φωσφορική ομάδα Βασική μονάδα: δεοξυριβονουκλεοτίδιο: δεοξυριβόζη + φωσφορικό οξύ + αζωτούχος βάση

Transcript

1 5. ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΚΑΙ ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ 5.2 Η ροή της γενετικής πληροφορίας (σελ. 99) Μοντέλο DNA Απομόνωση νουκλεϊκών οξέων (ΕΚΦΕ Άσκηση 10 σελ. 43) DNA: αποθήκευση, ροή και έκφραση γενετικής πληροφορίας Γενετικό υλικό: DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ), RNA (ριβονουκλειϊκό οξύ) Δομή DNA: Δομικά Υλικά: δεοξυριβόζη (σάκχαρο) αδενίνη θυμίνη αζωτούχες βάσεις κυτοσίνη γουανίνη φωσφορική ομάδα Βασική μονάδα: δεοξυριβονουκλεοτίδιο: δεοξυριβόζη + φωσφορικό οξύ + αζωτούχος βάση Σχηματίζουν αλυσίδες με : σκελετό: δεοξυριβόζη + φωσφορική ομάδα Διπλή έλικα: συμπληρωματικότητα βάσεων: αδενίνη - θυμίνη κυτοσίνη γουανίνη Μοντέλο διπλής έλικας: 2 αλυσίδες αντιπαράλληλες Δομή RNA: Δομικά Υλικά: ριβόζη (σάκχαρο) αδενίνη ουρακίλη κυτοσίνη γουανίνη αζωτούχες βάσεις Βασική μονάδα: ριβονουκλεοτίδιο ριβόζη + φωσφορικό οξύ + αζωτούχος βάση Σχηματίζουν αλυσίδες με : σκελετό: ριβόζη + φωσφορική ομάδα Σύγκριση DNA RNA: Μονόκλωνο - m/t/rrna (Κατασκευή μοντέλου DNA) Μουσική και DNA (ήχος + Δραστηριότητα 4 σελ. 71 ΤΕ) Πληροφορίες ΑΤΕ Ζωή Ασκήσεις 1,2,3 σελ. 102 ΣΒ - Άσκηση 4 σελ. 102 ΣΒ

2 Διαδικασία αντιγραφής: Το DNA αυτοδιπλασιάζεται (πριν την ΚΔ ώστε οι γενετικές πληροφορίες να διαμοιραστούν στα θυγατρικά κύτταρα) 1. ανοίγουν οι δύο έλικες του DNA 2. συμπληρωματικότητα βάσεων καλούπι η μητρική αλυσίδα για σχηματισμό συμπληρωματικού της αντιγράφου (προκύπτουν 2 δίκλωνα μόρια DNA πανομοιότυπα μεταξύ τους και με το μητρικό) Διαδικασία μεταγραφής: Το DNA δίνει τις εντολές για τη σύνθεση πρωτεϊνών (σειρά αμινοξέων) που είναι υπεύθυνες για όλες τις λειτουργίες. Γλωσσική Δραστηριότητα: φτιάξτε λέξεις με τα γράμματα α, ε, ι, ν. Τι είναι αυτό που τις διαφοροποιεί; (Η σειρά-αλληλουχία των γραμμάτων) Γονίδιο: συγκεκριμένη αλληλουχία βάσεων του DNA που φέρει την πληροφορία για το σχηματισμό μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας (κάθε τμήμα του DNA που έχει την ικανότητα να μεταγραφεί) = στοιχειώδης φυσική και λειτουργική μονάδα της κληρονομικότητας που μεταβιβάζεται από τους γονείς στα παιδιά τους. 1. αγγελιοφόρος RNA (mrna) [σύνθεση με μεταγραφή και t/rrna] 2. συμπληρωματικότητα βάσεων καλούπι η μητρική αλυσίδα για σχηματισμό συμπληρωματικού της αντιγράφου Προσοχή!: αδενίνη ουρακίλη DNA που δε μεταγράφεται junk DNA Διαδικασία μετάφρασης (πρωτεϊνοσύνθεση): ενδοπλασματικό δίκτυο - Golgi ριβόσωμα (rrna) trna πολυπεπτιδική αλυσίδα πρωτεΐνη αμινοξέα DNA στον πυρήνα RNA στο κυτταρόπλασμα DNA Μετάφραση mrna To mrna εγκαταλείπει τον πυρήνα Πυρήνας Πολυπεπτίδιο trna αμινοξύ Το ριβόσωμα κυλάει κατά μήκος του mrna διαβάζοντας τον κώδικα τριπλέτας Μετάφραση

3 Οι διαδικασίες της αντιγραφής, της μεταγραφής και της μετάφρασης γίνονται με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων και συνοψίζονται στο Κεντρικό Δόγμα της Βιολογίας: αντιγραφή μεταγραφή μετάφραση DNA mrna πρωτεΐνη (Η ροή της Γενετικής πληροφορίας) Δραστηριότητα 2 σελ. 65 ΤΕ Δραστηριότητα 3 σελ. 67 ΤΕ Άρθρο: το RNA αποφασίζει 5.6 Μεταλλάξεις (σελ. 111) Αιφνίδιες, κληρονομήσιμες αλλαγές του γενετικού υλικού (τροποποιείται η κωδικοποιημένη πληροφορία) τυχαία μεταλλαξογόνοι παράγοντες ακτινοβολίες χημικές ουσίες Γονιδιακές μεταλλάξεις: εξαδακτυλία, αλφισμός (μη παραγωγή μελανίνης), μεσογειακή αναιμία Αλλαγή αριθμού χρωμοσωμάτων δεν προκαλούν πάντα ασθένειες, αυξάνουν και γενετική ποικιλότητα. Άρθρα solarium ποντίκια

4 Nucleotides for Nine Students or Pairs of Students

5

6

7

8 Ονοματεπώνυμο: Μεταγράψτε το παρακάτω γονίδιο σε mrna [η πληροφορία περιέχεται στην πρώτη αλυσίδα του DNA]: TAC TAG GGC CTG CCA ATA ATG GCA ACG TGA CAT GAG ATG ATC CCG GAC GGT TAT TAC CGT TGC ACT GTA CTC Η σύνθεση των πρωτεϊνών γίνεται στα... του κυττάρου, ενώ το DNA βρίσκεται αποθηκευμένο στο/η(ν)... στα ευκαρυωτικά κύτταρα. Η διαδικασία με την οποία δημιουργείται RNA με καλούπι μια αλυσίδα DNA ονομάζεται... Το...RNA μεταφέρει τη γενετική πληροφορία από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα. Συμπληρώστε τα κενά στο παρακάτω διάγραμμα χρησιμοποιώντας τους παρακάτω όρους: trna, αμινοξύ, πρωτεΐνη, mrna ριβόσωμα

9 Ονοματεπώνυμο Ημερομηνία Μεταγραφή - Μετάφραση Μεταγραφή Το RNA (Ribonucleic Acid) είναι παρόμοιο δομικά με το DNA. Το RNA συνήθως είναι μονόκλωνο (και όχι δίκλωνο όπως το DNA). Περιέχει τις ίδιες αζωτούχες βάσεις, αδενίνη, γουανίνη και κυτοσίνη με εξαίρεση τη θυμίνη, η οποία δε βρίσκεται στο RNA, τη θέση της παίρνει η ουρακίλη. Η μεταγραφή είναι η διαδικασία με την οποία το RNA παρασκευάζεται με καλούπι το DNA. Πραγματοποιείται στον πυρήνα. Γράψτε στο κουτί με το x στο εσωτερικό του που βρίσκεται κοντά στον πυρήνα τη λέξη «ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ» και στη συνέχεια χρωματίστε τις βάσεις στηριζόμενοι τον παρακάτω οδηγό: Θυμίνη = πορτοκαλί αδενίνη = σκούρο πράσινο γουανίνη = μωβ κυτοσίνη = κίτρινο ουρακίλη = καφέ Χρωματίστε την αλυσίδα του DNA σκούρο μπλε (D) και την αλυσίδα του RNA θαλασσί (R). Χρωματίστε την πυρηνική μεμβράνη (E) γκρι. Μετάφραση Η μετάφραση λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα, και ειδικότερα στα ριβοσώματα. Το mrna που έχει σχηματιστεί στον πυρήνα ταξιδεύει προς το ριβόσωμα μεταφέροντας το μήνυμα του DNA. Στο ριβόσωμα, το μήνυμα θα μεταφραστεί σε αλληλουχία αμινοξέων. Χρωματίστε το ριβόσωμα ανοιχτό πράσινο (Y) και παρατηρήστε πως η αλυσίδα του RNA περνάει μέσα από το ριβόσωμα και πως συγκεντρώνονται τα αμινοξέα. Η αλυσίδα του RNA στην θα χρωματιστεί κι εδώ θαλασσιά. Γράψτε στο κουτί με το x στο εσωτερικό του που βρίσκεται στην περιοχή της μετάφρασης τη λέξη «ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ». Σημαντικός στη διαδικασία της μετάφρασης είναι και ένας άλλος τύπος RNA το Transfer RNA (μεταφορικό) (F) το οποίο μεταφέρει τα αμινοξέα στο ριβόσωμα. Χρωματίστε κόκκινα τα trna. Ένα trna έχει δύο σημαντικές περιοχές. Το αντικωδικόνιο, που είναι συμπληρωματικό με το κωδικόνιο στην αλυσίδα του RNA. Τα κωδικόνια είναι τριπλέτες βάσεων που κωδικοποιούν ένα αμινοξύ. Μην ξεχάσετε να χρωματίσετε τις βάσεις των αντικωδικόνιων! Στην κορυφή των trna βρίσκονται τα αμινοξέα. Υπάρχουν 20 αμινοξέα που μπορούν να συνδυαστούν για να φτιάξουν κάθε είδος φυσικής πρωτεΐνης, όπως για παράδειγμα τα ένζυμα.,κάθε trna συνδέεται με ένα διαφορετικό αμινοξύ. Χρωματίστε όλα τα αμινοξέα (M) ροζ. Ερωτήσεις: 1. Πόσα είδη βάσεων συναντάμε στο DNA; 2. Ποια αζωτούχος βάση υπάρχει στο RNA αλλά όχι στο DNA; 3. Πόσες βάσεις αποτελούν ένα κωδικόνιο; Ένα αντικωδικόνιο; 4. Πόσα αμινοξέα συνδέονται σε κάθε trna; 5. Η μεταγραφή πραγματοποιείται στον ; ενώ η μετάφραση στα. 6. Η διαδικασία παραγωγής RNA από DNA ονομάζεται 7. Η διαδικασία σχηματισμού μιας πρωτεΐνης με οδηγό το RNA ονομάζεται 8. Περιγράψτε δύο διαφορές μεταξύ του RNA και του DNA:

10 ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ κυτταρόπλασμα πυρήνας

11 Α. Κώδικας Morse A.- I.. Ρ.-. B -... K -.- Σ... Γ --. Λ.-.. T - Δ -.. M -- Y -.-- E. N -. Φ..-. Ζ -.. Ξ -..- X ---- H... O --- Ψ --.- Θ -.-. Π.--. Ω.-- Τι λέει το κρυπτογραφημένο μήνυμα; ! Β. Ο Γιώργος και η Δήμητρα θέλουν να γράψουν μια εργασία για το σχολείο τους αλλά έχει χαλάσει το πληκτρολόγιο του υπολογιστή τους. Τα γράμματα δεν εμφανίζονται ενώ από τους αριθμούς λειτουργούν μόνο οι 4 πρώτοι δηλαδή το 1,2,3,4 και τα σύμβολα «-» και το «;». Δεν έχουν τη δυνατότητα να αγοράσουν νέο πληκτρολόγιο γι' αυτό αποφάσισαν να προχωρήσουν την εργασία τους χρησιμοποιώντας μόνο τους 4 αριθμούς. Σκέφτηκαν να φτιάξουν ένα κώδικα με τον οποίο θα επικοινωνούσαν και θα αντιστοιχούσαν κάθε γράμμα του αλφαβήτου με κάποιο συνδυασμό των 4 αριθμών. Μπορείτε να τους βοηθήσετε; Τι θα κάνατε εσείς σε αντίστοιχη περίπτωση; Όταν χρησιμοποιούσαν τους αριθμούς ανά έναν ή ανά δύο διαπίστωναν ότι οι συνδυασμοί δεν έφταναν και για τα 24 γράμματα του αλφαβήτου. Στο τέλος αποφάσισαν να αντιστοιχήσουν κάθε γράμμα με 3 αριθμούς. Ο κώδικας που έφτιαξαν ήταν ο παρακάτω: Α=111 Η=114 Ν=334 Τ=313 Β=222 Θ=221 Ξ=441 Υ=414 Γ=333 Ι=223 Ο=442 Φ=131 Δ=444 Κ=224 Π=443 Χ=232 Ε=112 Λ=331 Ρ=121 Ψ=434 Ζ=113 Μ=332 Σ=212 Ω=323 Έτσι όταν ήθελαν να γράψουν τη λέξη «γεια σου» έγραφαν: Χρησιμοποιώντας τους αριθμούς 1,2,3, και 4 και σύμφωνα με τον κώδικα του Γιώργου και της Δήμητρας να γράψετε και να δώσετε στο συμμαθητή σας μία ερώτηση κωδικοποιημένη. Μετά, ο κάθε ένας από εσάς αφού αποκωδικοποιήσει την ερώτηση που θα πάρει, να δώσει την απάντηση στο συμμαθητή του πάλι με τον ίδιο τρόπο.

