一种氨基酸教具、肽链教具及蛋白质教具的制作方法

本发明涉及基因科学领域，特别涉及一种氨基酸教具、肽链教具及蛋白质教具。

背景技术：

蛋白质是由氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链，再由一条或一条以上的多肽链按照其特定方式结合而成的高分子化合物。组成蛋白质的氨基酸有20种，包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸。每种氨基酸由三个部分组成，即带正电的氨基，带负电的羧基，及连接在α碳原子上的各色r基团。在氨基酸内部，r基团可以围绕肽键旋转，以取得能量最低的空间构型，在该空间构型时，氨基酸结构最稳定。两个氨基酸之间可以通过肽键连接，且连接后的肽键具有不可旋转性，即某种刚性。

当前的生物教学中，尚无教具可以灵活、直观地展示氨基酸的结构以及氨基酸合成的肽链结构。如专利cn2496390y中公开的一种氨基酸分子结构模型，其包括由表示r基团的袋形气球、表示氨基的正六面体，表示羧基的球体、表示氢原子的椭球体，用表示化学键的铁棍键连接在表示碳原子的正四面体上构成。该模型虽然能形象地展示20种氨基酸的分子结构，然而该方案中通过袋形气球表示r基团，结构并不是十分稳定，不能对不同的氨基酸进行区分，并且，该结构仅展示了一个氨基酸分子的固定结构，不能实现内部可拆装性以及基于该氨基酸分子无限拼装获得肽链的过程。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种氨基酸教具、肽链教具及蛋白质教具，其不仅能直观、可拆卸地展示氨基酸的结构，还能由一个氨基酸无限拼搭出任意长度的肽链及蛋白质模型，以供使用者学习及把玩。

本发明提供的第一技术方案如下：

一种氨基酸教具，其包括两两成角度且可拆卸连接的第一部分模型、第二部分模型及第三部分模型，其中所述第一部分模型包括第一连接件、设于所述第一连接件一端的氨基模型及设于另一端的α-碳模型，所述第二部分模型包括羧基模型，所述羧基模型与所述α-碳模型可旋转连接，所述第三部分模型包括r基模型，所述r基模型与α-碳模型可旋转连接。

在一些较佳的实施方式中，所述氨基酸教具的氨基模型与相邻氨基酸教具的羧基模型可拆卸连接，连接结构构成不可旋转的肽键。

在一些较佳的实施方式中，所述第二部分模型还包括成角度连接的第二连接件及第三连接件，所述羧基模型设于所述第二连接件与第三连接件的连接处。

在一些较佳的实施方式中，所述第三连接件包括条形结构，所述氨基模型包括与所述第三连接件配接的插槽，所述插槽设于与所述第一连接件相对的侧面。

在一些较佳的实施方式中，所述第一部分模型还包括均与所述α-碳模型连接的第四连接件及第五连接件，所述第一连接件、第四连接件及第五连接件两两成角度设置。

在一些较佳的实施方式中，所述第三部分模型还包括设于所述r基模型一端的第六连接件，所述第六连接件包括圆形插接结构，所述第四连接件包括与所述第六连接件配接的圆环形插槽结构。

在一些较佳的实施方式中，所述第二连接件包括圆环形插槽结构，所述第五连接件包括与所述第二连接件配接的圆形插接结构。

在一些较佳的实施方式中，所述第一连接件与所述氨基模型一体成型；或；

所述第一连接件与所述氨基模型可拆卸连接。

在一些较佳的实施方式中，所述氨基模型为红色以提示正电性，所述羧基模型为蓝色以提示负电性。

在一些较佳的实施方式中，所述r基模型包括20种类型，每一个氨基酸教具中r基模型的结构与相应氨基酸中r基团分子结构相似。

本发明提供的第二技术方案如下：

一种肽链教具，其由若干个所述的氨基酸教具首尾连接构成。

在一些较佳的实施方式中，所述肽链教具中，每一所述氨基酸教具的氨基模型与相邻氨基酸教具的羧基模型可拆卸连接。

本发明提供的第三技术方案如下：

一种蛋白质教具，其由若干个所述的氨基酸教具首尾连接构成。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

1、本发明保护一种氨基酸教具，其包括两两成角度且可拆卸连接的第一部分模型、第二部分模型及第三部分模型，其中第一部分模型包括第一连接件、设于第一连接件一端的氨基模型及设于另一端的α-碳模型，第二部分模型包括羧基模型，羧基模型与α-碳模型可旋转连接，第三部分模型包括r基模型，r基模型与羧基模型可旋转连接，该氨基酸教具通过可拆装的三个部分模型，形象地展示氨基酸各部分结构，另外将羧基模型与α-碳模型、r基模型与α-碳模型分别设为可旋转连接，α-碳模型与相邻氨基酸的羧基模型之间设为刚性连接，可生动地展示氨基酸分子中r基团可绕肽键翻转并自转调节空间位置以获得最稳定结构的性质；

