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MODULE I: DNA STRUCTURE
Objectives
Students will be able to:
1. Describe the DNA molecule.
2. Identify the component parts of the DNA molecule (bonds, nitrogen bases, deoxyribose sugar,
phosphate).
3. Identify a nucleotide.
4. Understand the concept of base pairing in double-stranded DNA.
mAteriAls
Each student group should have the following:
• 1K’NEX DNA, Replication and Transcription kit with building instructions booklet
• Studentjournals(1perstudent)
PreliminAry Activity: Constructing the DNA Ladder
• StudentsshouldconstructtheDNAladder-likestructurebyfollowingthedirectionsonPages2-5
in the K’NEX DNA, Replication and Transcription kit building instructions booklet. The flat DNA
ladder that is constructed should be used as a reference for the following discussion.
•Studentsshouldnot proceed with twisting the ladder (Step 3 on Page 4 of the building instructions
booklet) until this first lesson has been completed.
intrOductiOn: The Structure of the DNA Ladder
DNA exists most commonly in nature as a double helical structure. The double helix of DNA resembles
a twisted ladder. A closer inspection of the chemical structure of the DNA ladder reveals that the side
rails are made of alternating sugar and phosphate molecules. The sugar of DNA, deoxyribose, is
represented by the gray piece on the K’NEX DNA model. The phosphate molecule is the light blue Clip
on the K’NEX DNA model. These two molecules are connected by the purple Rod (the phosphodiester
bond) on the K’NEX model.
Notice that the starting end of the DNA molecule always has a free phosphate group hanging on the
5’-end. This is demonstrated by the light blue Clip and purple Rod extending beyond the deoxyribose,
(gray piece,) on each opposite side of the K’NEX double-stranded DNA model.
The repeating sugar-phosphate groups making up a single strand of DNA are often referred to as
the molecular backbone. The deoxyribose sugar (see Figure 1 below) has two connecting sites for
the phosphate: the OH groups found on the 3’- and 5’- carbons (spoken “three-prime and five-prime
carbons”). The reason these carbons are numbered with the prime system is because the attached
nitrogen-containing bases are the starting point for the molecular numbering system. Carbons on
attached molecules are numbered with the prime system.
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