12 Πρώτο γράμμα Τρίτο γράμμα Γενετικός Κώδικας Βήμα #1: Μεταγραφή DNA RNA A U T A C G G C Για παράδειγμα: DNA (κωδική η πάνω αλυσίδα) A C A T T T T C T G A C T T C T G T A A A A G A C T G A A G Γίνεται RNA U G U A A A A G A C U G A A G Βήμα #2: Μετάφραση RNA Πρωτεΐνη (αλυσίδα αμινοξέων) U C A G Δεύτερο Γράμμα U C A G UUU Φαινυλαλανί UCU UAU Τυροσίνη (Ν) UGU UUC νη (Δ) UCC UAC UGC Κυστεΐνη (Μ) C Σερίνη UUA UCA UAA UGA Λήξη (Η) A UUG UCG UAG Λήξη UGG Τρυπτοφάνη G (Τ) CUU Λευκίνη (Ι) CCU CAU Ιστιδίνη (Α) CGU CUC CCC CAC CGC C Προλίνη Αργινίνη (Ρ) CUA CCA CAA Γλουταμίνη CGA (Θ) A CUG CCG CAG (Ξ) CGG G AUU ACU AAU Ασπαραγίνη AGU U AUC Ισολευκίνη ACC AAC (Π) AGC Σερίνη (Η) C (Β) Θρεονίν AUA ACA AAA AGA η (Κ) A AUG Μεθειονίνη ACG AAG Λυσίνη (Ο) AGG Αργινίνη (Ρ) G (Ε) GUU GCU GAU Ασπαρτικό οξύ GGU U GUC GCC GAC (Σ) GGC C Βαλίνη (Ζ) Αλανίνη Γλυκίνη (Φ) GUA GCA GAA Γλουταμινικό GGA (Γ) A GUG GCG GAG οξύ (Λ) GGG G U U Για παράδειγμα: RNA U G U A A A A G A C U G A A G Γίνεται πρωτεΐνη Μ Ο Ρ Ι Ο Τι λέει αυτό το κρυπτογραφημένο μήνυμα; T A A G A A T T T C T T T T C C G T G A C G T A A T T C T T A A A G A A A A G G C A C T G C A T

13 Πρώτο γράμμα Τρίτο γράμμα Ονοματεπώνυμο: Το DNA, το RNA, και οι Snorks Εισαγωγή: Σε αυτή την προσομοίωση, θα εξετάσετε την αλληλουχία του DNA ενός φανταστικού οργανισμού, του Snork. Οι Snork ανακαλύφθηκαν στον πλανήτη Dee Enae σε ένα μακρινό ηλιακό σύστημα. Οι Snork έχουν μόλις ένα χρωμόσωμα στο οποίο βρίσκονται 10 γονίδια, είναι επομένως (απλοειδείς/διπλοειδείς) οργανισμοί. Ο σκοπός σας είναι να αναλύσετε τα γονίδια του DNA ενός από τους τέσσερις Snork και να προσδιορίσετε τα χαρακτηριστικά του οργανισμού. Και για το τέλος αφήσαμε το δημιουργικό κομμάτι: ζωγραφίστε τον Snork! Για να απλοποιήσουμε τη διαδικασία, οι αλληλουχίες των γονιδίων είναι πολύ μικρότερες σε σχέση με αυτές στα πραγματικά γονίδια των ζωντανών οργανισμών. Κάθε γονίδιο έχει δύο αλληλόμορφα. Αλληλόμορφα Αλληλουχία αμινοξέων Περιγραφή Γονίδιο 1 κάλυψη σώματος val - ser - leu χωρίς τρίχωμα val - ser - lys τριχωτό Γονίδιο 2 τύπος σώματος tyr - pro - glu - glu - lys τροφαντό val - pro - thr - glu - lys αδύνατο Γονίδιο 3 - πόδια leu - leu - leu - pro 3 πόδια leu - leu - ser - ala 2 πόδια Γονίδιο 4 σχήμα κεφαλιού ala - val - val στρογγυλό val - ala - ala τετράγωνο Γονίδιο 5 - ουρά his - ile με ουρά his - his χωρίς ουρά Γονίδιο 6 χρωστική σώματος ser - pro - val μπλε χρωστική (δέρμα/μαλλιά) val - phe - tyr κόκκινη χρωστική Γονίδιο 7 - μάτια asp - ile - leu - leu - pro - thre μικρά σχιστά μάτια asp - ile - pro - pro - pro - thre μεγάλα στρογγυλά μάτια Γονίδιο 8 - στόμα val - asp - asp - ala κυκλικό στόμα asp - asp - asp - ala ορθογώνιο στόμα Γονίδιο 9 - αυτιά phe - ser - gly μυτερά αυτιά phe - phe - gly καμπυλωτά αυτιά Γονίδιο 10 - χέρια arg - tyr - cys - lys μακριά χέρια σα μακαρόνια arg - arg - asp - thre κοντά και χοντρά χέρια Χρησιμοποιείστε τον γενετικό κώδικα: Δεύτερο Γράμμα U C A G UUU phe UCU UAU tyr UGU U U UUC UCC UAC UGC cys C UUA UCA ser UAA UGA Λήξη A UUG UCG UAG Λήξη UGG trp G CUU CCU CAU his CGU U C CUC leu CCC CAC CGC C CUA CCA pro CAA gln CGA arg A CUG CCG CAG CGG G AUU ACU AAU asn AGU U A AUC ile ACC AAC AGC ser C AUA ACA thre AAA AGA A AUG met ACG AAG lys AGG arg G GUU GCU GAU asp GGU U G GUC GCC GAC GGC C GUA val GCA ala GAA glu GGA gly A GUG GCG GAG GGG G

14 Κάθε ένα από τα παρακάτω δείγματα DNA πάρθηκε από εθελοντές Snorks. Στη συνέχεια το DNA μεταγράφηκε στη συμπληρωματική αλυσίδα του RNA. Αναλύστε το δείγμα του RNA για να καθορίσετε το (φαινότυπο/γονότυπο), δηλαδή τη φυσική εμφάνιση του οργανισμού, στηριζόμενοι στην αλληλουχία. Τα γονίδια είναι στη σειρά από το 1 στο 10. Snicker Snork GUC AGC AAA UAC CCC GAA GAG AAA CUC UUA AGU GCG GCU GUU GUG CAU CAU GUU UUU UAC GAU AUC UUA CUG CCC ACC GAC GAC GAU GCC UUU UCU GGG AGA UAU UGU AAA Περιγραφή: Snuffle Snork GUA UCU AAA GUU CCU ACU GAA AAG CUU CUC CUC CCC GUU GCG GCU CAU CAC GUA UUU UAU GAU AUU CUU CUG CCC ACA GUU GAC GAC GCA UUC UCC GGU AGA UAU UGU AAG Περιγραφή: Snapple Snork GUC AGC CUU GUU CCC ACA GAA AAA CUC UUA AGU GCG GUU GCG GCU CAC AUU UCU CCC GUA GAU AUU CCC CCC CCC ACC GAU GAC GAC GCA UUC UUU GGG CGC CGG GAC ACU Περιγραφή: Snoopy Snork GUA UCC CUC UAC CCC GAG GAA AAA UUA UUA CUG CCC GCU GUU GUA CAU AUU UCU CCC GUA GAU AUU CUU CUG CCC ACA GUU GAU GAU GCC UUU UCU GGU CGC CGU GAC ACG Περιγραφή: Ποια γονιδιακή μετάλλαξη μπορεί να οδηγήσει στην αλλαγή του σχήματος των αυτιών του δικού σας Snork;

15 1. Ποιες είναι οι διαφορές στη δομή και στη λειτουργία μεταξύ DNA και RNA; 2. Ένα μόριο DNA έχει 1000 νουκλεοτίδια από τα οποία τα 200 είναι θυμίνες. Ποιος είναι ο αριθμός των υπολοίπων αζωτούχων βάσεων; 3. Ένα τμήμα από μόριο DNA έχει στις δύο αλυσίδες του 300 νουκλεοτίδια. Πόσα νουκλεοτίδια και τι είδους χρειάζονται: α. για να αντιγραφεί και β. για να μεταγραφεί; 4. Σας δίνεται η σειρά της αλυσίδας του DNA που μεταγράφεται. Να σχηματίσετε τη συμπληρωματική της και το mrna. TACTTAGCCGGCAAATTAAATACT 5. Ένα τμήμα του mrna είναι: AUGAUAGGCCCCUUUUUC Να βρεθεί το τμήμα του DNA που εμπεριέχει την παραπάνω πληροφορία. 6. Σε ποιες περιπτώσεις εξυπηρετεί η συμπληρωματικότητα των αζωτούχων βάσεων; 7. Σε ένα κύτταρο βρέθηκαν ενωμένες διάφορες αλυσίδες νουκλεϊκών οξέων που τμήματά τους φαίνονται παρακάτω: Ποια διαδικασία εξελισσόταν σε κάθε περίπτωση; α. AGATACTA ATGAT TACTA TCTATGAT β. ACATAAAC UGUAUUUG γ. CAUACCC GUA 8. Να τοποθετηθούν στη σωστή χρονική σειρά τα επόμενα γεγονότα: απομάκρυνση του mrna από το γενετικό υλικό μεταγραφή μετάφραση ξετύλιγμα της διπλής έλικας σύνδεση mrna ριβοσώματος 9. Να αντιστοιχίσετε τους όρους της αριστερής στήλης με την περιγραφή τους στη δεξιά στήλη: Α Α Β Β 1. δεοξυριβόζη α. μεταφέρει αμινοξέα 2. ριβόζη β. DNA 3. trna γ. μεταφέρει τη γενετική πληροφορία 4. mrna δ. πυρήνας 5. ριβόσωμα ε. RNA στ. θέση σύνθεσης πρωτεϊνών 10. Ακροστιχίδα: Μία από τις βασικές διεργασίες στη ροή της γενετικής πληροφορίας Η διαδικασία βιοσύνθεσης που συμβαίνει στα ριβοσώματα. 2. Τέτοιο είναι το δίκτυο στο εσωτερικό του κυττάρου. 3. Ο μεταφορέας στα αγγλικά με ελληνικά στοιχεία. 4. Η συμπληρωματική βάση της θυμίνης. 5. Αλληλουχία νουκλεοτιδίων που έχει την πληροφορία για τη σύνθεση μιας πρωτεΐνης. 6. Θέση σύνθεσης των πρωτεϊνών. 7. Με αυτή τη διαδικασία επιτυγχάνεται ο αυτοδιπλασιασμός του DNA. 8. Η διαδικασία κατά την οποία εγκλωβίζει το κύτταρο άλλα κύτταρα ή ξένα σωματίδια. 9. Το συκώτι με την επίσημη ονομασία του. 11. Να συμπληρώσετε την πρόταση υπογραμμίζοντας το σωστό όρο / λέξη: α. Ένα μοσχομπίζελο με κόκκινα λουλούδια έχει κόκκινο (φαινότυπο / γονότυπο). β. Ένα μοσχομπίζελο με κόκκινα λουλούδια έχει (φαινότυπο / γονότυπο) ΚΚ ή Κκ. γ. Όλα τα μοσχομπίζελα με γονότυπο ΚΚ είναι (ομόζυγα / ετερόζυγα) γι αυτό το χαρακτηριστικό. δ. Ένα μοσχομπίζελο με γονότυπο Κκ είναι (ομόζυγο / ετερόζυγο) γι αυτό το χαρακτηριστικό. ε. Ένα μοσχομπίζελο με γονότυπο κκ είναι (ομόζυγο / ετερόζυγο) γι αυτό το χαρακτηριστικό. 15

16 12. Χρησιμοποιώντας τα σύμβολα Φ = κανονικά φτερά και φ = κοντά φτερά, γράψτε: α. το γονότυπο της μύγας, που είναι ετερόζυγη ως προς αυτό το χαρακτηριστικό, β. το γονότυπο των γαμετών της, γ. σχεδιάστε τη διασταύρωση μιας μύγας ετερόζυγης ως προς αυτό το χαρακτηριστικό και μια μύγας ομόζυγης ως προς το ίδιο χαρακτηριστικό. Ποιος θα είναι ο φαινότυπος των απογόνων; 13. Ας συμβολίσουμε με Ε το επικρατές γονίδιο για τα καστανά μάτια και με ε το υπολειπόμενο γονίδιο για τα γαλανά μάτια. i. Τι χρώμα ματιών θα δώσουν τα ακόλουθα ζευγάρια γονιδίων: (ΕΕ), (Εε), (εε). ii. Σε ποιες περιπτώσεις οι άνθρωποι είναι ομόζυγοι ως προς αυτό το χαρακτηριστικό και σε ποιες ετερόζυγοι; iii. Υπάρχει περίπτωση ένα παιδί που οι γονείς του έχουν και οι 2 καστανά μάτια να έχει γαλανά μάτια; 14. Στα ποντίκια το γονίδιο Μ, για το μαύρο χρώμα τριχώματος, επικρατεί του γονιδίου μ, για το καφέ χρώμα. Ποιος μπορεί να είναι ο γονότυπος του μαύρου ποντικού; Προσπαθήστε να περιγράψετε την πορεία που θα ακολουθούσατε, αν σας ζητούσε κάποιος να προσδιορίσετε αν ο μαύρος ποντικός είναι ομόζυγος ή ετερόζυγος. 15. Ένας γαμέτης περιέχει τα εξής αλληλόμορφα: Ε = ελεύθεροι λοβοί αυτιών, Τ = γραμμή τριχοφυΐας με κορυφή, α = αδυναμία αναδίπλωσης της γλώσσας και μ = κόκκινο χρώμα μαλλιών και ένας δεύτερος άλλου φύλου περιέχει τα: Ε, Τ, Α = ικανότητα αναδίπλωσης της γλώσσας και Μ = μαύρο χρώμα μαλλιών. Ο γονότυπος του ενός γονέα είναι: ΕΕ, Ττ, Αα και Μμ ενώ του άλλου: Εε, ΤΤ, Αα και μμ. α. Ποιος είναι ο φαινότυπος κάθε γονέα και γιατί; β. Ποιος θα είναι ο γονότυπος και ο φαινότυπος του παιδιού που μπορεί να δημιουργηθεί αν γίνει σύντηξη των δύο συγκεκριμένων γαμετών; γ. Ποιος γαμέτης προέρχεται από ποιον γονέα; 16. Ο γονότυπος ενός ατόμου για ένα χαρακτηριστικό είναι γγ, ενώ των γονέων του είναι ΓΓ και γγ. Πως μπορεί αν εξηγηθεί αυτό; 17. Ένας γαμέτης της Drosophila melanogaster (μύγα του ξιδιού) έχει 4 μόρια DNA. Με βάση αυτό το δεδομένο να συμπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας: ΣΩΜΑΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ ΓΑΜΕΤΗΣ Πριν την αντιγραφή Αρχή μίτωσης Μόρια DNA Χρωμοσώματα Χρωματίδες Ορατά κεντρομερίδια 18. Ακροστιχίδα: Ο αριθμός, το σχήμα και το μέγεθος των χρωμοσωμάτων ενός οργανισμού Εκεί γίνεται η μετάφραση. 2. Τέτοιος οργανισμός είναι η αμοιβάδα. 3. Άλλη λέξη για τη φυλή. 4. Έτσι συμβολίζεται το χρωμόσωμα που διαφέρει σε αρσενικά και θηλυκά άτομα. 5. Χρωμοσώματα που μοιάζουν σε σχήμα και μέγεθος. 6. Άλλη λέξη για το ζευγάρι. 7. Αλληλόμορφο που συμβολίζεται με μικρό γράμμα. 8. Εκεί βρίσκεται το περισσότερο DNA του κυττάρου. 9. Έτσι χαρακτηρίζονται άτομα που έχουν τα ίδια αλληλόμορφα. 10. Τα. κύτταρα στον άνθρωπο είναι διπλοειδή. 16