2、本发明中的氨基酸教具，其包括的氨基模型与相邻氨基酸教具的羧基模型可拆卸连接，构成不可旋转的肽键，具体通过条形结构与插槽的配合结构来体现肽键具有刚性，不可旋转的特性；

3、本发明中的肽链教具及蛋白质教具，分别通过若干个氨基酸教具首尾连接构成，通过相邻两个氨基酸教具的氨基模型与羧基模型可拆卸连接形成，灵活地展现了肽链或蛋白质的形成。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种氨基酸教具的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种氨基酸教具的装配示意图；

图3是本发明实施例一提供的20种r基模型的结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的肽链教具的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“x轴”“y轴”“z轴”“垂直”“平行”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

鉴于目前的氨基酸相关教具中，大部分教具仅能死板地展示氨基酸分子的固定结构或固定长度的肽链结构，并能且不能如实地反映氨基酸分子的电荷分布及稳定结构，也不能展示若干氨基酸如何连接形成肽链甚至蛋白质这些微观现象，为了尽量展现这些微观现象，本发明实施例通过构建氨基酸教具、由若干氨基酸教具构成的肽链教具，来展示上述微观现象及结构。

下面参考附图1～4来详细描述本申请中一种氨基酸教具、肽链教具及蛋白质教具。

实施例1

如图1、2所示，本实施例提供一种氨基酸教具100，该氨基酸教具100通过在α-碳模型的周围设置通过连接件连接的氨基模型、羧基模型及r基模型，展示了α-碳原子与氨基、羧基及r基基团之间通过化学键连接的氨基酸分子结构。为了在尽量清楚地展示氨基酸分子的结构以及各基团间位置关系的基础上，实现可拆装性，该教具100包括两两成角度连接的第一部分模型1、第二部分模型2及第三部分模型3，且作为一种优选，三者为可拆卸连接。其中，第一部分模型1包括第一连接件11、设于第一连接件11一端的氨基模型12及设于第一连接件11另一端的α-碳模型13，第二部分模型2包括羧基模型21，第三部分模型3包括r基模型31。

其中，各模型之间的连接关系如下：羧基模型21与α-碳模型13可旋转连接；r基模型31与α-碳模型13可旋转连接，氨基模型12与相邻的另一氨基酸教具的羧基模型21可拆卸连接形成不可旋转的肽键。

为了实现上述连接关系，本实施例中，第二部分模型2还包括成角度连接的第二连接件22及第三连接件23，羧基模型21设于第二连接件22与第三连接件23的连接处。为了真实地还原羧基的电子云分布及所带的电性，羧基模型21为蓝色球体，蓝色用于提示负电性。

其中，第三连接件23包括设于自由端的条形结构。氨基模型12包括与相邻氨基模型12的第三连接件23配接的插槽14，插槽14设于与第一连接件11相对的侧面。该氨基酸教具100通过设置第三连接件23，且基于条形结构与插槽14间的插接结构所具有的的刚性、不可旋转性，真实地展现了肽键结构及其具有一定刚性、不可旋转的性质。并且，为了真实地还原氨基的电子云分布及所带的电性，氨基模型12为红色立方体结构，红色用于提示正电性。需要说明的是，本实施例中为了简化结构，第三连接件23整体以条形结构展示，事实上本方案仅限制第三连接件23的自由端为条形结构，对其主体结构并不作限制，其横截面可以为圆形、扁圆或多边形中的任意一种，均在本方案保护范围内，具体不再赘述。

第一部分模型1中，第一连接件11与氨基模型12一体成型或可拆卸连接。当采用可拆卸连接时，氨基模型12与第一连接件11的端部插接连接。为了简化结构，本实施例中的第一连接件11与氨基模型12为一体成型。

第一部分模型1还包括均与α-碳模型13连接的第四连接件15及第五连接件16，且第一连接件11、第四连接件15件及第五连接件16两两成角度设置。为了真实地展示氨基酸分子中相应的化学键角度，第一连接件11、第四连接件15及第五连接件16位于同一平面内，且两两之间成120°。本实施例中，为了简化结构，羧基模型21仅以第一连接件11、第四连接件15件及第五连接件16连接点/交叉点体现。

