Smocza rodzina: nauka dziedziczenia zgodnie z prawami Mendla Teach article

Tłumaczenie Karolina Ciosek. Dziedziczenie według praw Mendla może być niełatwym tematem do nauczania, jednak zapadające w pamięć ćwiczenie o rozmnażaniu smoków, przygotowana przez Pat Tellinghuisen, Jennifer Sexton i Rachael Shevin, czyni go łatwiejszym do zrozumienia i…

Zdjęcie dzięki uprzejmości
julos / iStockphoto

Smoki wprawdzie są mitycznymi stworzeniami, ale nadal mogą być ciekawym obiektem do nauki dziedziczenia mendlowskiego. W tym ćwiczeniu, uczniowie będą „tworzyć” małe smoki na podstawie papierowych chromosomów określających ich genotyp i fenotyp.

Ćwiczenie było testowane na grupie uczniów w wieku 12-13 lat i trwało zazwyczaj 1 godzinę lekcyjną – około 45 do 60 minut.

Materiały

Dla całej klasy

  • Model DNA
  • Rysunek chromosomu

Dla każdego ucznia

  • Zestaw pasków w dwóch kolorach obrazujących chromosomy (14 różowych pasków dla matki i 14 niebieskich pasków dla ojca)
  • Karta pracy dla ucznia
  • Kredki (w przynajmniej czterech kolorach)

Wzory papierowych pasków chromosomów, tabele 1-3 z karty pracy, kartę pracy i szablon smoka można pobrać ze strony internetowej magazynu Science in Schoolw1.

Procedura

Na podstawie poniższych informacji, wprowadź uczniów w historię o smokach i w ćwiczenie. Następnie rozdaj materiały i pozwól uczniom pracować zgodnie z instrukcją z karty pracy. Tabele 1-3 można pobrać ze strony internetowej magazynu Science in Schoolw1.

Wprowadzenie

Smoki to ciekawe stworzenia. Co zdumiewające, genetycznie są bardzo podobne do ludzi – a nawet świnek morskich. Wiele szkół hoduje świnki morskie, a czy nie byłoby bardziej fascynujące trzymać stado smoków? Niestety smoki są bardzo drogie, dlatego szkoła mogła sobie pozwolić tylko na dwa – różnej płci. Celem tego ćwiczenia jest określenie, jakie rodzaje smoków moglibyście mieć w swoim stadzie, kiedy (lub jeśli) wasze dwa smoki zdecydują połączyć się w parę.

Jak DNA jest upakowane w
chromosomach (skala nie jest
zachowana). Kliknij na
obrazek aby powiększyć

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Darryl Leja, NHGRI / NIH

Podstawy dla uczniów

Każda komórka we wszystkich żywych organizmach zawiera informację dziedziczną zapisaną w cząsteczkach zwanych kwasem dezoksyrybonukleinowym (DNA): pokaż uczniom model DNA. DNA jest niezwykle długą i cienką cząsteczką, która kiedy zwinie się w zwoje i ściśnie, zwana jest chromosomem. Każdy chromosom jest osobną cząsteczką DNA, zatem komórka z ośmioma chromosomami ma osiem długich cząsteczek DNA.

Gen jest fragmentem długiej cząsteczki DNA. Różne geny mogą być różnej długości a każdy gen zawiera informację o budowie poszczególnych polipeptydów w białkach. Białka można ogólnie podzielić na dwa różne typy: białka które biorą udział w reakcjach chemicznych w waszych organizmach (enzymy) i te, które są składnikami budulcowymi waszych ciał (białka budulcowe). To, jak organizm wygląda i funkcjonuje, jest rezultatem współdziałania obu typów tych białek.ative effect of both these types of protein.

Różne allele tego samego
genu (skala nie jest
zachowana)

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Nicola Graf

Każdy organizm, który ma „rodziców”, posiada parzystą liczbę chromosomów, ponieważ połowa chromosomów pochodzi od „ojca” a druga połowa pochodzi od „matki”. Na przykład, u roślin, ziarnko pyłku kwiatowego jest składową ojcowską, a zalążek jest składową matczyną. Te dwie komórki łączą się i tworzą jedną komórkę, która przekształci się w nasiono (potomka).

Ludzie posiadają 46 chromosomów, podzielonych na 23 pary. W każdej z 23 par, jeden chromosom jest od ojca a drugi od matki. Ponieważ chromosomy występują w parach, tak samo jest z genami, które są przecież fragmentami chromosomów. Jeden gen jest zlokalizowany na jednym chromosomie z pary; drugi gen jest zlokalizowany w tym samym miejscu na drugim chromosomie. „Para” genów jest roboczo nazywana „genem”, ponieważ oba człony pary kodują tę samą cechę. Dla każdego genu, mogą istnieć zróżnicowane jego formy – znane jako allele, ale każda osoba może mieć maksymalnie dwa allele (jeden od matki i drugi od ojca). Dwie kopie genu, które ma człowiek mogą być tymi samymi allelami, czyli być identyczne lub różnymi.