17 19. Να αντιστοιχίσετε τους όρους της αριστερής στήλης με την περιγραφή τους στη δεξιά στήλη. Α Α Β Β 1. σπερματοζωάριο α. διπλοειδές κύτταρο 2. επιθηλιακό κύτταρο β. το σύνολο των γονιδίων ενός οργανισμού 3. φαινότυπος γ. απλοειδές κύτταρο 4. ετερόζυγο άτομο δ. η φυσική εμφάνιση ενός οργανισμού 5. γονότυπος ε. έχει διαφορετικά τα αλληλόμορφα γονίδια 6. μείωση στ. γίνεται στα σωματικά κύτταρα 7. μίτωση ζ. τα Χ και Υ 8. ομόλογα χρωμοσώματα η. έχουν το ίδιο σχήμα και μέγεθος 9. φυλετικά χρωμοσώματα θ. ελέγχουν την ίδια ιδιότητα 10. αλληλόμορφα γονίδια ι. γίνεται στα άωρα γεννητικά κύτταρα 20. Να αντιστοιχίσετε ενός περιπτώσεις της στήλης Α με τον τύπο της κυτταρικής διαίρεσης στη στήλη Β. Α Α Β Β 1. ανανέωση ιστών α. μείωση 2. πολλαπλασιασμός μονοκύτταρων ευκαρυωτικών οργανισμών 3. δημιουργία γαμετών διπλοειδούς οργανισμού 4. επούλωση πληγών β. μίτωση 5. ανάπτυξη πολυκύτταρου οργανισμού 21. Να συμπληρώσετε τα κενά ενός παρακάτω προτάσεις: α. Η διαδικασία με την οποία μεταφέρεται η εντολή από το DNA στο mrna λέγεται... β. Ο τύπος του RNA που μεταφέρει τα αμινοξέα είναι το...rna και τα τοποθετεί στις αντίστοιχες θέσεις του mrna που βρίσκεται στο... γ. Η μετάφραση λέγεται και... δ. Τα χρωμοσώματα του ανθρώπου είναι συνολικά... από τα οποία... χαρακτηρίζουν το φύλο και γι αυτό ονομάζονται..., ενώ τα υπόλοιπα ονομάζονται... ή... ε. Τα δύο... που καθορίζουν ένα χαρακτηριστικό βρίσκονται σε αντίστοιχες θέσεις των... χρωμοσωμάτων. στ. Ένα αλληλόμορφο που εκδηλώνεται και στην ετερόζυγη και στην... κατάσταση είναι..., ενώ όποιο εκδηλώνεται μόνο σε... κατάσταση είναι... ζ. Τα σωματικά κύτταρα διαιρούνται με..., ενώ τα άωρα γεννητικά με... η. Η μεταβίβαση χαρακτηριστικών από ενός γονείς στους απογόνους ονομάζεται Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση: i. Το DNA δεν έχει: α. αδενίνη (Α) β. θυμίνη (Τ) γ. ουρακίλη (U) δ. γουανίνη (G) ε. κυτοσίνη (C) ii. Η αντιγραφή του DNA στο ευκαρυωτικό κύτταρο γίνεται: α. στον πυρήνα β. στο κυτταρόπλασμα γ. στα ριβοσώματα iii. Αν ένα μόριο DNA έχει στη μία αλυσίδα του 100 Τ τότε έχει: α. 100 Τ και στην άλλη β. και 100 Α γ. 100 Α στην άλλη δ. όλα τα προηγούμενα iv. Τα χαρακτηριστικά και οι λειτουργίες των οργανισμών εξυπηρετούνται κυρίως από: α. τις πρωτεΐνες β. το DNA γ. το γενετικό υλικό δ. τα αμινοξέα v. Η γενετική πληροφορία μεταφέρεται από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα με: α. το mrna β. το trna γ. ειδικό ένζυμο δ. το DNA vi. Με τη μεταγραφή ενός γονιδίου: α. παράγεται ένα μόριο mrna. β. παράγονται mrna, trna και rrna. γ. παράγεται mrna ή trna ή rrna. δ. παράγεται μία πρωτεΐνη. vii. Η μετάφραση εξυπηρετεί στη σύνθεση: α. πρωτεϊνών β. mrna γ. γονιδίων δ. όλων των προηγούμενων viii. Ένας διπλοειδής οργανισμός έχει κανονικά: α. δύο γονίδια. β. δύο γονίδια για κάθε χαρακτήρα. γ. ένα γονίδιο για κάθε χαρακτήρα. δ. ένα γονίδιο ή από τον πατέρα του ή από τη μητέρα του. ix. Δύο ομόλογα χρωμοσώματα έχουν: α. ίδιο σχήμα. β. γονίδια για τις ίδιες ιδιότητες σε αντίστοιχες θέσεις. γ. ίδιο μέγεθος. δ. όλα τα προηγούμενα. x. Τα γονίδια που ελέγχουν την ίδια ιδιότητα είναι: α. επικρατή β. υπολειπόμενα γ. αλληλόμορφα δ. τίποτε από τα παραπάνω 17

18 xi. Ποιος από τους παρακάτω συμβολισμούς αντιστοιχεί σε άτομο ομόζυγο για το επικρατές; α. ββ β. Ββ γ. ΒΒ δ. ββ xii. Ίδιο φαινότυπο για ένα χαρακτηριστικό έχουν 2 άτομα αν: α. είναι ομόζυγα για το ίδιο υπολειπόμενο αλληλόμορφο. β. έχουν μία τουλάχιστον φορά το καθένα το ίδιο επικρατές αλληλόμορφο. γ. είναι ομόζυγα για το ίδιο επικρατές αλληλόμορφο. δ. οτιδήποτε από τα προηγούμενα xiii. Πόσα χρωμοσώματα έχει ένα απλοειδές ανθρώπινο κύτταρο; α. 46 β. 23 γ. 23 ζεύγη δ. 11,5 ζεύγη xiv. Ένα άτομο ομόζυγο για ένα χαρακτηριστικό μπορεί να δημιουργήσει: α. 1 είδος γαμετών. β. 2 είδη γαμετών. γ. 4 είδη γαμετών. δ. ένα είδος γαμετών αν είναι ομόζυγο για το επικρατές και δύο αν είναι για το υπολειπόμενο. xv. Αν δύο άτομα με γονότυπο Αα έχουν 3 παιδιά με γονότυπο αα ποια είναι η πιθανότητα να αποκτήσουν και τέταρτο με γονότυπο αα; α. 0% β. 75% γ. 25% δ. 100% xvi. Ποιος από τους επόμενους τύπους κυττάρων δεν είναι σε διπλοειδή κατάσταση; α. σωματικά κύτταρα β. άωρα γεννητικά κύτταρα γ. γαμέτες xvii. Στην αρχή της μίτωσης και της μείωσης ο αριθμός των χρωμοσωμάτων στα κύτταρα είναι: α. ο ίδιος. β. στη μείωση διπλάσιος απ ότι στη μίτωση. γ. στη μίτωση διπλάσιος απ ότι στη μείωση. δ. ο ίδιος με τα σωματικά και ο μισός, αντίστοιχα. xviii. Τα ομόλογα χρωμοσώματα διατάσσονται το ένα απέναντι στο άλλο κατά: α. τη μίτωση. β. την 1η μειωτική διαίρεση. γ. τη 2η μειωτική διαίρεση. δ. σε όλες τις προηγούμενες περιπτώσεις. xix. Όταν ολοκληρώνεται η μείωση δημιουργούνται: α. 4 κύτταρα με το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων από το αρχικό. β. 2 κύτταρα με το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων από το αρχικό. γ. 4 κύτταρα με το ¼ των χρωμοσωμάτων του αρχικού. δ. 2 κύτταρα με το ¼ των χρωμοσωμάτων του αρχικού. 23. Να χαρακτηρίσετε με σωστό (Σ) ή λάθος (Λ) ενός παρακάτω προτάσεις: Σ Λ i. Μια αλυσίδα από νουκλεοτίδια που οι αζωτούχες βάσεις τους είναι αδενίνη, γουανίνη και κυτοσίνη μπορεί να είναι τόσο από μόριο DNA όσο και από RNA. ii. Η διπλή έλικα είναι χαρακτηριστικό των νουκλεϊκών οξέων. iii. Οι δύο αλυσίδες ενός μορίου DNA είναι το ίδιο παλιές. iv. Το mrna είναι το τμήμα του DNA που μεταφέρεται στα ριβοσώματα. v. Τα trna μεταφέρουν νουκλεοτίδια στα ριβοσώματα για να συνδεθούν οι πρωτεΐνες. vi. Η αντιγραφή και η μεταγραφή του DNA γίνεται στον πυρήνα του ευκαρυωτικού κυττάρου, ενώ η μετάφραση στο κυτταρόπλασμα. vii. Οι γενετικές πληροφορίες βρίσκονται στο DNA και στις πρωτεΐνες από τα οποία φτιάχνονται τα χρωμοσώματα. viii. Οι ανώτεροι οργανισμοί έχουν 46 χρωμοσώματα σε κάθε κύτταρό τους. ix. Ένας άνδρας παίρνει περισσότερα χρωμοσώματα από τον πατέρα του, ενώ μια γυναίκα από τη μητέρα της. x. Το χρωμόσωμα Υ είναι μεγαλύτερο από το χρωμόσωμα Χ. xi. Η Euglena είναι απλοειδής οργανισμός, αφού κάθε σχήμα και μέγεθος των χρωμοσωμάτων της αντιπροσωπεύεται μία φορά. xii. Το γονίδιο που δίνει μαύρο χρώμα μαλλιών στον άνθρωπο και το γονίδιο που δίνει ξανθό χρώμα είναι αλληλόμορφα. xiii. Φυσιολογικά ένας άνθρωπος δεν μπορεί να έχει 3 αλληλόμορφα για ένα χαρακτηριστικό. xiv. Ένα ομόζυγο άτομο κληρονόμησε το ίδιο αλληλόμορφο και από τη μητέρα του και από τον πατέρα του. xv. Μετάλλαξη μπορεί να συμβεί στο DNA οποιουδήποτε κυττάρου. xvi. Κάποιος που γυμνάζεται και έχει αποκτήσει ισχυρό μυϊκό σύστημα θα αποκτήσει παιδιά με ισχυρό μυϊκό σύστημα. xvii. Μελετώντας το φαινότυπο ενός ατόμου μπορούμε να ξέρουμε ακριβώς το γονότυπό του. xviii. Δύο οργανισμοί με ακριβώς τον ίδιο γονότυπο αποκλείεται να έχουν διαφορές στο φαινότυπο. xix. Ένα απλοειδές κύτταρο δεν μπορεί να κάνει μείωση ενώ μπορεί να κάνει μίτωση. 18

19 5.1 Το γενετικό υλικό οργανώνεται σε χρωμοσώματα (σελ. 96) Για μια ορισμένη ποσότητα πληροφορίας ο χώρος που χρειάζεται για την αποθήκευσή της σε DNA είναι το ένα τρισεκατομμυριοστό του χώρου που χρειάζεται για να αποθηκευθεί η ίδια ποσότητα πληροφορίας σε βιντεοταινία. Όλες οι πληροφορίες που είναι απαραίτητες για την ακριβή δημιουργία κάθε ατόμου που κατοικεί στη γη μπορούν να αποθηκευθούν σε ένα DNA που θα καταλαμβάνει όσο χώρο καταλαμβάνουν δύο ταμπλέτες ασπιρίνης. Το DNA ενός μοναδικού κυττάρου του σώματός μας αν ξεδιπλωθεί φτάνει τα δύο μέτρα. Αυτό σημαίνει ότι αν ξεδιπλώναμε όλο το DNA και των τρισεκατομμυρίων κυττάρων του σώματός μας θα δημιουργούσαμε μια αλυσίδα μήκους 150 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων. Η οποία θα μπορούσε να περιστραφεί γύρω από τον ισημερινό 3,5 εκατομμύρια φορές. Προκαρυωτικό κύτταρο: μικρό γονιδίωμα, 1 κυκλικό μόριο DNA (+πλασμίδιο) Ευκαρυωτικό Κύτταρο πυρήνας DNA + RNA + πρωτεΐνες = Χρωματίνη περιέχει μεγάλο αριθμό γονιδίων ( = τμήματα DNA που φέρουν κωδικοποιημένες τις πληροφορίες για τις ιδιότητες) κατά τη διάρκεια της διαίρεσης των κυττάρων η χρωματίνη οργανώνεται σε σχηματισμούς που ονομάζονται χρωμοσώματα. Ο αριθμός τους διαφέρει από είδος σε είδος (άνθρωπος 46 χρωμοσώματα σκύλος 78) Οργανισμοί Διπλοειδείς (2n) έχουν τα χρωμοσώματά τους ανά ζεύγη ανά δύο τα χρωμοσώματά τους είναι μορφολογικά όμοια σε σχήμα και μέγεθος ομόλογα χρωμοσώματα π.χ. άνθρωπος γάτα σκύλος σε κάθε ζεύγος το ένα χρωμόσωμα είναι μητρικής και το άλλο πατρικής προέλευσης Απλοειδείς (n) έχουν κάθε χρωμόσωμα μία μόνο φορά Φυλοκαθορισμός στον άνθρωπο: Απ τα 23 ζευγάρια χρωμοσωμάτων τα 22 είναι μορφολογικά ίδια στα θηλυκά και στα αρσενικά άτομα και ονομάζονται αυτοσωμικά χρωμοσώματα ή αυτοσώματα. Το 23ο ζευγάρι χρωμοσωμάτων αποτελεί τα φυλετικά χρωμοσώματα. Tα θηλυκά άτομα έχουν στα σωματικά τους κύτταρα 2Χ χρωμοσώματα, ενώ τα αρσενικά άτομα έχουν ένα Χ και ένα μικρότερο Υ χρωμόσωμα. [απενεργοποίηση (lyonization) - σωμάτιο Barr]. Δεν ισχύει το ίδιο για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. (π.χ. ακρίδες: θηλυκά ΧΧ, αρσενικά ΧΟ, στα πουλιά αρσενικά ΧΧ, θηλυκά ΧΥ ή ΧΟ) Παρατήρηση στο μικροσκόπιο Ασκήσεις 1,2 σελ. 98 ΣΒ - Άσκηση 3 σελ. 98 ΣΒ Άσκηση 3 σελ. 113 ΣΒ 5.6 Μεταλλάξεις (σελ. 111) ΔΕΝ έχουν ομόλογα χρωμοσώματα π.χ. Euglena Γονιδιακές μεταλλάξεις: εξαδακτυλία, αλφισμός (μη παραγωγή μελανίνης), μεσογειακή αναιμία δομής χρωμοσωμάτων Αλλαγή αριθμού χρωμοσωμάτων π.χ. σύνδρομο Down = τρισωμία 21 Καρυότυπος Η απεικόνιση του συνόλου των χρωμοσωμάτων του κυττάρου σε ζευγάρια ομολόγων κατά σειρά μεγέθους. προσδιορισμός φύλου διαπίστωση χρωμοσωμικών ανωμαλιών (π.χ. σύνδρομο Down μογγολισμός) (Κατασκευή Καρυότυπου Δραστηριότητα 1 σελ. 61ΤΕ ή internet ή ΕΚΦΕ εγκληματολογία) Προγενννητικός έλεγχος υπερηχογράφημα διάγνωση ανωμαλιών εγκεφάλου, ανάπτυξης προσώπου σύνδρομο Down μέτρηση υγρού στον αυχένα του εμβρύου λήψη και εξέταση αίματος και αμνιακού υγρού (αμνιοκέντηση) διαπίστωση χρωμοσωμικών ανωμαλιών 19

