[發明專利]噬菌體侵染細菌3D智能模擬方法

有效

• 申請號: 202010680777.2
• 申請日: 2020-07-15
• 公開（公告）號: CN111798712B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 周曉慶;龔南貴
• 申請（專利權）人: 周曉慶
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G09B23/00;G05B19/042;H05B45/00
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司 50218
• 代理人: 穆祥維

本發明公開了一種噬菌體侵染細菌3D智能模擬方法，步驟如下：1)制作噬菌體侵染模型；2)設計噬菌體侵染模型的控制電路；3)噬菌體侵染細菌分為烈性噬菌體侵染過程和溫和噬菌體侵染過程；烈性噬菌體侵染過程包括：a)按下S2，親代噬菌體模型上的黃色LED燈點亮，點亮1秒后熄滅，支撐板上黃色LED燈依次點亮，1秒后熄滅，模擬DNA注入細菌內部；b)按下S2，子代噬菌體模型上的黃色LED燈和紫色LED燈以1秒為周期閃爍，5秒后熄滅；c)按下S2，組裝狀態；d)按下S2，滑塊和子代噬菌體模型從細菌中出來，釋放狀態。該方法將兩部分內容有效融合，通過AT89C51單片機控制電機和LED燈實現動態過程循環和任意狀態的暫留，讓噬菌體侵染細菌這以教學內容更加完整。

技術領域

本發明涉及噬菌體侵染細菌實驗，具體涉及一種噬菌體侵染細菌3D智能模擬方法。

背景技術

“噬菌體侵染細菌實驗”是人教版《生物.必修2.遺傳與進化》第3章第1節“DNA是主要的遺傳物質”中的內容。實驗采用同位素標記法讓學生理解病毒在細菌中繁殖的整個過程，以此得出DNA是主要的遺傳物質這一結論。實驗相對比較抽象，學生理解起來有一定難度。教材重點講解烈性噬菌體侵染細菌的五個過程，而對于溫和噬菌體侵染細菌形成溶源菌的過程則安排在《生物.必修3.現代生物科技專題》專題1基因工程進行學習。烈性噬菌體侵染和溫和噬菌體侵染兩部分不能有效融合，不便于學生理解。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供了一種噬菌體侵染細菌3D智能模擬方法。該方法將烈性噬菌體侵染和溫和噬菌體侵染兩部分內容有效融合，利用3D打印技術制作噬菌體，通過單片機控制電機和LED燈實現動態過程循環和任意狀態的暫留，讓噬菌體侵染細菌這以教學內容更加完整。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

噬菌體侵染細菌3D智能模擬方法，該方法包括如下步驟：

1)制作噬菌體侵染模型

1.1)制作噬菌體模型：通過3D打印制作噬菌體蛋白質外殼，在噬菌體蛋白質外殼的頂部安裝紅色LED燈，在噬菌體蛋白質外殼的頂部內安裝模擬噬菌體DNA的黃色LED燈；所述噬菌體模型包括親代噬菌體模型和子代噬菌體模型；

1.2)制作噬菌體侵染模型：該噬菌體侵染模型包括支撐平臺、模擬細菌細胞壁的透明塑料球外罩、底座、圓環形燈架、支撐板和至少一套噬菌體脫離機構；所述透明塑料球外罩設置在支撐平臺上，所述親代噬菌體模型設置在透明塑料球外罩的頂上，所述底座固定設置在支撐平臺上并位于透明塑料球外罩的底部中部，所述圓環形燈架水平設置在透明塑料球外罩中，所述支撐板豎直穿過圓環形燈架的中部并固定在底座的上方，且所述支撐板位于透明塑料球外罩中，所述圓環形燈架上均布設置模擬細菌的質粒DNA的紫色LED燈，所述支撐板上且位于圓環形燈架的上方沿豎直方向均布設置黃色LED燈；所述噬菌體脫離機構包括電機、滑塊和螺桿，所述電機固定在支撐平臺上并位于透明塑料球外罩的外部，所述透明塑料球外罩上靠近支撐平臺設置一可供滑塊和滑塊上設置的一個子代噬菌體模型移進或移出的洞口，所述滑塊套在螺桿上并與螺桿螺紋配合，所述滑塊的底面與支撐平臺接觸并與支撐平臺滑動配合，所述螺桿穿過洞口，所述螺桿的一端與電機的動力輸出軸連接，螺桿的另一端與底座連接并與底座轉動配合；

2)設計噬菌體侵染模型的控制電路

該控制電路包括AT89C51單片機、第一74LS245芯片、第二74LS245芯片和第三74LS245芯片；