JP3668070B2 - Molecular structure model - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は分子構造モデルに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、複数種類の原子やイオンからなる化合物においては、化合物を構成する原子やイオン或いは原子団の種類が同じであっても、原子やイオン或いは種々の原子団の配列や結合態様が異なることにより異なる性質を呈するものがある。例えば、光学異性体はその典型的な例であり、化学式としては全く同様の構成を有していても、原子やイオン或いは原子団の配列が異なる複数種類の化合物が知られている。
【0003】
一方、従来の分子モデルとしては、原子やイオンの位置を球体で示し、原子やイオン間の結合を軸体によって示すように構成された原子位置モデルがある。また、原子やイオンが配列された結晶面方位等の幾何学的配置を示すために多面体形状に構成された多面体モデルもある。しかしながら、従来のこれらのモデルは原子やイオンの位置と、幾何学的面配置とのいずれか一方のみを示すものであるため、原子やイオンの位置と幾何学的構造との関係を認識することが難しく、物質構造を直感的に把握することができないという問題点がある。そこで、本願発明者は先にスケルトン構造の結晶モデルを考案し、原子やイオンの位置と、結晶の幾何学的構造との双方を直感的に把握できるものとして特許第2790247号を受けている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、分子には鏡面対称性を有しない(キラル型の)構造を備えたものがあり、例えば光学異性体はその典型例である。光学異性体等のキラル型の分子構造を理解するには、その非対称性を容易に把握できるようにする必要があるが、従来の原子位置モデルでは構造そのものは構成できても、非対称性を明確に表すことができないという問題点がある。
また、上記のスケルトン構造の結晶モデルは個々の原子やイオンの配置とともに結晶の幾何学的構造を示すことができるものの、原子やイオンの位置をスケルトン構造の中心位置や頂点位置によって示すようにしているため、原子やイオンを実体的な形状によって表すことができないことから、その形状のみによっては原子やイオンの種類を示すことができない。このため、結晶構造の巨視的な理解のみを要する場合にはこのようなモデルであっても十分な効果が期待できるが、鏡面対称性を有しない分子構造、例えば光学異性体の構造上の違いを把握することが困難であるという問題点がある。
【0005】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、スケルトン構造の分子構造モデルにおいて、原子や分子或いは原子団の種類を間接的に示すことによって、鏡面対称性を有しない分子構造の構造上の特徴を明確に把握できるモデルを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の分子構造モデルは、中心点において共通に接続され、該中心点の周りに配置された複数の板状部が相互に交差線にて接続してなり、前記板状部の外縁が稜線を形成するとともに前記稜線が相互に接続して頂点を形成するように構成されており、前記稜線が多面体の各面間の稜線に相当し、前記頂点が多面体の頂点に相当するように構成されたスケルトン構造を有する分子構造モデルであって、前記中心点及び前記頂点の少なくとも一部が原子若しくはイオン又は原子団の位置を表現し、前記交差線及び前記稜線の少なくとも一部が原子若しくはイオン又は原子団の間の結合を示し、複数の前記板状部には、前記頂点によって示される前記原子若しくはイオン又は原子団の種類或いは前記稜線によって示される前記結合の種類に応じて相互に異なる色調を備えた前記板状部が含まれ、前記スケルトン構造において前記複数の板状部の色調の配列が鏡面対称性のないキラルな立体構造を示すように構成され、異なる前記原子若しくはイオン又は原子団の種類に対応する前記頂点を構成する複数の前記板状部の色調の組み合わせが相互に異なるように、前記頂点によって示される原子若しくはイオン又は原子団の種類と、当該頂点を構成する複数の前記板状部の色調の組み合わせとが相互に対応づけられたとき、前記スケルトン構造が鏡面対称性のないキラルな分子構造を表すことを特徴とする。
【0007】
この発明によれば、頂点によって示される原子若しくはイオン又は原子団の種類に応じて複数の板状部が相互に異なる色調を備えていることによって、鏡面対称性を有しない複数の分子構造を示すモデル間における原子若しくはイオン又は原子団の配列態様の相違を、板状部の色調の配列態様によって相互に区別し得る。また、原子若しくはイオン又は原子団の配列態様の相違がこれに対応する頂点を構成する複数の板状部間の色調の組み合わせによって示されるようにしているため、或る頂点が示す原子若しくはイオン又は原子団の種類を比較的容易に特定することが可能になるとともに、板状部毎に色調を変えるだけでよく、モデル製作をいたずらに複雑化することもない。