20 5.3 Αλληλόμορφα (σελ. 103) Φύλλο Εργασίας 5.2 (ταυτόχρονα με Δραστηριότητα 5 σελ Δακτυλικά αποτυπώματα με ταμπόν ή πλαστελίνη) [ Σε τι οφείλονται τα χαρακτηριστικά της πρώτης στήλης;] Μικρή έρευνα 1 σελ. 115 ΣΒ Στο ζυγωτό κάθε χρωμόσωμα που προέρχεται από το σπερματοζωάριο σχηματίζει ζεύγος με το ομόλογο χρωμόσωμα του ωαρίου. Κάθε γονίδιο μπορεί να εμφανίζεται με διαφορετικές μορφές (αν και καθορίζουν την ίδια ιδιότητα) ονομάζονται αλληλόμορφα. Τα γονίδια αυτά βρίσκονται στις ίδιες θέσεις των ομόλογων χρωμοσωμάτων. Πως εξηγείται ότι πατέρας και παιδί έχουν καστανά μάτια ενώ η μητέρα γαλάζια; Από τα αλληλόμορφα κάποια επικαλύπτουν τη δράση των άλλων, ονομάζονται επικρατή και συμβολίζονται με κεφαλαίο γράμμα, ενώ τα άλλα ονομάζονται υπολειπόμενα και συμβολίζονται με το αντίστοιχο μικρό γράμμα. (ισοεπικρατή) Ένα άτομο χαρακτηρίζεται ομόζυγο για ένα χαρακτηριστικό όταν έχει δύο όμοια αλληλόμορφα. Τα άτομα με διαφορετικά αλληλόμορφα χαρακτηρίζονται ως ετερόζυγα ή υβρίδια. Τα υπολειπόμενα αλληλόμορφα εκδηλώνονται μόνο σε ομόζυγη κατάσταση. Τα γονίδια μπορεί να συνδυαστούν ανά δύο με τέσσερις διαφορετικούς τρόπους π.χ. Α: άσπρο λουλούδι - α: κόκκινο λουλούδι ΑΑ ομόζυγο, άσπρο λουλούδι Αα ή αα ετερόζυγο, άσπρο αα ομόζυγο, κόκκινο λουλούδι Άσκηση 2 σελ. 104 ΣΒ - Άσκηση 3 σελ. 104 ΣΒ 5.5 Κληρονομικότητα (σελ. 107) κληρονομικά (μεταβιβάζονται από τους γονείς στους απογόνους) Χαρακτηριστικά οργανισμών επίκτητα (οφείλονται σε επιδράσεις περιβάλλοντος έχουν αποκτηθεί κατά τη διάρκεια της ζωής. ΔΕΝ κληρονομούνται.) Κληρονομικότητα: Ιδιότητα όλων των οργανισμών (μονοκύτταρων πολυκύτταρων, φυτικών ζωικών) Όλες οι ιδιότητες των οργανισμών καθορίζονται από ένα ή περισσότερα τμήματα του DNA. 1 αλληλόμορφο από τη μητέρα 1 από τον πατέρα. Γονότυπος: Το σύνολο των αλληλόμορφων σε κάθε σωματικό κύτταρο ενός οργανισμού Φαινότυπος: το σύνολο των χαρακτηριστικών που έχει κληρονομήσει ή έχει αποκτήσει ένας οργανισμός κατά τη διάρκεια της ζωής του και τα οποία μπορούμε να δούμε π.χ. ΑΑ, Αα ίδιο φαινότυπο αν και διαφορετικό γονότυπο Σωματικά Διαιρούνται με μίτωση δημιουργούνται 2 θυγατρικά κύτταρα πανομοιότυπα με το αρχικό σε ανάπτυξη οργανισμού (ζυγωτό αύξηση αριθμού κυττάρων) ανανέωση ιστών (π.χ. επούλωση πληγής) σε ανανέωση εξωτερικής στιβάδας επιδερμίδας πολλαπλασιασμός μονοκύτταρων ευκαρυωτικών Μίτωση (ετυμολογία) 5.4 Κυτταρική Διαίρεση (σελ. 104) Κύτταρα 20 Άωρα γεννητικά Διαιρούνται με μείωση δημιουργούνται 4 θυγατρικά κύτταρα με το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων δημιουργούνται τα αναπαραγωγικά κύτταρα, οι γαμέτες (ωάριο και σπερματοζωάριο) Πριν την έναρξη της ΚΔ έχει προηγηθεί η αντιγραφή του DNA κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από τα 2 αντίγραφα του DNA (αδελφές χρωματίδες) που είναι ενωμένες στο κεντρομερίδιο. Κατά την έναρξη της ΚΔ τα χρωμοσώματα συσπειρώνονται και κινούνται προς το ισημερινό επίπεδο. Στη συνέχεια οι δύο αδελφές χρωματίδες κάθε χρωμοσώματος αποχωρίζονται και απομακρύνονται προς τους πόλους του κυττάρου. Κυτταροπλασματική διαίρεση: 2 νέα κύτταρα Μείωση (ετυμολογία) 1. μείωση αριθμού χρωμοσωμάτων στο μισό 2. γενετική ποικιλότητα 2 διαιρέσεις: στην πρώτη δε διαχωρίζονται οι αδελφές χρωματίδες αλλά τα ομόλογα χρωμοσώματα και στη δεύτερη διαχωρίζονται οι αδελφές χρωματίδες. Θεατρικό παιχνίδι: 2 μαθητές κρατιούνται χέρι και χέρι και απεικονίζουν τις αδελφές χρωματίδες. (2 αγόρια για το πατρικό χρωμόσωμα και 2 κορίτσια για το μητρικό) Ασκήσεις 1,4 σελ. 106 ΣΒ - Άσκηση 11 σελ. 47 Εργ. Οδηγού - AIDS

21 Διασταυρώσεις Ομόζυγος x Ομόζυγος ΑΑ x ΑΑ Γαμέτες Α Α Όλα ομόζυγα ΑΑ (άσπρα) Α ΑΑ ΑΑ Α ΑΑ ΑΑ ΑΑ x αα Γαμέτες α α Όλα ετερόζυγα Αα Α Αα Αα (άσπρα) Α Αα Αα αα x αα Γαμέτες α α Όλα ομόζυγα αα (κόκκινα) α αα αα α αα αα όλοι οι απόγονοι ομοιόμορφοι* Ομόζυγος x Ετερόζυγος ΑΑ x Αα Γαμέτες Α α 50% ομόζυγα ΑΑ (άσπρα) Α ΑΑ Αα 50% ετερόζυγα Αα (άσπρα) Α ΑΑ Αα αα x Αα Γαμέτες Α α 50% ομόζυγα αα (κόκκινα) α Αα αα 50% ετερόζυγα Αα (άσπρα) α Αα αα Ετερόζυγος x Ετερόζυγος Αα x Αα Γαμέτες Α α 25% ομόζυγα ΑΑ (άσπρα) Α ΑΑ Αα 50% ετερόζυγα Αα (άσπρα) 25% ομόζυγα αα (κόκκινα) α Αα αα *Νόμοι του Μέντελ Τα άτομα που προέρχονται από διασταύρωση ομόζυγων γονέων οι οποίοι διαφέρουν σε ένα ή περισσότερα χαρακτηριστικά είναι ομοιόμορφα μεταξύ τους ως προς τα χαρακτηριστικά αυτά. Όταν διασταυρώνουμε ετερόζυγα άτομα, επανεμφανίζονται στους απογόνους τους τα χαρακτηριστικά των γονέων τους με καθορισμένη αναλογία. Παραδείγματα διασταυρώσεων καστανά μάτια (Κ) x γαλανά μάτια (κ) πως από δύο γονείς με καστανά μάτια μπορεί να προκύψει παιδί με γαλάζια μάτια; ίσια μύτη (Ι) x σηκωμένη μύτη (ι) Ι_ x ιι γλώσσα που αναδιπλώνεται (Γ) x γλώσσα που δεν αναδιπλώνεται (γ) Ομάδες αίματος (ΑΒΟ) Φυλοκαθορισμός (Παπαδιαμάντης Φόνισσα) μητέρα πατέρας Χ Χ Χ ΧΧ ΧΧ Υ ΧΥ ΧΥ 50% πιθανότητα να γεννηθεί κορίτσι και 50% πιθανότητα να γεννηθεί αγόρι Ετερόζυγη β-θαλασσαιμία (στίγμα): 25% πιθανότητα να δημιουργηθεί παιδί με μεσογειακή αναιμία μητέρα πατέρας Α α Α ΑΑ Αα φυσιολογικό άτομο στίγμα α Αα αα στίγμα μεσογειακή αναιμία Ομόζυγη β θαλασσαιμία (νόσος του Cooley): συχνές μεταγγίσεις Ασκήσεις 1-3 σελ. 110 ΣΒ Άσκηση 2 σελ. 112 ΣΒ - Ασκήσεις 6,7, 8 σελ ΣΒ 21 επανεμφάνιση χαρακτηριστικών γονέων*

22 Σύγκριση μίτωσης μείωσης ΜΙΤΩΣΗ Σωματικά κύτταρα ανώτερων οργανισμών Στόχος : αύξηση οργανισμού, ανανέωση κυττάρων Μία κυτταρική διαίρεση Γίνεται αποχωρισμός των αδελφών χρωματίδων Δημιουργούνται δύο νέα διπλοειδή κύτταρα Κάθε κύτταρο έχει μία χρωματίδα από κάθε ζεύγος ομολόγων χρωμοσωμάτων ΜΕΙΩΣΗ Άωρα γεννητικά κύτταρα Στόχος: γονιμοποίηση- σχηματισμός γαμετών (ωογένεση σπερματογένεση) Δύο κυτταρικές διαιρέσεις ( μείωση Ι & μείωση ΙΙ) Στην πρώτη μείωση γίνεται αποχωρισμός ομολόγων χρωμοσωμάτων, στην δεύτερη αποχωρισμός αδελφών χρωματίδων. Δημιουργούνται τέσσερα απλοειδή γαμετικά κύτταρα Κάθε γαμέτης έχει μία χρωματίδα από κάθε ζεύγος ομολόγων χρωμοσωμάτων 22

23 Απαραίτητες γνώσεις: Ο βιολογικός ρόλος των νουκλεϊκών οξέων (DNA και RNA) είναι η αποθήκευση, η μετάδοση και η έκφραση των γενετικών πληροφοριών. Η απομόνωση του DNA από έναν οργανισμό είναι το πρώτο βήμα για μια σειρά μοριακές αναλύσεις (π.χ. εντοπισμός και μελέτη ενός συγκεκριμένου γονιδίου, ανάλυση Southern, κατασκευή χρωμοσωμικών βιβλιοθηκών). Όργανα και Υλικά: Απομόνωση DNA από φυτικούς ιστούς 1 μπανάνα ή μισό φλιτζάνι φάβα 300mL απιονισμένο νερό 1 κουταλιά υγρό απορρυπαντικό υγρό φακών ¼ κουταλιού αλάτι (2 πρέζες) 15mL παγωμένη αιθανόλη 95 ο [τουλάχιστον 1h στο ψυγείο ή σε πάγο] 2 ποτήρια ζέσης 100mL στήριγμα δοκιμαστικών σωλήνων Απομόνωση DNA από επιθηλιακά κύτταρα ανθρώπου 4 ποτήρια ζέσεως 50mL 1 κουταλιά μαγειρικό αλάτι υγρό πιάτων παγωμένη αιθανόλη 95 ο απιονισμένο νερό 1 δοκιμαστικό σωλήνα πλαστική πιπέτα πλαστικά κουτάλια 1 δοκιμαστικός σωλήνας πλαστική πιπέτα μπλέντερ ψυγείο ή δοχείο με παγάκια πλαστικά κουτάλια φίλτρο καφέ (ή ηθμό από διηθητικό χαρτί) ξύλινο καλαμάκι ή γυάλινη ράβδος ή πιπέτα Pasteur της οποίας το κάτω άκρο έχει καμφθεί 23

