuevo. Mi idea era crear un dispositivo para este chip shareware.

Entonces, me enfrenté a la tarea de realizar ingeniería inversa al chip. Por supuesto, fue imposible encontrar documentación para el preciado microcircuito: el fabricante no iba a compartir secretos de producción, pero quería vender silenciosamente sus dispositivos por 50 000 dólares. Para empezar, hice lo más obvio y simple: llamé los contactos con un probador. Quedó claro dónde se encuentran las entradas y salidas digitales y analógicas, la alimentación, etc. Pudimos obtener información de las patentes del chip. Pero todo esto, por supuesto, no fue suficiente para crear un producto completo. Seguí jugueteando con el chip, probé mis diversas conjeturas, experimenté con el envío de señales, pero no logré ningún progreso fundamental. Tuve que poner el proyecto en pausa.

Arroz. 3. Continuidad del chip

Y de repente, en Habrahabr me encontré con un artículo del famoso blogger BarsMonster sobre cómo realiza ingeniería inversa de chips. Me inspiré, le escribí, escribí a otros entusiastas y envié una solicitud a Kiev, donde estaban fotografiando chips. Desde Kiev respondieron que no saben pulir capa por capa, que solo pueden quitar la capa superior y, como mi chip tiene varias capas, no quedará claro dónde van las pistas de los contactos. Luego conocí a un estadounidense que también se dedica a la ingeniería inversa de chips, le envió sus microcircuitos, pero aún así no fue más allá de fotografiar la capa superior. Luego encontré un artículo en Internet sobre quienes lograron revertir el chip Sony PlayStation, etc. (“¡Gloria a los héroes!” Y eso es todo, si alguien lo sabe). Decidí escribirles con preguntas, encontré sus apodos e inmediatamente me di cuenta de que uno de ellos me era familiar. Recientemente, un amigo me presentó a su amigo, que “también se ocupa de la genética a nivel amateur”, hablamos con este amigo por Skype y ahí terminó el diálogo. Y ahora entiendo que mi nuevo amigo es un maestro genial de la ingeniería inversa de chips. Inmediatamente le escribí. Sin embargo, resultó que, aunque estaba dispuesto a ayudar, no tenía microscopio. Callejón sin salida otra vez.

¡Y unos meses más tarde se encontró el microscopio necesario en un laboratorio cercano! Es cierto que la cámara integrada era terrible; tomé fotografías con mi teléfono móvil a través del ocular y obtuve fotografías de esta calidad:

Arroz. 4. Chip bajo un microscopio

Luego, el año nuevo pasado, apareció en mi trabajo un excelente microscopio por 130 mil (soy especialista en criptografía cuántica). Los sueños se hacen realidad. Finalmente pude tomar una buena foto del chip desde arriba.

Arroz. 5. Mi microscopio de trabajo

Y luego... Entonces todavía tenía que dominar la técnica de pulirlo yo mismo. La dificultad del pulido es eliminar capas de metal de aproximadamente 1 micrón de espesor, mientras que el ancho de la viruta es de 1 centímetro. A modo de comparación, diré que esto es más o menos lo mismo que permitir un error de no más de 10 cm por 1 km. Lo intenté con todas mis fuerzas. Los resultados de mis trabajos se presentan en la siguiente foto:

Arroz. 6. Ingeniería inversa bajo microscopio óptico.

La capa inferior de silicio, la capa superior con transistores y la primera, segunda, tercera y cuarta capas de metal son claramente visibles.

El chip consta de zonas repetidas (como registros de desplazamiento), y con la ayuda de estas imágenes fue muy conveniente analizarlo: inmediatamente quedó claro lo que estaba sucediendo en las diferentes capas. “Revertí” las secciones más “rellenas” con mucha lógica que se repitieron muchas veces. Pero lo más difícil resultó ser rastrear las huellas que recorren el chip, comprender qué contacto externo pertenece a qué. Desde las vacaciones de Año Nuevo hasta finales de febrero, yo, armado con un nuevo y maravilloso microscopio, estudié detenidamente esta tarea: me senté en el trabajo hasta las diez de la noche, "dando marcha atrás", pensando. Y entonces ocurrió un nuevo milagro: un amigo pudo organizar una fotografía gratuita del chip capa por capa en un microscopio electrónico en MIREA. “Sesión de fotos” de migas en 1 m2. cm eran 50 GB de fotografías en blanco y negro.

Ahora era necesario combinar de alguna manera todas estas fotografías individuales en una imagen completa. Casi el mismo día, escribí un programa en Python que generaba un archivo HTML; cuando lo abrí en el navegador, recibí lo que necesitaba. (Por cierto, el décimo Opera más antiguo hizo esto mejor, ¡lo recomiendo!) Luego escribí otro programa en javascript que te permite comparar capas, hacer transiciones suaves entre ellas, alinearlas, seleccionar la escala, etc. Finalmente, en mis manos Había todas las herramientas para resolver los principales problemas. Seguí las huellas que recorrían el chip y reconstruí toda su estructura hasta el último transistor.