【0008】
本発明において、前記スケルトン構造は四面体スケルトン構造であり、前記複数の頂点が3つの前記板状部によって構成され、前記頂点によって示される原子若しくはイオン又は原子団の種類と、当該頂点を構成する3つの前記板状部の色調の組み合わせとが相互に対応していることが好ましい。この手段によれば、頂点によって示される原子若しくはイオン又は原子団の種類が、当該頂点を構成する3つの板状部の色調の組み合わせに対応していることにより、アミノ酸などの種々の分子構造を容易に表現することができる。
【0009】
本発明において、前記スケルトン構造における、前記中心点を中心として3以上の前記稜線に囲まれた複数の前記板状部の表面からなる表面領域内において、該表面領域の外縁に形成された前記頂点によって示される原子若しくはイオン又は原子団の種類と、当該頂点を構成する前記表面領域内の2つの前記板状部の色調の組み合わせとが対応していることが好ましい。この手段によれば、中心点を中心としてこれを取り巻く3以上の稜線によって囲まれた表面領域の外縁に形成された頂点によって示される原子若しくはイオン又は原子団の種類が、当該頂点を構成する表面領域内の2つの板状部の色調の組み合わせに対応していることによって、表面領域を一望できる或る方位から見た状態で表面領域の外縁に形成された各頂点が示す原子若しくはイオン又は原子団の種類を特定することができるため、分子構造の配列態様をより容易に理解できる。
【0010】
本発明において、前記スケルトン構造は、前記中心点、前記頂点及び前記稜線の少なくともいずれかにおいて他の構造部に連結されていることが好ましい。ここで他の構造部は、上記のスケルトン構造に該当する構造のものであってもよく、上記のスケルトン構造に該当しない構造のものであってもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
[第1実施形態] 次に、添付図面を参照して本発明に係る分子構造モデルの実施形態について詳細に説明する。図1は本実施形態のアミノ酸を表すための分子構造モデルについて説明するものである。図1(a)はアミノ酸の基本構造を示す化学構造式であり、中心炭素原子(Cα)11に対して、水素原子(H)12、アミノ基(NH2)13、カルボキシル基(COOH)14及び側鎖(R)15が結合している。アミノ酸としては生体内に存在し得る20種類(疎水性アミノ酸であるアラニン、バリン、フェニルアラニン、イソロイシン、ロイシン、プロリン、メチオニン、荷電アミノ酸であるアスパラギン酸、グルタミン酸、リシン、極性アミノ酸であるセリン、トレオニン、チロシン、システイン、アスパラギン、グルタミン、アルギニン、最も簡単な構造のグリシン)が知られ、これらのアミノ酸は上記側鎖Rの構造が異なるだけであり基本構造は共通である。アミノ酸にとって鏡面対称性のないキラル型の分子構造は重要である。
【0013】
本実施形態の分子構造モデルは図1(b)〜(d)に示すものである。図1(b)〜(d)はそれぞれ同じ分子構造モデルを異なる方向から見た状態を示すものである。本実施形態は正四面体のスケルトン構造を備えている。この正四面体のスケルトン構造は、中心点CTを共有する6枚の二等辺三角形状の板状部B1〜B6からなる。この構造の4つの頂点P1〜P4はそれぞれ3枚の板状部によって構成される。このモデルにおいては、中心点CTから各頂点P1〜P4へと伸びる12本の交差線が形成され、各頂点P1〜P4間には6本の稜線が形成されている。
【0014】
このモデルにおいて、板状部B1、B2及びB3の表裏面は共に第1の色調(例えば紫色)に、板状部B4の表裏面は第2の色調(例えば黄色)に、板状部B5の表裏面は第3の色調(例えば赤色)に、板状部B6の表裏面は第4の色調(例えば青色)に、それぞれ着色されている。
【0015】
上記の中心点CTは中心炭素原子11を示すものである。また、板状部B1、B2及びB3が接続された上記の頂点P1は側鎖15を示し、板状部B1、B4及びB6が接続された上記頂点P2は水素原子12を示し、板状部B1、B4及びB5が接続された上記頂点P3はアミノ基13を示し、板状部B1、B5及びB6が接続された上記頂点P4はカルボキシル基14を示すものである。
【0016】
したがって、このモデルでは、接続される全ての板状部が第1の色調である頂点P1は側鎖15を示し、接続される板状部の色調が第1の色調、第2の色調及び第4の色調の組み合わせである頂点P2は水素原子12を示し、接続される板状部の色調が第1の色調、第2の色調及び第3の色調の組み合わせである頂点P3はアミノ基13を示し、接続される板状部の色調が第1の色調、第3の色調及び第4の色調である頂点P4はカルボキシル基14を示す。したがって、各頂点に接続される板状部の色調の組み合わせによって、各頂点にて示される原子(若しくはイオン)又は基その他の原子団の種類の異同を知ることが可能になる。また、異なる原子若しくはイオン又は原子団を示す頂点に接続される複数の板状部の外観(色調)の組み合わせが相互に異なることによって、分子構造の全体的な構造において原子若しくはイオン又は原子団の配置や対称性を直感的に把握することができ、例えば結合構造が類似する2種類の分子構造において原子若しくはイオン又は原子団の種類をも勘案した配列態様がどのように異なっているかを容易に知ることができる。