Nasze smoki mają 14 chromosomów w siedmiu parach, my będziemy zajmować się tylko jednym genem z każdej pary chromosomów. Będziemy badać siedem różnych cech (np. zdolność do ziania ogniem), każda z nich jest warunkowana przez jeden gen – mówimy, wtedy że taka cecha jest monogeniczna. Każdy z siedmiu genów ma dwa allele.

 

Karta pracy ucznia

Jeden zestaw 14 pasków reprezentuje chromosomy od mamy smoka (samica). Drugi zestaw, o innym kolorze, reprezentuje chromosomy taty smoka (samiec).

Na każdym pasku chromosomu jest litera – mała lub duża. Duże litery reprezentują allele dominujące, a małe litery reprezentują allele recesywne. Dana cecha kodowana jest przez parę liter. Jeśli w parze jest obecny przynajmniej jeden allel dominujący (duża litera), ujawni się cecha dominująca (np. zdolność smoka do ziania ogniem); cecha recesywna (np. brak zdolności do ziania ogniem) ujawni się tylko, jeśli smok będzie miał dwie kopie allelu recesywnego.

Litery kodują następujące cechy (patrz też tabela 3):

Szablon smoka
Zdjęcie dzięki uprzejmości
Nicola Graf
  1. Podziel chromosomy tak, aby pasowały parami pod względem długości i liter alfabetu. Powinieneś mieć siedem par chromosomów w każdym kolorze (niebieskie dla samca, różowe dla samicy).
    • F i f determinują zdolność smoka do ziania ogniem
    • M i m determinują liczbę palców u tylnej łapy
    • S i s determinują liczbę kolców na ogonie
    • T i t determinują kolor ogona
    • A i a determinują kolor tułowia
    • W i w determinują kolor skrzydeł
    • H i h determinują obecność lub brak rogu na głowie smoka.
  2. Weź najdłuższą parę chromosomów pochodzących od ojca (niebieskie) i najdłuższą parę chromosomów pochodzących od matki (różowe) i połóż je na biurku obrazkiem do dołu, tak żeby nie było widać liter.
  3. Nie odwracając chromosomów, wylosuj po jednym z każdego koloru i połóż je razem, aby utworzyły parę chromosomów dla małego smoka. Odłóż pozostałą parę chromosomów.
  4. Powtórz kroki 2 i 3 dla kolejnych chromosomów od najdłuższych do najkrótszych, aż będziesz miał siedem nowych par chromosomów, każda zawierająca jeden różowy i jeden niebieski pasek.
  5. Odwróć obrazkiem do góry siedem par chromosomów nowego, małego smoka. Dla każdej z par zapisz w tabeli 1 literę z niebieskiego chromosomu w kolumnie „Geny pochodzące od ojca” i literę z różowego chromosomu w kolumnie „Geny pochodzące od matki”. Upewnij się, że zapisujesz
  6. Odłóż chromosomy do właściwych woreczków.
  7. Zanotuj dla każdej cechy, jakie allele (litery) ma twój smok i wpisz je do drugiej kolumny w tabeli 2. Dla konkretnego genu odziedziczone dwa allele nazywamy genotypem (np. TT). Widoczne cechy danego osobnika (np. czerwony ogon) są nazywane fenotypem.
  8. Spójrz na tabelę 3, aby określić, które allele są dominujące lub recesywne dla każdej cechy, a następnie wpisz fenotyp twojego smoka do tabeli 2.
  9. Teraz jesteś gotowy, aby narysować twojego małego smoka: pokoloruj i dorysuj części ciała na szablonie smoka (szablon może być pobrany ze strony internetowej Science in Schoolw1). W tabeli 3 znajdziesz podpowiedzi, jak mogą wyglądać dodatkowe części ciała.

Geny pochodzące od ojca (niebieskie) Geny pochodzące od matki (różowe)
Tabela 1: Geny, które twój smok odziedziczył po rodzicach
   
   
   
   
   
   
   
Cecha Genotyp Fenotyp
Tabela 2: Genotyp i fenotyp twojego małego smoka
Zieje ogniem/Nie zieje ogniem (F/f)    
Palce u tylnych łap (M/m)    
Kolce na ogonie (S/s)    
Kolor ogona (T/t)    
Kolor skrzydła (W/w)    
Róg/brak rogu (H/h)    
Kolor tułowia (A/a)    
Genotyp Fenotyp  
Tabela 3: Przełożenie genotypu smoka na jego fenotyp
FF lub Ff Zieje ogniem

ff Nie zieje ogniem  
MM lub Mm Cztery palce u tylnych łap

mm Trzy palce u tylnych łap (wszystkie smoki mają przynajmniej 3 palce)