24 ξύλινο καλαμάκι ή γυάλινη ράβδος ή πιπέτα Pasteur της οποίας το κάτω άκρο έχει καμφθεί Διαδικασία: Απομόνωση DNA από φυτικούς ιστούς 1. Σε μπλέντερ προσθέστε τη μπανάνα (ή τη φάβα) και 250mL απιονισμένο νερό και ομογενοποιήστε για 15-20s. 2. Στο ένα ποτήρι διαλύστε το απορρυπαντικό και το αλάτι σε 20mL απιονισμένο νερό. Η ανάδευση με το πλαστικό κουτάλι πρέπει να γίνεται προσεκτικά ώστε να μη σχηματιστεί αφρός. 3. Στο παραπάνω διάλυμα προσθέστε 3 κουταλιές λιωμένης μπανάνας και αναδεύστε με το κουτάλι 5-10min. 4. Στο άλλο ποτήρι ζέσης τοποθετήστε τον ηθμό προσέχοντας ώστε να μην ακουμπήσει το φίλτρο στον πυθμένα του δοχείου. 5. Διηθήστε το διάλυμα έως ότου αποκτήσετε περίπου 5mL διηθήματος (πρέπει να καλυφθεί ο πάτος του δοχείου). Προσθέστε 1-2 σταγόνες από το υγρό των φακών επαφής. 6. Σε δοκιμαστικό σωλήνα προσθέστε περίπου 2mL παγωμένη αλκοόλη και στη συνέχεια με πλαστική πιπέτα, ακουμπώντας στα τοιχώματα του σωλήνα, προσθέστε στην αλκοόλη σιγά-σιγά το διήθημα. 7. Αφήστε το μείγμα ακίνητο για 2-3min. 8. Μπορείτε να συλλέξετε το DNA από τη στιβάδα της αιθανόλης συστρέφοντάς το γύρω από ένα ξύλινο καλαμάκι ή μια γυάλινη ράβδο (το DNA φυλάσσεται σε 95% αιθανόλη στο ψυγείο). Απομόνωση DNA από επιθηλιακά κύτταρα ανθρώπου 1. Στο πρώτο ποτήρι αναμίξτε μισό ποτήρι νερό με μία κουταλιά μαγειρικό αλάτι. 2. Στο δεύτερο ποτήρι αναμίξτε 3 κουταλιές νερό με 1 κουταλιά υγρού πιάτων. 3. Κάντε πλύσεις στο στόμα σας με μία κουταλιά αλατόνερο από το ποτήρι 1 για περίπου 30s. Φτύστε στο τρίτο ποτήρι. 4. Πάρτε μια κουταλιά από το τρίτο ποτήρι και προσθέστε τη στο τέταρτο ποτήρι μαζί με 1 κουταλιά σαπουνοδιάλυμα από το δεύτερο ποτήρι και αναδεύστε απαλά για ένα περίπου λεπτό. 5. Σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα προσθέστε περίπου 2mL παγωμένη αλκοόλη και στη συνέχεια με πλαστική πιπέτα, ακουμπώντας στα τοιχώματα του σωλήνα, προσθέστε στην αλκοόλη σιγά-σιγά 2mL από το ποτήρι Αφήστε το μείγμα ακίνητο για 2-3min. 7. Μπορείτε να συλλέξετε το DNA από τη στιβάδα της αιθανόλης συστρέφοντάς το γύρω από ένα ξύλινο καλαμάκι ή μια γυάλινη ράβδο. Παρατηρήσεις: Το κρεμμύδι που προτείνεται ως υλικό στον εργαστηριακό οδηγό δίνει μικρότερη ποσότητα νουκλεϊκών οξέων. Η ομογενοποίηση πραγματοποιείται για να σπάσουν τα κυτταρικά τοιχώματα των φυτικών κυττάρων. Το απορρυπαντικό διασπά τις κυτταρικές μεμβράνες (ως αμφίφιλο μόριο δημιουργεί δεσμούς με τα λιπόφιλα άκρα του με τα λιπίδια της πλασματικής μεμβράνης και με τα υδρόφοβα άκρα του με τις πρωτεΐνες της μεμβράνης) και απελευθερώνει το DNA. Οι πρωτεάσες χρησιμοποιούνται για να διασπάσουν τις πρωτεΐνες του νουκλεοσώματος και να αποδεσμευτεί από αυτές το DNA. Πρωτεάσες περιέχονται σε διαλύματα φακών επαφής, στο χυμό του ανανά και της παπάγιας καθώς και σε μίγματα που χρησιμοποιούνται για το μαλάκωμα του κρέατος. Στην πράξη δεν παρατηρείται κάποια εμφανής διαφορά στο αποτέλεσμα αν παραλειφθεί το στάδιο της χρήσης πρωτεασών. Παρόλ αυτά η χρήση πρωτεϊνασών κατά πάσα πιθανότητα εξασφαλίζει καθαρότερο DNA απαλλαγμένο από πρωτεΐνες. Το DNA καταβυθίζεται στη στιβάδα της αιθανόλης γιατί είναι αδιάλυτο σε αυτήν ενώ οι πρωτεΐνες κατακρημνίζονται σε διαλύματα μεγάλης περιεκτικότητας σε χλωριούχο νάτριο. Το αλάτι προκαλεί καταβύθιση πρωτεϊνών και υδατανθράκων, επιπλέον παρέχει κατιόντα νατρίου (Na + ) τα οποία δεσμευόμενα στα φωσφορικά ιόντα των μορίων του DNA, εξουδετερώνουν το αρνητικό φορτίο τους το οποίο έχει σαν αποτέλεσμα να απωθούνται μεταξύ τους και έτσι επιτρέπεται η συσσωμάτωση των μορίων του DNA. Η διήθηση πραγματοποιείται για να απομονώσουμε μόνο του το DNA καθώς όλα τα υπόλοιπα συστατικά του κυττάρου έχουν καταβυθιστεί στα προηγούμενα στάδια. Στην πραγματικότητα με το πρωτόκολλο αυτό δεν μπορούμε να απομονώσουμε καθαρό DNA (παραμένει κάποια ποσότητα RNA καθώς και ορισμένες πρωτεΐνες π.χ. ιστόνες). 24

25 Η λευκή ινώδης ουσία που παρατηρούμε είναι στην πραγματικότητα μίγμα DNA και RNA. Η παρουσία καθαρού DNA χωρίς RNA βεβαιώνεται από τη νηματοειδή μορφή του DNA κατά την καταβύθιση με την αλκοόλη και το ακόλουθο περιτύλιγμα του DNA στη ράβδο. Ο χαρακτηρισμός του DNA γίνεται με τη βοήθεια φασματοφωτομετρίας υπεριώδους στο οποίο μετράμε την απορρόφηση του μορίου ξεκινώντας από 220nm και καταλήγοντας στα 300nm ανά 10nm. Το καθαρό DNA (χωρίς πρωτεΐνες ή RNA έχει λόγο απορρόφησης 260:280 1,85 σε ενώ το RNA έχει λόγο 2). Το DNA παρουσιάζει μέγιστη απορρόφηση στα 260nm εξαιτίας της απορρόφησης υπεριώδους ακτινοβολίας από τις πουρίνες και τις πυριμιδίνες. Ένας άλλος τρόπος να διαπιστώσουμε αν η ουσία που απομονώσαμε είναι πράγματι DNA είναι να τη διαλύσουμε σε διφαινυλαμίνη. Η αντιδραση διφαινυλαμίνης δεν είναι ειδική για το DNA αλλά για τις πεντόζες και δίνει έντονο μωβ χρώμα. Το DNA μπορεί να υποστεί σημαντικές αλλαγές στην τρισδιάστατη δομή του στις παρακάτω περιπτώσεις: σπάσιμο φωσφοδιεστερικών δεσμών (νουκλεολυτικά ένζυμα, ph<2, θερμοκρασία>90 ο C) σπάσιμο Ν-γλυκοσιδικών δεσμών (ph<2) σπάσιμο δεσμών υδρογόνου (ph>10 ή ph>3, θερμοκρασία>80 ο C) μηχανικά αίτια Αν το DNA δεν είναι ιδιαίτερα εμφανές, παρατηρείστε πιο προσεκτικά τη μεσόφαση νερού και αλκοόλης. Βυθίστε ένα ξύλινο ραβδί στην υδατική φάση και ανεβάστε το προσεκτικά στη στιβάδα της αλκοόλης. Επιπλέον αναζητείστε μικρές φυσαλίδες στη στιβάδα της αιθανόλης, καθώς εκεί ενδέχεται να βρίσκονται χαλαρά συνδεδεμένα συσσωματώματα DNA. Αν θέλετε να αυξήστε την ποσότητα DNA που λαμβάνετε, μπορείτε να αυξήσετε το χρόνο ολοκλήρωσης κάθε βήματος. Είναι σημαντικό να αφήσετε το απορρυπαντικό να κατακαθίσει τουλάχιστον 5 λεπτά, γιατί αν οι πλασματικές μεμβράνες δεν έχουν καταστραφεί, το DNA θα παραμείνει στην υδατική στιβάδα. Η ποσότητα DNA αυξάνεται χρησιμοποιώντας παγωμένο νερό (προστατεύει το DNA αδρανοποιώντας τα ένζυμα που μπορούν να το διασπάσουν νουκλεάσες τα οποία φυσιολογικά βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα και έχουν σκοπό να καταστρέφουν το γενετικό υλικό εισβολέων του κυττάρου π.χ. ιών) και παγωμένη αλκοόλη (επιταχύνει την καθίζηση του DNA). Πολύ σημαντικό επίσης είναι να χρησιμοποιήσετε υλικό που περιέχει μεγάλη ποσότητα DNA σε μικρό όγκο (γι αυτό το λόγο προτιμούνται τα φυτικά κύτταρα). Αν το ομογενοποίημα είναι πολύ υδαρές μειώνεται η περιεκτικότητα του DNA, γι αυτό θα πρέπει να φροντίσετε το ομογενοποίημα να είναι σχετικά παχύρρευστο. Αν το ομογενοποίημα είναι υδαρές μπορούμε να παραλείψουμε το στάδιο της διήθησης. Κύτταρα με περισσότερα χρωμοσώματα περιέχουν περισσότερο DNA αλλά η διαφορά στην τελική μάζα DNA που συλλέγεται δε θα είναι εμφανής. Το DNA που απομονώνεται μπορεί να είναι ορατό για λίγες μέρες. Αν αναταραχθεί η μάζα του DNA οι αλυσίδες του θα σπάσουν σε μικρότερα κομμάτια και δε θα είναι ευδιάκριτο. Το DNA εξαφανίζεται στην περίπτωση που έχουν παραμείνει νουκλεάσες στο διάλυμα. Χρησιμοποιώντας πιο περίπλοκες διαδικασίες μπορούμε να απομονώσουμε DNA σε καθαρή μορφή η οποία είναι αρκετά σταθερή και μπορεί να διατηρηθεί ανέπαφη αρκετούς μήνες ή και χρόνια. Αν παρατηρήσουμε το DNA που απομονώσαμε στο μικροσκόπιο δε θα δούμε παρά μια μπερδεμένη μάζα. Το πλάτος της διπλής έλικας του DNA είναι μόλις 10-9 m, εξαιρετικά μικρό ακόμη και το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Για να πάρουν μια εικόνα του μορίου του DNA οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τη μέθοδο της κρυσταλλογραφίας ακτίνων Χ. (Σε φωτογραφίες της Rosalind Franklin με κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ οφείλεται η ανακάλυψη της τρισδιάστατης δομής του DNA από τους Watson και Crick). Ερωτήσεις: 1. Περιγράψτε την εμφάνιση του DNA που απομονώσατε. 2. Σε τι νομίζετε ότι συνεισφέρει η χρήση αλατιού και απορρυπαντικών στη διαδικασία απελευθέρωσης των νουκλεϊκών οξέων στο διάλυμα; 3. Για ποιο λόγο κατά τη γνώμη σας φιλτράρουμε το διήθημα των σπασμένων κυττάρων; Τι νομίζετε ότι κατακρατείται στο φίλτρο και τι περνάει στο διήθημα; 25

26 4. Ποιος μπορεί να είναι ο ρόλος του ενζύμου που προσθέτουμε; 5. Πιστεύετε ότι το αποτέλεσμα θα ήταν διαφορετικό αν χρησιμοποιούσατε κάποιο άλλο υλικό (π.χ. κρεμμύδι ή συκώτι κοτόπουλο) και όχι μπανάνα; 6. Αν επιθυμούσατε να απομονώσετε βακτηριακό DNA θα χρησιμοποιούσατε την ίδια μέθοδο; Αν όχι τι αλλαγές θα προτείνατε; 26

27 27

28 28

29 29

30 30

31 ]\ Η Ροή της Γενετικής Πληροφορίας Η άσκηση αυτή αποσκοπεί στην εξοικείωση με τη «γλώσσα» των νουκλεοτιδίων και των αμινοξέων, τη χρήση του γενετικού κώδικα και την κατανόηση των μηχανισμών της αντιγραφής, της μεταγραφής και της μετάφρασης. Το κεντρικό δόγμα της Βιολογίας εκφράζει ακριβώς αυτή τη ροή στη μεταφορά της βιολογικής πληροφορίας. 1. το DNA φτιάχνει τον εαυτό του (αντιγραφή) 2. το DNA φτιάχνει RNA (μεταγραφή) 3. το RNA φτιάχνει RNA (σε ορισμένους ιούς το RNA έχει την ικανότητα να αυτοδιπλασιάζεται) 4. το RNA φτιάχνει DNA (αντίστροφη μεταγραφή) 5. το RNA κατευθύνει το σχηματισμό των πρωτεϊνών (μετάφραση) Ο μηχανισμός των τεσσάρων πρώτων διαδικασιών στηρίζεται στη συμπληρωματικότητα των βάσεων, ενώ της μετάφρασης στο γενετικό κώδικα (και στη μετάφραση μεγάλη σημασία έχει η συμπληρωματικότητα των βάσεων). Άσκηση: Με βάση όσα γνωρίζετε για τη δομή του DNA και τους κανόνες σχετικά με τη συμπληρωματικότητα των βάσεων: 1. σχεδιάστε το δίκλωνο DNA με δομή: Α Τ G Α Τ Α C Τ 2. αντιγράψτε τον παρακάτω κλώνο DNA που σας δίνεται στο συμπληρωματικό του Τ Α- G - G 3. μεταγράψτε τo μόριο DNA που σας δίνεται σε μόριο RNA. Τ Α- G - G 31

32 Όργανα και Υλικά: ψαλίδι κόλλα stick εικόνες χρωμοσωμάτων Πορεία της άσκησης: Α Σας δίνεται μια φωτοτυπία (φωτογραφία 2) με το ένα από τα δύο μέλη κάθε ομόλογου ζεύγους, τοποθετημένα κατά σειρά αυξανόμενου μεγέθους. Σε μια άλλη φωτοτυπία (φωτογραφία 1), δίνονται μπερδεμένα τα ομόλογα χρωμοσώματα και καλείστε να βρείτε τα ζευγάρια. Κόψτε τα χρωμοσώματα της φωτογραφίας 1 και κολλήστε τα δίπλα στο ταίρι τους στη φωτογραφία Συναντήσατε κάποια δυσκολία κατά το ταίριασμα των ομόλογων χρωμοσωμάτων; Με βάση ποια χαρακτηριστικά των χρωμοσωμάτων τα κατατάξατε σε ζεύγη; Β Τοποθετήστε τα διάφορα χρωμοσώματα που σας έχουν δοθεί στις αντίστοιχες θέσεις της σελίδας «Καρυότυπος του ανθρώπου». 1. Με βάση ποιους κανόνες διατάξατε τα χρωμοσώματα για την κατασκευή του καρυότυπου; 2. Ο καρυότυπος που φτιάξατε ανήκει σε άνδρα ή σε γυναίκα;.. 3. Εντοπίσατε κάποια χρωμοσωμική ανωμαλία; Αν ναι, τοποθετήστε σε κύκλο το μη φυσιολογικό ζευγάρι χρωμοσωμάτων.. 4. Συναντήσατε κάποια δυσκολία στην κατασκευή του καρυότυπου; Αν ναι, τι πιστεύετε ότι θα μπορούσε να σας βοηθήσει στην κατάταξη των χρωμοσωμάτων; Μοιραστείτε τους προβληματισμούς σας με τις υπόλοιπες ομάδες. 5. Αναζητήστε πληροφορίες σχετικά με τις χρωμοσωμικές ατυπίες που συναντήσατε ή σχετικά με τον φυλοκαθορισμό στον άνθρωπο και σε άλλους οργανισμούς. 32