【0017】
本実施形態では、モデルがアミノ酸を示すものであり、特にアミノ酸の種類毎に側鎖15の構造が異なることに特徴があるので、注目される側鎖15を示す頂点P1に接続される板状部B1、B2及びB3の色調を全て同一にして側鎖15の位置がどの方位から見ても直ちに把握できるように構成している。特に、異なる複数種類のアミノ酸をそれぞれモデルにて表す場合には、上記第2の色調、第3の色調及び第4の色調を各モデルについて全て共通とし、上記第1の色調に関しては、異なるアミノ基について相互に異なる色調のものとすることが好ましい。
【0018】
図2(a)及び(b)は特定のアミノ酸における光学異性体を表すモデルを示すものである。アミノ酸には、L型とD型という2つの光学異性体があり、図2(a)は、水素原子12の結合方向から中心炭素原子11を見た場合に、中心炭素原子11の周囲に時計周りにカルボキシル基14、側鎖15、アミノ基13の順で配列されるL型を示すものであり、図2(b)は、同方向から見た場合に、中心炭素原子11の周囲に時計周りにカルボキシル酸、アミノ基13、側鎖15の順で配列されるD型を示すものである。なお、生体中で合成されるたんぱく質を構成するアミノ酸は全てL型である。
【0019】
本実施形態のモデルでは、上記のL型のアミノ酸と、D型のアミノ酸との構造的な違いを説明する際には、図2(a)に示すL型のモデルと、図2(b)に示すD型のモデルとを、共に板状部B4、B5及びB6からなる表面領域(3つの頂点P2〜P4の相互間を結ぶ3本の稜線によって囲まれた領域)を視認できる姿勢で並べて示せばよい。このようにすることによって、L型のモデルとD型のモデルとは、3つの板状部の色調が中心炭素原子を示す中心点CTの周りに異なる順番で配列されていることが一目でわかる。
【0020】
[第2実施形態] 次に、上記のアミノ酸の分子構造モデルを基本として構成されたたんぱく質の分子構造モデルについて説明する。良く知られているように、図3(a)に示すペプチド結合Sを介して複数のアミノ酸が結合することによってたんぱく質になる。たんぱく質を従来のモデルで説明することはきわめて困難であるが、図3(b)に示すように、上述のアミノ酸のモデルと同じ構造を有する四面体スケルトン構造部20の頂点と、四辺形板状に形成された、ペプチド結合を表す四辺形構造部30の頂点とを連結させることによって、たんぱく質の分子構造モデルを構成することができる。なお、このモデルにおいても第1実施形態と同様に各板状部が着色されているが、図3(b)においては、その着色を表す代わりに各頂点において示される原子(原子団の場合には結合に関与する原子)を記号で示した。たんぱく質においては、そのポリペプチド鎖における或る中心炭素原子(Cα)から次の中心炭素原子(Cα)までの各原子は全て同一平面上に配置され、結合距離と結合角はほぼ一定になるが、中心炭素原子(Cα)とN原子との結合軸及び中心炭素原子(Cα)とC原子との結合軸の周りに回転可能な2つの自由度を有する。
【0021】
上記の構造を実現するには、例えば、可撓性を有する紐やワイヤなどの条体を四面体スケルトン構造部20及び四辺形構造部30における板状部の内部に導入し、四面体スケルトン構造部20におけるカルボキシル基14(の炭素原子)を示す頂点と、四辺形構造部30における炭素原子を示す頂点とを突き合わせるようにして、上記の条体がこの突合せ部を通過するように固定すればよい。この構造では、四面体スケルトン構造部20の頂点と四辺形構造部30の頂点とが突き合わされた状態に維持されるが、両構造部は突合せ部を中心に自由に回動できるとともに、条体の軸線周りに回転できる。また、この突合せ部としてユニバーサルジョイントを構成することにより、同様の自由度を有する構造となる。もちろん、中心炭素原子11とカルボキシル基14との結合軸を中心とする回転、及び、中心炭素原子11とアミノ基13との結合軸を中心とする回転のみが可能になるように構成することもできる。
【0022】
このモデルによれば、水素結合によって生ずるたんぱく質の2次構造(鎖状に繋がったものの3次元的な構造)、例えばα−へリックスやβシートなどを表すことも可能である。
【0023】
[第3実施形態] 次に、酒石酸の分子構造モデルについて説明する。酒石酸もまた鏡面対称性のないキラル型の分子構造が重要である。図4(a)に示す構造はD(−)−酒石酸と呼ばれているもの、図4(b)に示す構造はL(+)−酒石酸と呼ばれているものである。また、図4(c)に示すものはメソ−酒石酸と呼ばれているものでキラル型の構造部分がペアを作ることによって全体としては鏡面対称性のあるアキラル型の分子構造となったものである。このうちD型とL型は光学異性体である。各図に示す結合腕は、細い方が紙面の下に突き出していることを表している。
【0024】
