高中数学论 图形计算器 利用CASIO计算器模拟蛋白质翻译过程

辽宁省沈阳市第十五中学2013年高中数学论文图形计算器应用能力测试活动学生利用CASIO计算器模拟蛋白质翻译过程

「研究目的」

卡西欧图形计算器有着各种强大的功能，脱口而出的就有：函数、编程、数列、统计等，但我最熟悉的还是动态函数功能，我想我能不能就利用这个功能，通过构造不同的动态函数，模拟生物细胞内，基因指导蛋白质合成的过程呢？

「名词解释」

基因：具有遗传信息的DNA片段。

mRNA：信使RNA，替DNA传递遗传信息。

氨基酸：组成蛋白质的基本单位。

核糖体：细胞内的一种细胞器，一个生产氨基酸的“车间”。

肽链：几个氨基酸通过脱水缩合而结合在一起的化合物。

「研究背景」

蛋白质是细胞内含量最高的有机物，可分为：结构蛋白、酶、运输蛋白、抗体、激素等多种。因此，对于生物而言，一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承载者。

蛋白质的合成也显得格外重要。首先，第一步是转录，以DNA的一条链为模版、细胞核中游离的RNA为材料，合成一条mRNA。然后就是翻译了，既是将mRNA上的遗传信息翻译成有一定顺序的氨基酸序列。

「模拟目标」

实际效果：

1.核糖体与mRNA结合并沿着其移动识别遗传信息。

2.携带着氨基酸的tRNA在核糖体内与对应的遗传信息结合。

3.一个个氨基酸与tRNA脱离并在核糖体内脱水缩合组成肽链，tRNA则离开。

4.随着核糖体对遗传信息的识别，这条氨基酸链会越来越长。

模拟效果：

1.一个圆形的核糖体沿着静止的mRNA从右边一直移动到左边。

2.tRNA携带着氨基酸从别的地方（当前屏幕外）进来。

3.tRNA在mRNA上、核糖体内将氨基酸放下然后离开。

4.核糖体一边走一边将tRNA上氨基酸结合起来，然后带着它们一起移动。

「具体步骤」

说干就干，我们一起按步骤来完成翻译过程吧！

一、绘制mRNA

首先，启动卡西欧图形计算器fx-CG20。

由于翻译的过程比较复杂，在这里将mRNA作为静止的，并将其设为背景。按5进入图形功能，这里只能编辑静态函数。

为了更好地观察函数的变化我们调整一下窗口的大小，依次输入：

Len7l7lNNn4l4l

设置后如图：

输入：Y1=-3，如下图：

为了区别于其他动态函数，我们把它的线条加粗，依次按键：rqw。按l绘图，其图像画出来应如下图：

然后，为了把图像提取出来当背景用，所以将坐标轴等内容去掉，将图像保存在计算器里。先按Lp进入设置（如下图），向下翻页将Grid、Axes、Label三项设为off。

现在的图像为右图所示：。

按L7捕捉图像，输入1即图像名称为Capt01。

再按Lp再次进入设置，找到Background这项，按e进入选择背景图像的文件，按l打开Capt文件夹，第一个文件便是我们之前捕捉到的图像。

再按l便可将图像设置为背景。