33 33

34 ΚΑΡΥΟΤΥΠΟΣ ΕΝΟΧΟΥ 34

35 35

36 36

37 Φωτογραφία 1 37

38 Φωτογραφία 2 Ολοκληρωμένος καρυότυπος 38

39 Καρυότυπο ονομάζουμε την απεικόνιση των μεταφασικών χρωμοσωμάτων ενός κυττάρου κατά ζεύγη και κατά ελαττούμενο μέγεθος. Τα φυλετικά χρωμοσώματα τοποθετούνται ως ζευγάρι στο τέλος ή το κάθε ένα στη θέση, που το μέγεθός του ορίζει. Το κάθε μεταφασικό χρωμόσωμα αποτελείται από δύο αδελφές χρωματίδες που συγκρατούνται σε ένα συγκεκριμένο σημείο με το κεντρομερίδιο. Η θέση του κεντρομεριδίου είναι χαρακτηριστική για κάθε χρωμόσωμα και το διαιρεί σε δύο βραχίονες, με διαφορετικό κατά κανόνα μήκος ο καθένας, δηλαδή ένα μεγάλο και ένα μικρό. Το μέγεθος του κάθε χρωμοσώματος και η θέση του κεντρομεριδίου βοηθούν στο να βρεθούν τα ζευγάρια και να σχηματιστεί ο καρυότυπος. Ο άνθρωπος έχει 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων. Σε κάθε ζευγάρι το ένα χρωμόσωμα είναι πατρικής προέλευσης και το άλλο μητρικής και ελέγχουν τις ίδιες ιδιότητες. Από τα 23 ζευγάρια χρωμοσωμάτων τα 22 είναι μορφολογικά ίδια στα θηλυκά και στα αρσενικά άτομα και ονομάζονται αυτοσωμικά χρωμοσώματα ή αυτοσώματα. Το 23ο ζευγάρι χρωμοσωμάτων αποτελεί τα φυλετικά χρωμοσώματα. Στα θηλυκά άτομα αποτελείται από δύο Χ χρωμοσώματα και στα αρσενικά από ένα Χ και ένα Υ. Το Υ είναι μικρότερο σε μέγεθος από το Χ. Λάθη που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της μείωσης μπορεί να οδηγήσουν σε αλλαγή του αριθμού των χρωμοσωμάτων (αριθμητικές χρωμοσωμικές ατυπίες) ή σε αλλαγή της δομής τους (δομικές χρωμοσωμικές ατυπίες) Στόχοι της άσκησης είναι: 1. να εξοικειωθείτε στην αναγνώριση ομολόγων ζευγών χρωμοσωμάτων, βασιζόμενοι στα πρότυπα ζωνών και τη θέση του κεντρομεριδίου, 2. να είστε στη θέση να διατάσσεται τα ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων με βάση το σχήμα, 3. να αναγνωρίσετε τις διαφορές μεταξύ καρυότυπου άνδρα και γυναίκας, 4. να μπορείτε να χρησιμοποιείτε τους καρυότυπους για να παρατηρείτε και να αναλύετε χρωμοσωμικές ατυπίες, 5. να διαπιστώσετε με ποιο τρόπο οι καρυότυποι χρησιμοποιούνται για τη διάγνωση γενετικών ανωμαλιών Όργανα και Υλικά: Α Παρατήρηση χρωμοσωμάτων στο μικροσκόπιο μικροσκόπιο με καταδυτικό φακό Τα υπ αριθμό 2 και 3 μόνιμα παρασκεύασμα, από την κασετίνα των 19 παρασκευασμάτων των εργαστηρίων των Λυκείων, με τίτλο Χρωμοσώματα ανθρώπου (καρυότυπος αρσενικού ή θηλυκού ατόμου) με χρώση GIMSA Κεδρέλαιο Καθαρό οινόπνευμα. Πειραματική Διαδικασία: Τοποθετείστε την αντικειμενοφόρο πλάκα με το παρασκεύασμα στην τράπεζα του μικροσκοπίου και ξεκινήστε τη μικροσκόπηση με τον αντικειμενικό φακό που προσφέρει τη μικρότερη μεγέθυνση. ΛΑΔΙ Συνεχίστε μέχρι τον φακό με τη μεγαλύτερη μεγέθυνση, ο οποίος όμως δεν είναι καταδυτικός. (Με τον φακό αυτό μπορείτε να διακρίνετε τα ΕΠΙΧΡΙΣΜΑ χρωμοσώματα). Αν θέλετε να χρησιμοποιήσετε καταδυτικό φακό για μεγαλύτερη μεγέθυνση και καλύτερες δυνατότητες παρατήρησης πρέπει να τοποθετήσετε την αντικειμενοφόρο με το παρασκεύασμα στην τράπεζα του μικροσκοπίου βάζοντας επάνω του, μία σταγόνα κεδρέλαιο. Στη συνέχεια φέρτε πάνω από το παρασκεύασμα κατευθείαν τον καταδυτικό φακό, με προσοχή ώστε ανάμεσα στο φακό και στο παρασκεύασμα να Γ παρεμβάλλεται το κεδρέλαιο, σχηματίζοντας μηνίσκο, ώστε να περιορίζεται η ΛΑΔΙ εκτροπή των ακτίνων όπως φαίνεται και στο διπλανό σχήμα. Εστιάζετε χρησιμοποιώντας μόνο τον μικρομετρικό κοχλία. Μετά το τέλος της παρατήρησης φέρτε στη θέση μικροσκόπησης τον μικρότερο φακό (κόκκινο), βγάλτε το παρασκεύασμα και καθαρίστε με μαλακό χαρτί και καθαρό οινόπνευμα τον καταδυτικό φακό και το παρασκεύασμα. Παρατηρήσεις: Αν και η παρατήρηση των χρωμοσωμάτων μπορεί να γίνει και με τον αντικειμενικό φακό x40, καλύτερο αποτέλεσμα επιτυγχάνεται με τον ελαιοκαταδυτικό φακό (x100). Ακόμη όμως και με τη χρήση του καταδυτικού φακού, αν και τα χρωμοσώματα φαίνονται ευκρινέστατα και μπορούν ακόμη και να μετρηθούν, δεν είναι δυνατόν με απλή παρατήρηση να γίνει ταυτοποίηση, ότι πρόκειται για καρυότυπο αρσενικού ή θηλυκού ατόμου. 39

40 Εργασία: Σχεδιάστε τα χρωμοσώματα του ανθρώπου όπως τα βλέπετε στο μικροσκόπιο. Μεγεθυντική ικανότητα προσοφθάλμιου: Μεγεθυντική ικανότητα αντικειμενικού: Τελική μεγέθυνση παρασκευάσματος: Σε ποια φάση της ζωής του κυττάρου βρίσκονται τα χρωμοσώματα που παρατηρείτε; Περιγράψτε τη μορφολογία του μεγαλύτερου χρωμοσώματος του παρασκευάσματός σας. Μπορείτε να διακρίνετε αν τα χρωμοσώματα ανήκουν σε θηλυκό ή αρσενικό άτομο; Δικαιολογείστε την απάντησή σας. 40

41 41

42 Η εικόνα παρουσιάζει σχεδίασμα διαιρούμενων κυττάρων σε ρίζα κρεμμυδιού, όπως φαίνεται μέσω ενός σύνθετου μικροσκοπίου. α. Τοποθετήστε στη σωστή ακολουθία (χρησιμοποιώντας τους αντίστοιχους αριθμούς) δείχνοντας τα στάδια της μίτωσης. β. Πόσες ολοκληρωμένες μιτώσεις παρουσιάζονται; 42

43 Στόχος: Β Κατασκευή μοντέλου χρωμοσωμάτων οι μαθητές να αντιληφθούν τη δομή του χρωμοσώματος και του γονιδίου. Όργανα και Υλικά: 5-6 m μάλλινο νήμα σε τρία χρώματα Πλαστελίνη διαφόρων χρωμάτων ( 2 χρώματα τουλάχιστον) ψαλίδι Πορεία της εργασίας Δουλέψτε σε 3-4 ομάδες Κόψτε τα 3 χρωματιστά νήματα σε κομμάτια ίδιου μήκους (περίπου 4 m), διπλώστε τα και συστρέψτε τα πολλές φορές ώστε να σχηματιστεί ένα είδος πλεξούδας. Αυτό το διπλό τυλιγμένο σχοινί θα θεωρηθεί ως μια διπλή έλικα του DΝΑ. Τα τρία διαφορετικά χρώματα συμβολίζουν τα διαφορετικά γονίδια. Πάρτε κομματάκια πλαστελίνης και σχηματίστε μπαστουνάκια διαμέτρου 2cm. Τυλίξτε 3-4 φορές το διπλό στριμμένο νήμα γύρω από κάθε μπαστούνι και ενώστε τα άκρα του μπαστουνιού έτσι ώστε να μην μπορεί να ξετυλιχτεί το νήμα. Αφήστε απόσταση 5 cm ανάμεσα στα μπαλάκια, Χρησιμοποιείστε όσα μπαλάκια χρειαστούν για να τυλιχτεί όλο το νήμα. Έχει σχηματιστεί ένα ομοίωμα χρωματίνης, μήκους περίπου 2 m. Σχηματίστε με αλουμινόχαρτο ένα χοντρό κορδόνι μήκους 0,5 m περίπου και πάχους 1-1,5 cm. Τυλίξτε σε αυτό το νήμα με την πλαστελίνη και κάμψτε την όλη κατασκευή σαν ελατήριο με 3-4 σπείρες. Έχει σχηματίσει ένα ομοίωμα αδελφής χρωματίδας του συσπειρωμένου χρωμοσώματος (ένα τμήμα αυτού). Όλες οι ομάδες ενώνουν τα κομμάτια που κατασκεύασαν και συσπειρώνουν ακόμα περισσότερο την τελική κατασκευή. Έχει σχηματιστεί ένα ομοίωμα αδελφής χρωματίδας ενός ολόκληρου συσπειρωμένου χρωμοσώματος 1. Τι παριστάνουν, κατά τη γνώμη σας: το μονό νήμα; το διπλό συσπειρωμένο νήμα; τα διάφορα χρώματα του νήματος; τα μπαλάκια της πλαστελίνης; η συνολική κατασκευή; 2. Μέτρησε το μήκος της συνολικής κατασκευής και σύγκρινε το με το αρχικό μήκος του σχοινιού. Πόσες φορές έχει μειωθεί; 3. Αν μετρήσουμε το μήκος του DΝΑ ενός ανθρώπινου κυττάρου αυτό θα φτάνει περίπου τα 2 m και χωρά στον πυρήνα του κυττάρου που έχει διάμετρο μερικά εκατομμυριοστά του μέτρου. Πως κατά τη γνώμη σας επιτυγχάνεται αυτό; 43

44 Όργανα και Υλικά: Γ Κατασκευή καρυότυπου ψαλίδι κόλλα stick εικόνες χρωμοσωμάτων Πορεία της άσκησης: Α τρόπος Στους μαθητές δίνεται μια φωτοτυπία (φωτογραφία 2) με το ένα από τα δύο μέλη κάθε ομόλογου ζεύγους, τοποθετημένα κατά σειρά αυξανόμενου μεγέθους. Σε μια άλλη φωτοτυπία (φωτογραφία 1), δίνονται μπερδεμένα τα ομόλογα χρωμοσώματα και οι μαθητές καλούνται να βρουν τα ζευγάρια. Οι μαθητές εργάζονται ανά θρανίο. Κόψτε τα χρωμοσώματα της φωτογραφίας 1 και κολλήστε τα δίπλα στο ταίρι τους στη φωτογραφία Συναντήσατε κάποια δυσκολία κατά το ταίριασμα των ομόλογων χρωμοσωμάτων; Με βάση ποια χαρακτηριστικά των χρωμοσωμάτων τα κατατάξατε σε ζεύγη; Β τρόπος Σε κάθε ομάδα μαθητών δίνονται: α χρωμοσώματα σε έναν από τους παρακάτω συνδυασμούς: (φωτογραφία 3) 1. τα 44 πρώτα και Χ και Υ (φυσιολογικός άνδρας) 2. τα 44 πρώτα και Χ και Χ (φυσιολογική γυναίκα) 3. τα 44 πρώτα και Χ (σύνδρομο Turner) 4. Τα 44 πρώτα και 2Χ και Υ (Klinefelter) 5. τα 44 πρώτα, 2 φυλετικά (ΧΧ ή ΧΥ) και ένα επιπλέον 21 (σύνδρομο Down) 6. τα 44 πρώτα, δύο φυλετικά (ΧΧ ή ΧΥ) και αλλάζοντας ένα 3 και ένα 8 με το δεύτερο και τρίτο από το τέλος (μετατόπιση 3-8) 7. χρωμοσώματα από τη φωτογραφία 6 (πραγματική φωτογραφία χρωμοσωμάτων χωρίς ζώνες μεγέθυνση φωτογραφιών από μικροσκόπηση) 8. χρωμοσώματα από τη φωτογραφία του εργαστηριακού οδηγού (απεικόνιση χρωμοσωμάτων) β. το χαρτί με τον καρυότυπο του φυσιολογικού άντρα. (φωτογραφία 4) γ. η σελίδα με τα κουτιά προς συμπλήρωση (φωτογραφία 5) δ. το φύλλο εργασίας με τις οδηγίες για τους μαθητές Τοποθετήστε τα διάφορα χρωμοσώματα που σας έχουν δοθεί στις αντίστοιχες θέσεις της σελίδας «Καρυότυπος του ανθρώπου» καθοδηγούμενοι από τον καρυότυπο φυσιολογικού άντρα που σας έχει δοθεί. 6. Με βάση ποιους κανόνες διατάξατε τα χρωμοσώματα για την κατασκευή του καρυότυπου; 7. Ο καρυότυπος που φτιάξατε ανήκει σε άνδρα ή σε γυναίκα;.. 8. Εντοπίσατε κάποια χρωμοσωμική ανωμαλία; Αν ναι, τοποθετήστε σε κύκλο το μη φυσιολογικό ζευγάρι χρωμοσωμάτων.. 9. Συναντήσατε κάποια δυσκολία στην κατασκευή του καρυότυπου; Αν ναι, τι πιστεύετε ότι θα μπορούσε να σας βοηθήσει στην κατάταξη των χρωμοσωμάτων; Μοιραστείτε τους προβληματισμούς σας με τις υπόλοιπες ομάδες. 10. Αναζητήστε πληροφορίες σχετικά με τις χρωμοσωμικές ατυπίες που συναντήσατε ή σχετικά με τον φυλοκαθορισμό στον άνθρωπο και σε άλλους οργανισμούς. Παρατηρήσεις: Στον εργαστηριακό οδηγό οι μαθητές καλούνται να κατασκευάσουν καρυότυπο από μία απεικόνιση και όχι από μια πραγματική φωτογραφία χρωμοσωμάτων. Η χρήση φωτογραφιών θα ήταν ίσως μια καλή αφορμή για να συζητηθούν ζητήματα όπως: η υποκειμενικότητα της παρατήρησης (για την αποφυγή λαθών χρησιμοποιούμε τα διάφορα πρότυπα ζωνών) η σημασία της τεχνολογίας στην επιστήμη (σήμερα οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές κατασκευάζουν καρυότυπους από φωτογραφίες χρωμοσωμάτων μέσα σε λίγα λεπτά). 44