このモデルは図4(d)に示すようになっており、やや縦長の(図示上下方向に長い)同形状の四面体スケルトン構造部が上下に逆さまで、しかも、垂直軸周りに60度回転した姿勢で組み合わされた構造を備えている。上方の四面体スケルトン構造部40は、上端に頂点P1〜P3が配置され、残りの一つの頂点が下方の四面体スケルトン構造部50の中心点CT2に一致している。下方の四面体スケルトン構造部50は、下端に頂点Q1〜Q3が配置され、残りの一つの頂点が上方のスケルトン構造部40の中心点CT1に一致するように構成されている。また、板状部B4〜B6及びD4〜D6は、いずれも中心点CT1とCT2とを結ぶ稜線を共有する形で互い違いに接続されている。
【0025】
このモデルにおいても、板状部B1、B2及びB3は相互に異なる色調に着色されており、また、板状部D1、D2及びD3もまた相互に異なる色調に着色されている。したがって、中心点CT1で示される中心炭素原子に結合する水素原子、水酸基及びカルボキシル基は、板状部B1、B2及びB3のうち異なる2つの板状部における異なる色調の組み合わせによって区別可能に、当該2つの板状部が接続されている頂点P1〜P3にて示されることになる。また、中心点CT2で示される中心炭素原子に結合する水素原子、水酸基及びカルボキシル基は、板状部D1、D2及びD3のうち異なる2つの板状部における異なる色調の組み合わせによって区別可能に、当該2つの板状部が接続されている頂点Q1〜Q3にて示されることになる。
【0026】
したがって、上記の図4(a)〜(c)に示す3種の酒石酸は、図4(d)に示す構造モデルによって、それぞれ板状部B1〜B3及びD1〜D3の色調の配列を変えるだけでいずれも表現できることとなり、相互に明確に区別できることとなる。このモデルを用いることにより、きわめて簡単に上記3種の酒石酸の構造について説明することができ、また、説明された側も直感的に理解することができる。特に、3種のモデルを、3つの板状部B1〜B3が並ぶ上端面の表面領域及び板状部D1〜D3が並ぶ下端面の表面領域を見せるようにして説明することによって、容易に3つのモデル間の相違を示すことができる。
【0027】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、頂点によって示される原子若しくはイオン又は原子団の種類に応じて相互に異なる色調を備えた板状部が含まれていることによって、鏡面対称性を有しない複数の分子構造を示すモデル間における原子若しくはイオン又は原子団の配列態様の相違を、板状部の色調の組み合わせによって相互に区別し得る。また、原子若しくはイオン又は原子団がこれに対応する頂点を構成する複数の板状部間の異なる色調によって示されるようにしているため、板状部毎に色調を変えるだけでよく、モデル製作をいたずらに複雑化することもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る分子構造モデルの第1実施形態にて表現されるアミノ酸の構造を示す化学構造式(a)、及び、第1実施形態の外観を3方向から見た状態を示す斜視図(b)〜(d)である。
【図2】第1実施形態によりアミノ酸の2つの光学異性体を示す斜視図(a)及び(b)である。
【図3】本発明に係る分子構造モデルの第2実施形態にて表現されるたんぱく質の構造を示す化学構造式(a)及び第2実施形態の外観を示す斜視図(b)である。
【図4】本発明に係る分子構造モデルの第3実施形態にて表現される3種の酒石酸の構造を示す化学構造式(a)〜(c)及び第3実施形態の外観を示す斜視図(d)である。
【符号の説明】
10 アミノ酸
11 中心炭素原子
12 水素原子
13 アミノ基
14 カルボキシル基
15 側鎖
20 四面体スケルトン構造部
30 四辺形構造部
40 上方の四面体スケルトン構造部
50 下方の四面体スケルトン構造部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molecular structure model.
[0002]
[Prior art]
In general, in a compound composed of a plurality of types of atoms and ions, even if the types of atoms, ions or atomic groups constituting the compound are the same, the arrangement and bonding modes of atoms, ions or various atomic groups are different. Some have different properties. For example, optical isomers are typical examples, and a plurality of types of compounds having different arrangements of atoms, ions or atomic groups are known even though they have exactly the same chemical formula.