Otra foto de un trozo de chip tomada con rayos X (en MIREA):

Arroz. 7. Fotografía bajo microscopio electrónico.

Se ven claramente los agujeros por donde caen las esferas con lecturas. Debajo hay tres capas de metal y aún más abajo hay una capa con transistores.

La siguiente etapa en la lucha por un futuro brillante fue la creación de una placa base para el chip. Lo diseñé y envié un pedido de producción. Mientras tanto, el tribunal y el caso utilizaron la placa Mars Rover 2 con FPGA para trabajar con el chip. (Una FPGA es, en términos generales, una matriz de 10.000 elementos lógicos universales; al programar una FPGA, podemos obtener cualquier circuito lógico que pueda procesar fácilmente flujos de información de gigabits). Yo mismo escribí el firmware para la FPGA y, además, Escribió un software para el control dinámico del sistema, que especifica la configuración completa de la FPGA. Luego hubo nuevamente una pausa de seis meses (fui de viaje de negocios al lago Baikal, preparé una instalación en el laboratorio, que le mostré a Putin). Pero al final, las estrellas se alinearon: tuve tiempo, llegaron las placas ya hechas y monté mi sistema.

Arroz. 8. Creación de hardware

Di todas las señales necesarias y – ¡oh, milagro! – Vi una señal del chip en el osciloscopio. (Una vez compré un osciloscopio por 6.000 rublos en eBay; el firmware costó otros 1.000). En la imagen se ven claramente manchas: gotas de algún tipo de reactivo.

Arroz. 9. Señal del chip de un osciloscopio.

Ahora tenía que descubrir cómo digitalizar esta imagen y transferirla a la computadora. Armé esta configuración:

Figura 10. Diagrama del dispositivo

Arroz. 11. Instalación lista

Hay una computadora que suministra datos de control a la placa FPGA. La placa genera señales digitales y las envía al chip. La señal del chip va al amplificador, luego al ADC en la placa, se digitaliza y se transmite a través del puerto COM a la computadora. En general, el rendimiento del puerto COM es pequeño: 15 kilobits por segundo (ya que un chip contiene de 1 a 10 millones de "píxeles" y la velocidad máxima de transmisión es de 115200 baudios). Sin embargo, la imagen finalmente acaba en el ordenador.

Arroz. 12. Señal procesada en una computadora.

La foto de arriba muestra que cuando se aplica una biblioteca de ADN a un chip usado, el chip se llena de manera desigual: en los bordes, en menor medida. Los diferentes colores se deben a diferentes voltajes en los transistores de pH. Es decir, podemos distinguir claramente los pozos donde cayeron las esferas con lecturas; esto luego nos ayudará a controlar el lavado del chip.

En consecuencia, la siguiente tarea fue lavar el chip. Era necesario asegurarse de que quedara como nuevo. Por suerte, tenía como referencia un chip completamente nuevo. En la ilustración. Y se puede ver que en la región activa dicho chip es casi del mismo color (las rayas verticales repetidas son solo ruido, interferencia).

Arroz. 13. Lavado de virutas

En la Fig. 13 B chip lavado sin éxito: es multicolor. En la Fig. 13 D se muestra un chip usado pero bien lavado. Se puede ver que el degradado a lo largo de los bordes ha desaparecido. Sin embargo, todavía valdría la pena demostrar que está realmente limpio y puede reutilizarse.

Dado que las bibliotecas de ADN se adhieren al recubrimiento de tantalio del chip en un ambiente ácido y se desprenden en un ambiente alcalino (es decir, a un pH alto), el chip se lava utilizando pipetas semiautomáticas especiales con soluciones con diferentes valores de pH. Hasta la fecha he conseguido conseguir una limpieza casi completa del chip.

Me preguntaron por qué, cuando entendí completamente la estructura del chip, no ordené su producción, sino que preferí seguir buscando y usándome, jugueteando con su lavado, etc. Sí, porque el desarrollo del chip cuesta mucho dinero, millones de dólares, y una parte importante de esta cantidad se gasta en la depuración física del producto resultante: ajuste, ajuste de todos los parámetros del transistor, etc. Es decir, simplemente copiar un circuito lógico no es suficiente. Por lo tanto, tomo un microcircuito shareware, listo para usar (diseñado, fabricado y depurado) y así ahorro una cantidad significativa de dinero, reduciendo seriamente el costo del proyecto.

Mi siguiente tarea fue montar un dispositivo más avanzado que permitiera una transferencia más rápida de información a una computadora y que no constara de una gran cantidad de placas separadas.

Fig. 14 Desarrollo de la próxima versión del dispositivo.