45 45

46 ΑΝΑΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ ΔΡΑΚΟΥΣ: διερευνώντας τη Μεντελική κληρονομικότητα Στην παρακάτω εκπαιδευτική δραστηριότητα θα αναπαράγουμε μωρά-δράκους, χρησιμοποιώντας χρωμοσώματα φτιαγμένα από χαρτί προκειμένου να καθορίσουμε το γονότυπο και τον φαινότυπο. Υλικά (για κάθε μαθητή) Ένα σετ χρωμοσωμάτων σε δυο χρώματα (14 ροζ λωρίδες για τη μητέρα και 14 μπλε λωρίδες για τον πατέρα) Ένα φύλλο εργασίας για τους μαθητές Μολύβι (τουλάχιστον 4 χρώματα) Ένα σετ από 14 λωρίδες αναπαριστά τα χρωμοσώματα που προέρχονται από τη μητέρα (θηλυκό) δράκο. Το άλλο, που είναι διαφορετικά χρωματισμένο σετ, αναπαριστά τα χρωμοσώματα που προέρχονται από τον πατέρα (αρσενικό) δράκο. Κάθε λωρίδα χρωμοσώματος έχει ένα γράμμα, το οποίο μπορεί να είναι είτε κεφαλαίο είτε μικρό. Τα κεφαλαία γράμματα αναπαριστούν επικρατή αλληλόμορφα και τα μικρά γράμματα αντιστοιχούν σε υπολειπόμενα αλληλόμορφα. Κάθε ζευγάρι γραμμάτων κωδικοποιεί για ένα χαρακτηριστικό. Αν υπάρχει τουλάχιστον ένα επικρατή αλληλόμορφο (κεφαλαίο γράμμα) τότε το επικρατές χαρακτηριστικό θα εκφραστεί (π.χ ο δράκος θα αναπνέει και θα βγάζει φλόγα), το υπολειπόμενο χαρακτηριστικό (π.χ η αδυναμία του δράκου να αναπνέει και να βγάζει φλόγα) θα εκφραστεί μόνο όταν ο δράκος έχει δυο αντίγραφα του υπολειπόμενου αλληλόμορφου. Η ιστορία Οι δράκοι είναι παράξενα πλάσματα. Με έκπληξη όμως παρατηρούμε ότι η γενετική τους είναι παρόμοια με εκείνη των ανθρώπων. Δυστυχώς, οι δράκοι κοστίζουν πολύ ακριβά, έτσι το σχολείο σας μπορεί να αντέξει οικονομικά μόνο δύο - έναν από κάθε φύλο. Σκοπός της εκπαιδευτικής αυτής δραστηριότητας είναι να καθορίσει τι είδους δράκο θα μπορούσατε να έχετε στο κοπάδι σας, όταν (ή αν) οι δύο δράκοι σας αποφασίσουν να ζευγαρώσουν. Οι δράκοι μας έχουν 14 χρωμοσώματα σε 7 ζεύγη και θα εστιαστούμε μόνο σε ένα γονίδιο κάθε ζευγαριού. Θα μελετήσουμε 7 διαφορετικά χαρακτηριστικά (π.χ η ικανότητα να αναπνέουν και να βγάζουν φλόγα), κάθε ένα από τα οποία ελέγχεται από ένα μόνο γονίδιο ονομάζουμε τέτοιου είδους χαρακτηριστικό ως μονογονιδιακό. Κάθε ένα από τα 7 γονίδια έχει δυο αλληλόμορφα. Διαδικασία 1. Ταξινομήστε τα χρωμοσώματα, σε ζεύγη του ιδίου μήκους και γράμματος. Θα πρέπει να έχετε επτά ζεύγη χρωμοσωμάτων για κάθε χρώμα (μπλε για τα αρσενικά, ροζ για τα θηλυκά). o F και f αναπαριστούν τη δυνατότητα ή όχι του δράκου να αναπνέει και να βγάζει φλόγα o M και m αναπαριστούν τον αριθμό των δαχτύλων των ποδιών o S και s αναπαριστούν τον αριθμό των αγκαθιών στην ουρά o T και t αναπαριστούν το χρώμα της ουράς o A και a αναπαριστούν το χρώμα του σώματος o W και w αναπαριστούν το χρώμα των φτερών o H και h αναπαριστούν το αν ο δράκος έχει ή δεν έχει κέρατο. 2. Πάρτε το μεγαλύτερο σε μήκος ζεύγος αρσενικών χρωμοσωμάτων (μπλε) και το μεγαλύτερο σε μήκος ζεύγος των θηλυκών χρωμοσωμάτων (ροζ) και τοποθετήστε τα μπρούμυτα πάνω στο γραφείο σας, έτσι ώστε να μην μπορείτε να δείτε τα γράμματα. 3. Χωρίς να αναποδογυρίσετε τα χρωμοσώματα, επιλέξτε ένα από κάθε χρώμα και τοποθετήστε τα μαζί για να σχηματίσουν το ζεύγος χρωμοσωμάτων για το μωρό-δράκο. Απορρίψτε το ζευγάρι χρωμοσωμάτων που απέμεινε. 4. Επαναλάβετε τα βήματα 2 και 3, με κατεύθυνση από τα μεγαλύτερα προς τα μικρότερα σε μήκος χρωμοσώματα, μέχρι να έχετε επτά νέα ζεύγη χρωμοσωμάτων, το καθένα να αποτελείται από μια ροζ και μια μπλε λωρίδα. 5. Αναποδογυρίστε τα επτά ζεύγη χρωμοσωμάτων του νέου μωρού-δράκου. Για κάθε ζευγάρι, καταγράψτε το γράμμα που βρίσκεται στο μπλε χρωμόσωμα στη στήλη Αρσενικό γονίδιο του Πίνακα 1 και το γράμμα του ροζ χρωμοσώματος στη στήλη Εικόνα 1: Η βασική εικόνα του δράκου 46

47 Θηλυκό γονίδιο. Να είστε βέβαιοι ότι αντιγράψετε τα γράμματα σωστά, σημειώνοντας αν είναι κεφαλαία ή μικρά. 6. Καταγράψτε τα αλληλόμορφα (γράμματα) που έχει ο δράκος σας για κάθε χαρακτηριστικό και εισάγετε αυτά στη δεύτερη στήλη του Πίνακα 2. Αναφερόμαστε στα δυο αλληλόμορφα που κληρονομούνται για ένα συγκεκριμένο γονίδιο ως ο γονότυπός του (π.χ ΤΤ). Τα παρατηρούμενα χαρακτηριστικά ενός ατόμου (π.χ. κόκκινη ουρά) είναι γνωστά ως φαινότυπος. 7. Αναφερθείτε στον Πίνακα 3 προκειμένου να καθορίσετε τα αλληλόμορφα που είναι επικρατή ή υπολειπόμενα για κάθε χαρακτηριστικό και στη συνέχεια εισάγεται το φαινότυπο του δράκου σας στον Πίνακα Τώρα είστε έτοιμοι να σχεδιάσετε το δικό σας μωρό-δράκο: χρωματίστε και προσθέσετε τα κατάλληλα μέρη του σώματος στη βασική εικόνα του δράκου. Δείτε στον Πίνακα 3 προτάσεις όπως για παράδειγμα πως μπορούν να σχεδιαστούν επιπρόσθετα σωματικά μέρη. Αρσενικό γονίδιο (μπλε) Θηλυκό γονίδιο (κόκκινο) Πίνακας 1: Τα γονίδια που έχει κληρονομήσει ο δράκος σου από τους γονείς του Χαρακτηριστικό Γονότυπος Φαινότυπος Με φλόγα/χωρίς φλόγα (F/f) Δάχτυλα ποδιού (M/m) Αγκάθια στην ουρά (S/s) Χρώμα ουράς (T/t) Χρώμα φτερού (W/w) Κέρατο/Χωρίς Κέρατο (H/h) Χρώμα σώματος (A/a) Πίνακας 2: Γονότυπος και φαινότυπος του μωρού δράκου σας ΓονότυποςΦαινότυπος FF ή Ff ff Καθώς αναπνέει βγάζει φλόγα Καθώς αναπνέει δε βγάζει φλόγα MM ή Mm Τέσσερα δάχτυλα ποδιού mm Τρία δάχτυλα ποδιού (όλοι οι δράκοι έχουν τουλάχιστον τρία δάχτυλα ποδιού) SS ή Ss Πέντε αγκάθια στην ουρά ss Τέσσερα αγκάθια στην ουρά (όλοι οι δράκοι έχουν τουλάχιστον 4 αγκάθια στην ουρά) TT ή Tt Κόκκινη ουρά tt Κίτρινη ουρά WW ή Ww Κόκκινα φτερά ww Κίτρινα φτερά HH ή Hh Κέρατο hh Χωρίς κέρατο AA ή Aa Μπλε σώμα και κεφάλι aa Πράσινο σώμα και κεφάλι Πίνακας 3: Μεταφράζοντας το γονότυπο του δράκου σε φαινότυπο Ανάλυση Συγκρίνετε το δράκο σας με άλλους δράκους που θα βρείτε στην αίθουσα. Ποιές διαφορές και ποιές ομοιότητες διακρίνετε; Δεδομένου ότι όλοι οι δράκοι είχαν τους ίδιους γονείς, πώς εξηγείτε τις παρατηρούμενες διαφορές; 47

48 Αναπαράγοντας δράκους: διερευνώντας τη Μεντελική κληρονομικότητα Μετάφραση από Δρ. Σφλώμος Γεώργιος Η Μεντελική κληρονομικότητα μπορεί να είναι δύσκολο εκπαιδευτικό θέμα για να διδάξει κανείς, ωστόσο το αξιομνημόνευτο παιχνίδι που δημιούργησαν ο Pat Tellinghuisen, η Jennifer Sexton και ο Rachael Shevin διευκολύνει την κατανόησή της και βοηθάει στην ευκολότερη απομνημόνευσή της. Μπορεί βέβαια οι δράκοι να είναι μυθικά ζώα, ωστόσο μπορεί επίσης να είναι χρήσιμα εργαλεία για τη μελέτη της Μεντελικής κληρονομικότητας. Στην παρακάτω εκπαιδευτική δραστηριότητα οι μαθητές θα αναπαράγουν μωράδράκους, χρησιμοποιώντας χρωμοσώματα φτιαγμένα από χαρτί προκειμένου να καθορίσουν το γονότυπο και τον φαινότυπο. Η εικόνα προσφέρθηκε από julos / istockphoto Αυτή η εκπαιδευτική δραστηριότητα έχει δοκιμαστεί για μαθητές ηλικίας ετών και γενικά μπορεί να λάβει χώρα σε ένα μάθημα χρονικής διάρκειας 45 με 60 λεπτά. Υλικά Για όλη την τάξη Ένα μοντέλο DNA Μια εικόνα ενός χρωμοσώματος Για κάθε μαθητή Ένα σετ χρωμοσωμάτων σε δυο χρώματα (14 ροζ λωρίδες για τη μητέρα και 14 μπλε λωρίδες για τον πατέρα) Ένα φύλλο εργασίας για τους μαθητές Μολύβι (τουλάχιστον 4 χρώματα) Λωρίδες χρωμοσωμάτων, Πίνακες 1-3 από το φύλλο εργασίας, το φύλλο εργασίας και το βασικό σχέδιο δράκου μπορούν να κατέβουν από την ιστοσελίδα w1 του Science in School. Διαδικασία Χρησιμοποιώντας την πληροφορία που θα βρείτε παρακάτω, εισάγεται την ιστορία με το δράκο καθώς και το απαιτούμενο υπόβαθρο για αυτήν την εκπαιδευτική ενέργεια στους μαθητές. Στη συνέχεια μοιράστε το υλικό και αφήστε τους μαθητές να ακουλουθήσουν τις οδηγίες που παρέχονται στο φύλλο εργασίας. Οι Πίνακες 1-3 μπορούν επίσης να κατέβουν από την ιστοσελίδα w1 του Science in School. Η ιστορία Οι δράκοι είναι παράξενα πλάσματα. Με έκπληξη όμως παρατηρούμε ότι η γενετική τους είναι παρόμοια με εκείνη των ανθρώπων - ή ακόμα και με εκείνη των ινδικών χοιριδίων. Πολλά σχολεία έχουν ινδικά χοιρίδια, αλλά δε θα ήταν πολύ πιο συναρπαστικό να έχουν μια αγέλη δράκων; Δυστυχώς, οι δράκοι κοστίζουν πολύ ακριβά, έτσι το σχολείο σας μπορεί να αντέξει οικονομικά μόνο δύο - έναν από κάθε φύλο. Σκοπός της εκπαιδευτικής αυτής δραστηριότητας είναι να καθορίσει τι είδους δράκο θα μπορούσατε να έχετε στο κοπάδι σας, όταν (ή αν) οι δύο δράκοι σας αποφασίσουν να ζευγαρώσουν. 48