[0003]
On the other hand, as a conventional molecular model, there is an atomic position model configured such that the positions of atoms and ions are indicated by spheres, and the bonds between atoms and ions are indicated by shafts. There is also a polyhedron model configured in a polyhedron shape to show a geometrical arrangement such as crystal plane orientation in which atoms and ions are arranged. However, since these conventional models show only one of the position of atoms and ions and the geometrical plane arrangement, the relationship between the position of atoms and ions and the geometric structure is recognized. However, it is difficult to intuitively grasp the material structure. Therefore, the inventor of the present application has previously devised a crystal model of a skeleton structure, and has received Patent No. 2790247 as being able to intuitively grasp both the position of atoms and ions and the geometric structure of the crystal.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Some molecules have a (chiral) structure that does not have mirror symmetry. For example, optical isomers are typical examples. In order to understand chiral molecular structures such as optical isomers, it is necessary to make it easy to grasp the asymmetry, but the conventional atomic position model can construct the structure itself, but the asymmetry is clear. There is a problem that it cannot be expressed.
In addition, although the crystal model of the skeleton structure can show the geometric structure of the crystal along with the arrangement of individual atoms and ions, the position of the atoms and ions is indicated by the center position and the vertex position of the skeleton structure. Therefore, since atoms and ions cannot be represented by substantial shapes, the types of atoms and ions cannot be indicated only by their shapes. For this reason, if only a macroscopic understanding of the crystal structure is required, even such a model can be expected to have a sufficient effect, but the molecular structure that does not have mirror symmetry, for example, the structural difference of optical isomers. There is a problem that it is difficult to grasp.