众所周知，组成蛋白质的氨基酸有20种。每种氨基酸包括连接在α碳原子上的各种r基团。在氨基酸内部，r基团可以围绕肽键旋转以取得能量最低的空间构型。为了体现α-碳模型13与羧基模型21间的c-c键，且为了实现r基模型31围绕肽键进行翻转，将第二连接件22与第五连接件16设置为活动插接以形成可调整基团间角度的c-c键。且作为一种优选，第二连接件22为圆环形插槽结构，第五连接件16为与圆环形插槽配接的圆形插接结构。需要说明的是，本实施例中为了简化结构，第二连接件22整体以圆环形插槽结构展示，第五连接件16整体以圆形插接结构表示。事实上本方案仅限制第二连接件22的自由端为圆环形插槽结构，第五连接件16的自由端为圆形插接结构，而对两者的主体结构并不作限制，任意形状均在本方案保护范围内，具体不再赘述。

同时，因r基团结构较大，与其他基团会造成一定干涉，为此，其也可以基于c-c键发生自转调节基团方向以寻求最稳定结构。因此，本实施例中将r基模型31与α-碳模型13设置为可旋转连接。具体结构中，第三部分模型3还包括设于r基模型31一端的第六连接件32，通过第四连接件15与第六连接件32的活动插接关系实现r基模型31的自转。作为一种优选，第六连接件32为圆形插接结构，第四连接件15为与第六连接件32配接的圆环形插槽结构。同样需要说明的是，本实施例中为了简化结构，第六连接件32整体以圆形插接结构展示，第四连接件15整体以圆环形插槽结构展示，事实上本方案仅限制第六连接件32的自由端为圆形插接结构，第四连接件15的自由端为圆环形插槽结构，而对两者的主体结构并不作限制，任意形状均在本方案保护范围内，具体不再赘述。

同样地，为了真实地还原r基团的电子云分布及所带的电性，r基模型31形状及颜色各异，其中红色部分提示正电性，蓝色部分提示负电性，且r基模型31包括如图3所示的20个，每一个r基模型31的结构与相应r基团分子结构相似。

本实施例中的氨基酸教具，其包括两两成角度且可拆卸连接的第一部分模型、第二部分模型及第三部分模型，其中第一部分模型包括第一连接件、设于第一连接件一端的氨基模型及设于另一端的α-碳模型，第二部分模型包括羧基模型，羧基模型与α-碳模型可旋转连接，第三部分模型包括r基模型，r基模型与羧基模型可旋转连接，该氨基酸教具通过可拆装的三个部分模型，形象地展示氨基酸各部分结构，另外将羧基模型与α-碳模型、r基模型与α-碳模型分别设为可旋转连接，α-碳模型与相邻氨基酸的羧基模型之间设为刚性连接，可生动地展示氨基酸分子中r基团可绕肽键翻转以获得最稳定结构的性质；

本实施例中的氨基酸教具，其包括的氨基模型与相邻氨基酸教具的羧基模型可拆卸连接，连接构成不可旋转的肽键，从而体现肽键具有刚性，不可旋转的特性。

实施例2

参照图4所示，本实施例提供一种肽链教具200，其由若干个如实施例1中的氨基酸教具100首尾连接构成。

蛋白质折叠(proteinfolding)是蛋白质获得其功能性结构和构象的过程。通过这一物理过程，蛋白质从无规则卷曲折叠成特定的功能性三维结构。在从mrna序列翻译成线性的肽链时，蛋白质都是以去折叠多肽或无规则卷曲的形式存在。

为体现该过程，本实施例的肽链教具中，每一氨基酸教具100的氨基模型12与相邻氨基酸教具的羧基模型21可拆卸连接，实现无限拼装以灵活生动地展示蛋白质的形成过程。进一步，将羧基模型与α-碳模型、r基模型与α-碳模型分别设为可旋转连接，从而使拼接出的肽链教具200中，可根据肽链的折叠结构进行r季模型的翻转，以灵活地展示肽链甚至蛋白质的三维结构，另外，基于氨基模型12与羧基模型21间通过不可旋转的肽键连接，从而体现在r基基团翻转过程中肽键为不可旋转这一微观的生物学性质，生动形象。

实施例3

本实施例提供一种蛋白质教具，其由若干个如实施例1中的氨基酸教具首尾连接构成。需要说明的是，本实施例中蛋白质教具与实施例2中的肽链教具结构类似，区别仅在于所包括的氨基酸教具数量的差异。同样地，基于相邻两个氨基酸教具间氨基模型与羧基模型连接构成的肽键，可实现蛋白质教具通过氨基酸教具进行无限拼装这一灵活的展示过程。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。