SS lub Ss Pięć kolców na ogonie  
ss Cztery kolce na ogonie (wszystkie smoki mają przynajmniej cztery kolce na ogonie)  
TT lub Tt Czerwony ogon  
tt Żółty ogon  
WW lub Ww Czerwone skrzydła  
ww Żółte skrzydła  
HH lub Hh Róg

hh Brak rogu

AA lub Aa Niebieski tułów i głowa  
aa Zielony tułów i głowa  

Analiza

  • Porównaj swojego smoka ze smokami pozostałych uczniów w kasie. Jakie różnice i podobieństwa widzisz?
  • Jak wytłumaczysz różnice, skoro wszystkie smoki miały tych samych rodziców?

Propozycje

Kodominacja

Aby wytłumaczyć pojęcie kodominacji, możesz rozbudować ćwiczenie. Zmień materiały dotyczące cechy warunkującej kolor tułowia (genotyp Aa) na następujący genotyp A/Ä/a, gdzie A i Ä są kodominujące i a jest allelem recesywnym:

Genotyp Fenotyp
Tabela 1a: Przełożenie genotypu smoka na fenotyp (poszerzenie o przykład kodominacji)
AA lub Aa Niebieski tułów i głowa
ÄÄ lub Äa Czarny tułów i głowa
Pasiasty czarno-niebieski tułów i głowa
aa Biały tułów i głowa
Cecha Genotyp Fenotyp
Tabela 2a: Genotyp i fenotyp twojego małego smoka (poszerzenie o przykład kodominacji)
Kolor tułowia (A/Ä/a)    

Będziesz musiał zastąpić paski chromosomów A/a dwoma innymi zestawami rodzicielskimi, aby osiągnąć potomstwo ze wszystkimi sześcioma możliwymi genotypami. Połowa klasy powinna otrzymać zestaw 1 a druga połowa zestaw 2.

Inne propozycje

Zamiast rysować części ciała smoka, uczniowie mogą sami stworzyć inne mityczne stworzenia lub nawet je zbudować z cukierków „pianek” i szpilek Soderberg, 1992).

Podziękowania

Ćwiczenie powstało na podstawie pomysłu Patti Soderberg, zaadaptowane za zgodą The Science Teacher (zobacz Soderberg, 1992). Jej lekcja została zaadaptowana przez autorów. Podziękowania za stworzenie pasków chromosomów, włączając przykład z kodominacją, należy się Nancy Clarkw2 I Marlene Rau, redaktorki Science in School.

Download

Download this article as a PDF

References

  • Soderberg P (1992) Marshmallow meiosis. The Science Teacher 59(8): 28-31.
    • Artykuł może być bezpłatnie pobrany tutaj, dzięki uprzejmości The

Web References

Resources

Author(s)

Patricia Tellinghuisen jest dyrektorem Vanderbilt Student Volunteers for Science (VSVS)w3 I doradcą na Vanderbilt University, Nashville, Tennessee, USA. Jennifer Sexton i Rachael Shevin byli studenckimi asystentami laboratoryjnymi na VSVS.


Review

Jako nauczycielka w szkole średniej, nigdy nie spotkałam się z pomysłem, aby uczyć genetyki na przykładzie mitycznych stworzeń. Mimo mojego początkowego zdziwienia, uświadomiłam sobie, że nauka na podstawie genetyki smoków była idealnie spójna z faktami naukowymi… i była naprawdę dobrą zabawą. Pomysł, aby losowo wybierać geny i określać warunkujące je cechy u małych smoków, jest jednocześnie błyskotliwy i skuteczny.

Nawet jeśli one nie są prawdziwe, smoki mogą pomóc zwiększyć zainteresowanie tematem, który generalnie uchodzi za nudny (przynajmniej u uczniów) oraz oddawać naukową koncepcję tak samo dobrze, jak prawdziwe organizmy np. groszek Mendla.

Polecam ten artykuł nauczycielom biologii szkół podstawowych i gimnazjalnych pragnących przedstawić podstawy genetyki mendlowskiej (geny, allele, genotyp i fenotyp, dominacja, mejoza i krzyżowanie) w nowy i zabawny sposób. Ćwiczenie może być wykonywane w klasie w bardzo prosty sposób, właściwie bez potrzeby dodatkowego sprzętu.

Przykładowe pytania sprawdzające:

  1. Smoki mają:
    1. siedem chromosomów
    2. siedem genów
    3. siedem par chromosomów
    4. siedem alleli.
  2. Kiedy krzyżujesz (rozmnażasz) smoki, liczba chromosomów potomka:
    1. jest o połowę mniejsza
    2. pozostaje taka sama
    3. jest podwojona
    4. zależy od ich płci.

Giulia Realdon, Italy




License

CC-BY-NC-SA