[0005]
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, the problem is that in the molecular structure model of the skeleton structure, the molecular structure that does not have mirror symmetry by indirectly indicating the type of atom, molecule or atomic group The purpose is to provide a model that can clearly grasp the structural features of the model.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the molecular structure model of the present invention is commonly connected at a central point, and a plurality of plate-like portions arranged around the central point are connected to each other by crossing lines, The outer edge of the plate-shaped part forms a ridge line and the ridge lines are connected to each other to form a vertex, the ridge line corresponds to a ridge line between each face of the polyhedron, and the vertex is a vertex of the polyhedron A molecular structure model having a skeleton structure configured to correspond to: at least a part of the central point and the apex represents a position of an atom, an ion, or an atomic group, and at least the intersection line and the edge line some represents a bond between atoms or ions or atomic group, the plurality of the plate-shaped portion, indicated by the type or the ridge of the atomic or ionic or atomic group represented by the vertex Said include the plate-like portion having a different color tone from each other depending on the type of binding, the sequence of the plurality of plate-like portions of the color tone in the skeleton structure as shown mirror symmetry having no chiral conformation Of the atoms, ions, or atomic groups indicated by the vertices so that combinations of color tones of the plurality of plate-like portions constituting the vertices corresponding to different types of atoms, ions, or atomic groups are different from each other. The skeleton structure represents a chiral molecular structure having no mirror symmetry when the type and the combination of color tones of the plurality of plate-like portions constituting the vertex are associated with each other .
[0007]
According to the present invention, a plurality of plate-like portions having different colors according to the types of atoms or ions or atomic groups indicated by the apexes show a plurality of molecular structures having no mirror symmetry. Differences in the arrangement mode of atoms or ions or atomic groups between models can be distinguished from each other by the arrangement mode of the color tone of the plate-like portion. Further, since the to be shown by combination of color tone between a plurality of plate-like portions constituting the vertices sequence differences embodiment of atomic or ionic or atomic group corresponding thereto, atom or ion indicated some vertices Alternatively, it is possible to specify the type of atomic group relatively easily, and it is only necessary to change the color tone for each plate-like portion, and the model production is not unnecessarily complicated.
[0008]
In the present invention, the skeleton structure is a tetrahedral skeleton structure, and the plurality of vertices are constituted by the three plate-like portions, and the types of atoms or ions or atomic groups indicated by the vertices constitute the vertices. It is preferable that the three color combinations of the plate-like portions correspond to each other. According to this means, various kinds of molecular structures such as amino acids can be obtained by the type of atom or ion or atomic group indicated by the vertex corresponding to the combination of the color tones of the three plate-like portions constituting the vertex. Can be expressed easily.
[0009]
In the present invention, in the skeleton structure, the vertex formed at the outer edge of the surface region in the surface region composed of the surfaces of the plurality of plate-like portions surrounded by three or more ridgelines with the center point as the center It is preferable that the kind of atom or ion or atomic group indicated by the above corresponds to the color tone combination of the two plate-like portions in the surface region constituting the vertex. According to this means, the type of atom or ion or atomic group indicated by the vertex formed at the outer edge of the surface region surrounded by three or more ridgelines surrounding the center point is the surface constituting the vertex. An atom or ion or atom indicated by each vertex formed at the outer edge of the surface region in a state where the surface region can be seen from a certain orientation by corresponding to a combination of color tones of two plate-like portions in the region Since the kind of group can be specified, the arrangement | sequence aspect of molecular structure can be understood more easily.
[0010]
In this invention, it is preferable that the said skeleton structure is connected with another structure part in at least any one of the said center point, the said vertex, and the said ridgeline. Here, the other structural portion may have a structure corresponding to the above skeleton structure, or may have a structure not corresponding to the above skeleton structure.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment] Next, an embodiment of a molecular structure model according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 illustrates a molecular structure model for representing an amino acid according to the present embodiment. FIG. 1 (a) is a chemical structural formula showing the basic structure of an amino acid, with respect to a central carbon atom ( Cα ) 11, a hydrogen atom (H) 12, an amino group (NH 2 ) 13, a carboxyl group (COOH). 14 and side chain (R) 15 are bonded. 20 types of amino acids that can exist in the body (hydrophobic amino acids alanine, valine, phenylalanine, isoleucine, leucine, proline, methionine, charged amino acids aspartic acid, glutamic acid, lysine, polar amino acids serine, threonine, Tyrosine, cysteine, asparagine, glutamine, arginine, glycine having the simplest structure), and these amino acids differ only in the structure of the side chain R and have the same basic structure. For amino acids, a chiral molecular structure without mirror symmetry is important.