Tomé una placa nueva con FPGA: en el mismo cristal había 2 núcleos ARM con Linux, había Gigabit Ethernet y otras ventajas, pero, a diferencia de la versión anterior, no había ADC. Posteriormente diseñé otra placa, con ADC de alta velocidad y todos los demás elementos necesarios. Lo lancé y todo funcionó.

¿Qué queda por hacer para que aparezca el dispositivo final? Sólo tres cosas.

Primero. Necesita Internet gigabit y transferencia rápida de datos a su computadora. Implementé esto literalmente ayer.

Segundo. Sistema de suministro de reactivos. Ya se está diseñando una válvula especial.

Tercero. Software para procesar información desde un chip. Todavía quedan algunas dudas con el software, por lo que invito a los programadores a cooperar.

El dispositivo final cuesta 10 millones de rublos. El coste de la secuenciación es de varios miles de dólares. Los chips cuestan entre 100 y 1.000 dólares, dependiendo del número de “píxeles” que contengan. (Por cierto, restaurar chips en sí mismo puede ser un buen ingreso, especialmente considerando que el lavado requiere solo un par de clics). También se compran reactivos, pero en el futuro también se crearán.

En general, todo esto es muy interesante, pero lo principal es que este es el futuro. Hoy en día, la biotecnología ocupa el mismo lugar en el progreso científico y tecnológico global que ocupaba la tecnología informática en los años 80. el siglo pasado. Al mismo tiempo, la secuenciación es una de las áreas clave de la biología y la medicina modernas. Y, por supuesto, la biotecnología es muy rentable.

Recientemente ha aparecido en el mercado el secuenciador de semiconductores S5 y planeo cambiar a él en un futuro próximo.

¡Estaré encantado de comunicarme con todos los que quieran participar en el desarrollo de este proyecto de una forma u otra!
El proyecto no hubiera sido posible sin una preparación teórica

Hoy daremos una lección no solo de modelado, sino también de química, y haremos modelos de moléculas a partir de plastilina. Las bolas de plastilina se pueden representar como átomos y las cerillas o palillos comunes ayudarán a mostrar las conexiones estructurales. Este método puede ser utilizado por los profesores al explicar material nuevo sobre química, por los padres al revisar y estudiar las tareas y por los propios niños que estén interesados ​​en el tema. Probablemente no exista una manera más fácil y accesible de crear material visual para la visualización mental de microobjetos.

A modo de ejemplo, se presentan representantes del mundo de la química orgánica e inorgánica. Por analogía con ellos, se pueden realizar otras estructuras, lo principal es comprender toda esta diversidad.

Materiales para el trabajo:

• plastilina de dos o más colores;
• fórmulas estructurales de moléculas del libro de texto (si es necesario);
• fósforos o palillos de dientes.

1. Preparar plastilina para modelar átomos esféricos a partir de los cuales se formarán las moléculas, así como cerillas para representar los enlaces entre ellos. Naturalmente, es mejor mostrar átomos de diferentes tipos en un color diferente, para que sea más claro imaginar un objeto específico del micromundo.

2. Para hacer bolas, pellizque la cantidad requerida de porciones de plastilina, amase con las manos y enrolle formas en las palmas. Para esculpir moléculas de hidrocarburos orgánicos, puede utilizar bolas rojas más grandes (será carbono y bolas azules más pequeñas), hidrógeno.

3. Para formar una molécula de metano, inserta cuatro cerillas en la bola roja de modo que apunten hacia los vértices del tetraedro.

4. Coloque bolas azules en los extremos libres de las cerillas. La molécula de gas natural está lista.

5. Prepare dos moléculas idénticas para explicarle a su hijo cómo se puede obtener la molécula del siguiente hidrocarburo, el etano.

6. Conecta los dos modelos quitando una cerilla y dos bolas azules. Ethan está listo.

7. Luego, continúa con la interesante actividad y explica cómo se forma un enlace múltiple. Retire las dos bolas azules y duplique el enlace entre los carbonos. De manera similar, puedes moldear todas las moléculas de hidrocarburos necesarias para la lección.

8. El mismo método es adecuado para esculpir moléculas del mundo inorgánico. Las mismas bolas de plastilina te ayudarán a realizar tus planes.

9. Tome el átomo de carbono central: la bola roja. Inserte dos cerillas en él, definiendo la forma lineal de la molécula; coloque dos bolas azules, que en este caso representan átomos de oxígeno, en los extremos libres de las cerillas. Así, tenemos una molécula de dióxido de carbono de estructura lineal.

10. El agua es un líquido polar y sus moléculas son formaciones angulares. Están formados por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. La estructura angular está determinada por el par de electrones solitarios del átomo central. También se puede representar como dos puntos verdes.

Este es el tipo de lecciones creativas y emocionantes que definitivamente deberías practicar con tus hijos. Los estudiantes de cualquier edad se interesarán por la química y comprenderán mejor la materia si, durante el proceso de aprendizaje, se les proporciona una ayuda visual hecha por ellos mismos.