[0013]
The molecular structure model of this embodiment is shown in FIGS. FIGS. 1B to 1D show states in which the same molecular structure model is viewed from different directions. This embodiment has a regular tetrahedral skeleton structure. The regular tetrahedron skeleton structure includes six isosceles triangular plate-like portions B 1 to B 6 sharing the center point CT. The four vertices P 1 to P 4 of this structure are each constituted by three plate-like portions. In this model, 12 intersecting lines extending from the center point CT to the vertices P 1 to P 4 are formed, and 6 ridge lines are formed between the vertices P 1 to P 4 .
[0014]
In this model, the front and back surfaces of the plate-like portions B 1 , B 2 and B 3 are both in a first color tone (for example, purple), and the front and back surfaces of the plate-like portion B 4 are in a second color tone (for example, yellow). front and back surfaces of the Jo portion B 5 to the third color (e.g. red), the front and back surfaces of the plate-like portion B 6 in the fourth color (e.g. blue), are colored respectively.
[0015]
The center point CT indicates the
[0016]
Thus, in this model, all vertices P 1 plate portion is a first color indicates a
[0017]
In the present embodiment, the model indicates amino acids, and in particular, since the structure of the
[0018]
FIGS. 2A and 2B show models representing optical isomers in specific amino acids. Amino acids have two optical isomers, L-type and D-type. FIG. 2A shows a clock around the
[0019]
In the model of this embodiment, when explaining the structural difference between the L-type amino acid and the D-type amino acid, the L-type model shown in FIG. a D-type model shown in both the plate portion B 4, B 5 and the surface area of the B 6 (the area surrounded by the three ridge lines connecting the three vertices P 2 to P 4 each other) It may be shown side by side in a visually recognizable posture. By doing so, it can be seen at a glance that the L-type model and the D-type model are arranged in different orders around the central point CT indicating the central carbon atom in the color of the three plate-like portions. .
[0020]
Second Embodiment Next, a protein molecular structure model constructed on the basis of the above-described amino acid molecular structure model will be described. As is well known, a protein is formed by binding a plurality of amino acids through the peptide bond S shown in FIG. Although it is extremely difficult to explain the protein with the conventional model, as shown in FIG. 3B, the apex of the tetrahedral
[0021]
In order to realize the above structure, for example, a flexible body such as a string or a wire is introduced into the plate-shaped portions of the tetrahedral
[0022]
According to this model, it is also possible to represent a secondary structure of a protein generated by hydrogen bonding (a three-dimensional structure connected to a chain), such as an α-helix or β sheet.
[0023]
[Third Embodiment] Next, a molecular structure model of tartaric acid will be described. Tartaric acid also has a chiral molecular structure with no mirror symmetry. The structure shown in FIG. 4A is called D (−)-tartaric acid, and the structure shown in FIG. 4B is called L (+)-tartaric acid. In addition, what is shown in FIG. 4 (c) is called meso-tartaric acid, and the achiral type molecular structure with mirror symmetry is formed as a whole by making a pair of chiral type structural parts. is there. Among these, D type and L type are optical isomers. The connecting arm shown in each figure represents that the narrower side protrudes below the page.
[0024]
This model is as shown in FIG. 4 (d), and a slightly vertically long (long in the vertical direction in the figure) same-shaped tetrahedral skeleton structure is turned upside down and rotated 60 degrees around the vertical axis. It has a structure that is combined in a posture. The upper tetrahedral
[0025]
Also in this model, the plate-like parts B 1 , B 2 and B 3 are colored in mutually different colors, and the plate-like parts D 1 , D 2 and D 3 are also colored in mutually different colors. Yes. Therefore, the hydrogen atom, hydroxyl group, and carboxyl group bonded to the central carbon atom indicated by the center point CT 1 are distinguished by combinations of different color tones in two different plate-like portions of the plate-like portions B 1 , B 2, and B 3. It is possible to show by vertices P 1 to P 3 where the two plate-like parts are connected. Further, the hydrogen atom, hydroxyl group and carboxyl group bonded to the central carbon atom indicated by the center point CT2 can be distinguished by combinations of different color tones in two different plate-like portions among the plate-like portions D 1 , D 2 and D 3. Are indicated by vertices Q 1 to Q 3 to which the two plate-like portions are connected.
[0026]
Therefore, the three types of tartaric acid shown in FIGS. 4A to 4C have the color tones of the plate-like portions B 1 to B 3 and D 1 to D 3 , respectively, according to the structural model shown in FIG. 4D. Anything can be expressed simply by changing the arrangement, and can be clearly distinguished from each other. By using this model, the structures of the above three kinds of tartaric acid can be explained very easily, and the explained side can be intuitively understood. In particular, by explaining the three types of models so as to show the surface region of the upper end surface where the three plate-like portions B 1 to B 3 are arranged and the surface region of the lower end surface where the plate-like portions D 1 to D 3 are arranged. Can easily show the differences between the three models.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the plate-like portions having different color tones according to the types of atoms or ions or atomic groups indicated by the vertices are included , thereby providing mirror symmetry. Differences in the arrangement of atoms, ions, or atomic groups among models showing a plurality of molecular structures that are not allowed to be distinguished from each other can be distinguished from each other by a combination of color tones of the plate-like portion. Also, since the as atomic or ionic or atomic group is shown by the different color tones among a plurality of plate-like portions constituting the vertices corresponding thereto, it is only changing the color tone for each plate-like portion, model production Is not complicated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a chemical structural formula (a) showing the structure of an amino acid expressed in the first embodiment of the molecular structure model according to the present invention, and the appearance of the first embodiment viewed from three directions. It is a perspective view (b)-(d).
FIG. 2 is a perspective view (a) and (b) showing two optical isomers of amino acids according to the first embodiment.
FIG. 3 is a chemical structural formula (a) showing the structure of a protein expressed in the second embodiment of the molecular structure model according to the present invention and a perspective view (b) showing the appearance of the second embodiment.
FIG. 4 is a perspective view showing chemical structural formulas (a) to (c) showing the structures of three kinds of tartaric acid expressed in the third embodiment of the molecular structure model according to the present invention and the appearance of the third embodiment. (D).
[Explanation of symbols]
10
Claims (4)
前記中心点及び前記頂点の少なくとも一部が原子若しくはイオン又は原子団の位置を表現し、前記交差線及び前記稜線の少なくとも一部が原子若しくはイオン又は原子団の間の結合を示し、
複数の前記板状部には、前記頂点によって示される原子若しくはイオン又は原子団の種類或いは前記稜線によって示される結合の種類に応じて、相互に異なる色調を備えた前記板状部が含まれ、
前記スケルトン構造において前記複数の板状部の色調の配列が鏡面対称性のないキラルな立体構造を示すように構成され、
異なる前記原子若しくはイオン又は原子団の種類に対応する前記頂点を構成する複数の前記板状部の色調の組み合わせが相互に異なるように、前記頂点によって示される原子若しくはイオン又は原子団の種類と、当該頂点を構成する複数の前記板状部の色調の組み合わせとが相互に対応づけられたとき、前記スケルトン構造が鏡面対称性のないキラルな分子構造を表すことを特徴とする分子構造モデル。A plurality of plate-like portions connected in common at the center point and connected around each other by cross lines, and the outer edges of the plate-like portions form ridge lines and the ridge lines are mutually connected Are connected to each other to form vertices, the ridge line corresponds to the ridge line between each face of the polyhedron, and the molecular structure model has a skeleton structure configured to correspond to the vertex of the polyhedron Because
At least a part of the center point and the apex represents a position of an atom or ion or an atomic group, and at least a part of the intersecting line and the ridge line represents a bond between the atom, the ion or the atomic group;
The plurality of plate-like portions include the plate-like portions having different colors depending on the type of atom or ion or atomic group indicated by the vertex or the type of bond indicated by the ridgeline ,
In the skeleton structure, the arrangement of color tones of the plurality of plate-like parts is configured to show a chiral three-dimensional structure having no mirror symmetry,
The types of atoms, ions, or atomic groups indicated by the vertices so that combinations of color tones of the plurality of plate-like portions constituting the vertices corresponding to different types of the atoms, ions, or atomic groups are different from each other; A molecular structure model in which the skeleton structure represents a chiral molecular structure having no mirror symmetry when a plurality of combinations of color tones of the plate-like portions constituting the vertex are associated with each other .
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