49 Βασικές γνώσεις για τους μαθητές Κάθε κύτταρο, σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς, περιέχει πληροφορία για την κληρονομικότητά του που κωδικοποιείται από ένα μόριο που ονομάζεται δεσοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA): δείξτε στους μαθητές το μοντέλο του DNA. Το DNA είναι ένα εξαιρετικά επιμήκες και λεπτό μόριο, το οποίο όταν είναι περιελιγμένο και πακεταρισμένο, ονομάζεται χρωμόσωμα: δείξτε στους μαθητές την εικόνα ενός χρωμοσώματος. Κάθε χρωμόσωμα είναι ένα ξεχωριστό κομμάτι DNA, έτσι, ένα κύτταρο με οκτώ χρωμοσώματα έχει οκτώ μεγάλου μήκους κομμάτια DNA. Το γονίδιο είναι ένα κομμάτι του μεγάλου μήκους DNA μορίου. Διαφορετικά γονίδια μπορεί να έχουν διαφορετικό μήκος και κάθε γονίδιο είναι ένας κωδικός για το πώς ένα συγκεκριμένο πολυπεπτίδιο πρέπει να συντίθεται. Ένα ή περισσότερα πολυπεπτίδια απαρτίζουν μια πρωτεΐνη. Οι πρωτεΐνες γενικά μπορεί να ταξινομηθούν σε δύο διαφορετικούς τύπους: εκείνες που πραγματοποιούν τις χημικές αντιδράσεις στο σώμα σας (ένζυμα), καθώς και εκείνες που είναι τα δομικά συστατικά του σώματός σας (δομικές πρωτεΐνες). Πώς ένας οργανισμός δείχνει και πως λειτουργεί είναι το συσωρευτικό αποτέλεσμα των δύο αυτών ειδών πρωτεϊνών. Πως το DNA πακετάρεται στα χρωμοσώματα (όχι σε κλίμακα). Κάντε κλικ στην εικόνα για μεγέθυνση Η εικόνα προσφέρθηκε από Darryl Leja, NHGRI / NIH Κάθε οργανισμός που έχει "γονείς" έχει ζυγό αριθμό χρωμοσωμάτων, διότι τα μισά χρωμοσώματα προέρχονται από τον "πατέρα" και τα άλλα μισά από τη "μητέρα" του. Για παράδειγμα, στα φυτά, ένας κόκκος γύρης είναι η πατρική συμβολή και ένα ωάριο είναι η μητρική συνεισφορά. Αυτά τα δύο κύτταρα συνδυάζονται για να κάνουν ένα μοναδιαίο κύτταρο, το οποίο θα εξελιχθεί σε έναν σπόρο (οι απόγονοι). Οι άνθρωποι έχουν 46 χρωμοσώματα, χωρισμένα σε 23 ζευγάρια. Ένα χρωμόσωμα από κάθε ένα από τα 23 ζεύγη προέρχεται από τον πατέρα του, ενώ το άλλο από τη μητέρα του. Δεδομένου ότι τα χρωμοσώματα υπάρχουν σε ζεύγη, το ίδιο συμβαίνει και με τα γονίδια. Το ένα γονίδιο βρίσκεται πάνω στο ένα μέλος του ζευγαριού των χρωμοσωμάτων ενώ το άλλο γονίδιο είναι στην ίδια θέση στο άλλο χρωμόσωμα. Το «ζεύγος» των γονιδίων για πρακτικούς λόγους αναφέρεται ως «γονίδιο», καθώς και τα δύο μέλη του ζεύγους κωδικοποιούν για το ίδιο χαρακτηριστικό. Για κάθε γονίδιο, μια ποικιλία διαφορετικών μορφών - γνωστή ως αλληλόμορφα - μπορεί να υπάρχουν, αλλά κάθε άτομο μπορεί να έχει το μέγιστο μόνο δύο αλληλόμορφα (ένα από τη μητέρα και ένα από τον πατέρα). Τα δύο αντίγραφα του γονιδίου που ένα άτομο έχει μπορεί να είναι τα ίδια ή διαφορετικά αλληλόμορφα. Διαφορετικά αλληλόμορφα του ίδιου γονιδίου (όχι σε κλίμακα) Η εικόνα προσφέρθηκε από Nicola Graf Οι δράκοι μας έχουν 14 χρωμοσώματα σε 7 ζεύγη και θα εστιαστούμε μόνο σε ένα γονίδιο κάθε ζευγαριού. Θα μελετήσουμε 7 διαφορετικά χαρακτηριστικά (π.χ η ικανότητα να αναπνέουν και να βγάζουν φλόγα), κάθε ένα από τα οποία ελέγχεται από ένα μόνο γονίδιο ονομάζουμε τέτοιου είδους χαρακτηριστικό ως μονογονιδιακό. Κάθε ένα από τα 7 γονίδια έχει δυο αλληλόμορφα. Φύλλο εργασίας για τους μαθητές Ένα σετ από 14 λωρίδες αναπαριστά τα χρωμοσώματα που προέρχονται από τη μητέρα (θηλυκό) δράκο. Το άλλο, που είναι διαφορετικά χρωματισμένο σετ, αναπαριστά τα χρωμοσώματα που προέρχονται από τον πατέρα (αρσενικό) δράκο. 49

50 Κάθε λωρίδα χρωμοσώματος έχει ένα γράμμα, το οποίο μπορεί να είναι είτε κεφαλαίο είτε μικρό. Τα κεφαλαία γράμματα αναπαριστούν επικρατή αλληλόμορφα και τα μικρά γράμματα αντιστοιχούν σε υπολειπόμενα αλληλόμορφα. Κάθε ζευγάρι γραμμάτων κωδικοποιεί για ένα χαρακτηριστικό. Αν υπάρχει τουλάχιστον ένα επικρατή αλληλόμορφο (κεφαλαίο γράμμα) τότε το επικρατές χαρακτηριστικό θα εκφραστεί (π.χ ο δράκος θα αναπνέει και θα βγάζει φλόγα); το υπολειπόμενο χαρακτηριστικό (π.χ η αδυναμία του δράκου να αναπνέει και να βγάζει φλόγα) θα εκφραστεί μόνο όταν ο δράκος έχει δυο αντίγραφα του υπολειπόμενου αλληλόμορφου. Τα χαρακτηριστικά που κωδικοποιούνται από τα γράμματα έχουν ως εξής: 9. Ταξινομήστε τα χρωμοσώματα, σε ζεύγη του ιδίου μήκους και γράμματος. Θα πρέπει να έχετε επτά ζεύγη χρωμοσωμάτων για κάθε χρώμα (μπλε για τα αρσενικά, ροζ για τα θηλυκά). o F και f αναπαριστούν τη δυνατότητα ή όχι του δράκου να αναπνέει και να βγάζει φλόγα o M και m αναπαριστούν τον αριθμό των δαχτύλων των ποδιών o S και s αναπαριστούν τον αριθμό των αγκαθιών στην ουρά o T και t αναπαριστούν το χρώμα της ουράς o A και a αναπαριστούν το χρώμα του σώματος o W και w αναπαριστούν το χρώμα των φτερών o H και h αναπαριστούν το αν ο δράκος έχει ή δεν έχει κέρατο. 2. Πάρτε το μεγαλύτερο σε μήκος ζεύγος αρσενικών χρωμοσωμάτων (μπλε) και το μεγαλύτερο σε μήκος ζεύγος των θηλυκών χρωμοσωμάτων (ροζ) και τοποθετήστε τα μπρούμυτα πάνω στο γραφείο σας, έτσι ώστε να μην μπορείτε να δείτε τα γράμματα. 3. Χωρίς να αναποδογυρίσετε τα χρωμοσώματα, επιλέξτε ένα από κάθε χρώμα και τοποθετήστε τα μαζί για να σχηματίσουν το ζεύγος χρωμοσωμάτων για το μωρό-δράκο. Απορρίψτε το ζευγάρι χρωμοσωμάτων που απέμεινε. 4. Επαναλάβετε τα βήματα 2 και 3, με κατεύθυνση από τα μεγαλύτερα προς τα μικρότερα σε μήκος χρωμοσώματα, μέχρι να έχετε επτά νέα ζεύγη χρωμοσωμάτων, το καθένα να αποτελείται από μια ροζ και μια μπλε λωρίδα. 5. Αναποδογυρίστε τα επτά ζεύγη χρωμοσωμάτων του νέου μωρού-δράκου. Για κάθε ζευγάρι, καταγράψτε το γράμμα που βρίσκεται στο μπλε χρωμόσωμα στη στήλη Αρσενικό γονίδιο του Πίνακα 1 και το γράμμα του ροζ χρωμοσώματος στη στήλη Θηλυκό γονίδιο. Να είστε βέβαιος ότι αντιγράψετε τα γράμματα σωστά, σημειώνοντας αν είναι κεφαλαία ή μικρά. 50

51 6. Επιστρέψτε όλα τα χρωμοσώματα στις κατάλληλες τσάντες τους. 7. Καταγράψτε τα αλληλόμορφα (γράμματα) που έχει ο δράκος σας για κάθε χαρακτηριστικό και εισάγετε αυτά στη δεύτερη στήλη του Πίνακα 2. Αναφερόμαστε στα δυο αλληλόμορφα που κληρονομούνται για ένα συγκεκριμένο γονίδιο ως ο γονότυπός του (π.χ ΤΤ). Τα παρατηρούμενα χαρακτηριστικά ενός ατόμου (π.χ. κόκκινη ουρά) είναι γνωστά ως φαινότυπος. 8. Αναφερθείτε στον Πίνακα 3 προκειμένου να καθορίσετε τα αλληλόμορφα που είναι επικρατή ή υπολειπόμενα για κάθε χαρακτηριστικό και στη συνέχεια εισάγεται το φαινότυπο του δράκου σας στον Πίνακα Τώρα είστε έτοιμοι να σχεδιάσετε το δικό σας μωρό-δράκο: χρωματίστε και προσθέσετε τα κατάλληλα μέρη του σώματος στη βασική εικόνα του δράκου (η οποία μπορεί επίσης να κατέβει από την ιστοσελίδα w1 του Science in School). Δείτε στον Πίνακα 3 προτάσεις όπως για παράδειγμα πως μπορούν να σχεδιαστούν επιπρόσθετα σωματικά μέρη. Η βασική εικόνα του δράκου Η εικόνα προσφέρθηκε από Nicola Graf Αρσενικό γονίδιο (μπλε) Θηλυκό γονίδιο (μπλε) Πίνακας 1: Τα γονίδια που έχει κληρονομήσει ο δράκος σου από τους γονείς του Χαρακτηριστικό Γονότυπος Φαινότυπος Με φλόγα/χωρίς φλόγα (F/f) Δάχτυλα ποδιού (M/m) Αγκάθια στην ουρά (S/s) Χρώμα ουράς (T/t) Χρώμα φτερού (W/w) Κέρατο/Χωρίς Κέρατο (H/h) Χρώμα σώματος (A/a) Πίνακας 2: Γονότυπος και φαινότυπος του μωρού δράκου σας ΓονότυποςΦαινότυπος FF ή Ff ff Καθώς αναπνέει βγάζει φλόγα Καθώς αναπνέει δε βγάζει φλόγα MM ή Mm Τέσσερα δάχτυλα ποδιού mm SS ή Ss ss TT ή Tt Τρία δάχτυλα ποδιού (όλοι οι δράκοι έχουν τουλάχιστον τρία δάχτυλα ποδιού) Πέντε αγκάθια στην ουρά Τέσσερα αγκάθια στην ουρά (όλοι οι δράκοι έχουν τουλάχιστον τέσσερα αγκάθια στην ουρά) Κόκκινη ουρά 51

52 tt Κίτρινη ουρά WW ή Ww Κόκκινα φτερά ww Κίτρινα φτερά HH ή Hh Κέρατο hh Χωρίς κέρατο AA ή Aa Μπλε σώμα και κεφάλι aa Πράσινο σώμα και κεφάλι Πίνακας 3: Μεταφράζοντας το γονότυπο του δράκου σε φαινότυπο Ανάλυση Συγκρίνετε το δράκο σας με άλλους δράκους που θα βρείτε στην αίθουσα. Ποιές διαφορές και ποιές ομοιότητες διακρίνετε; Δεδομένου ότι όλοι οι δράκοι είχαν τους ίδιους γονείς, πώς εξηγείτε τις παρατηρούμενες διαφορές; Παραλλαγές Συνεπικράτεια Για να εισάγετε την έννοια της συνεπικράτειας, μπορείτε να επεκτείνετε τη δραστηριότητα αυτή ανταλλάσσοντας τα σχετικά υλικά, αναφορικά με το χαρακτηριστικό που έχει να κάνει με το χρώμα του σώματος (γονότυπος Aa), με αυτά που έχουν τους γονότυπους A/Ä/a, όπου Α και Ä είναι συνεπικρατή και a είναι υπολειπόμενο: ΓονότυποςΦαινότυπος AA ή Aa Μπλε σώμα και κεφάλι ÄÄ ή Äa Μαύρο σώμα και κεφάλι AÄ Ριγέ μπλε και μαύρο σώμα και κεφάλι aa Άσπρο σώμα και κεφάλι Πίνακας 1a: Μεταφράζοντας το γονότυπο του δράκου σε φαινότυπο (επέκταση για παράδειγμα συνεπικράτειας) Χαρακτηριστικό Γονότυπος Φαινότυπος Χρώμα σώματος (A/Ä/a) Πίνακας 2a: Γονότυπος και φαινότυπος του μωρού-δράκου σας (επέκταση για παράδειγμα συνεπικράτειας) Χρειάζεται να αντικαταστήσετε τις χρωμοσωμικές λωρίδες A/a με δυο διαφορετικά σετ γονέων προκειμένου να επιτύχετε απογόνους με όλους τους έξι δυνατούς συνδυασμούς. Η μισή τάξη θα πρέπει να πάρει το σετ. Άλλες παραλλαγές 52

53 Αντί να ζωγραφίζετε κομμάτια του δράκου, μπορείτε να ζητήσετε από τους μαθητές να ζωγραφίσουν άλλα μυθικά πλάσματα, ή ακόμη και να τα κατασκευάσουν, για παράδειγμα από ζαχαρωτά τύπου marshmallow και καρφίτσες (βλέπε Soderberg, 1992). Ευχαριστίες Η εκπαιδευτική αυτή δραστηριότητα βασίζεται σε μια ιδέα της Patti Soderberg διασκευασμένη με την άδεια του The Science Teacher (βλέπε Soderberg, 1992). Τα μαθήματά της χρησιμοποιώντας τα reebops, που είναι φανταστικοί οργανισμοί φτιαγμένοι από ζαχαρωτά marshmallow και άλλα φθηνά υλικά, στη συνέχεια διασκευάστηκαν από τους συγγραφείς. Οι ευχαριστίες για τις χρωμοσωμικές λωρίδες πιστώνονται στην Nancy Clark w2, και στην Marlene Rau, αρχισυντάκτρια του Science in School, συμπεριλαμβανομένου και του παραδείγματος της συνεπικράτειας. Αναφορές Soderberg P (1992) Marshmallow meiosis. The Science Teacher 59(8): Το άρθρο μπορείτε να το κατεβάσετε δωρεάν από εδώ, με την ευγενική άδεια του The Science Teacher. Αναφορές στο διαδίκτυο w1 Τα υλικά που θα χρειαστούν για τη δραστηριότητα αυτή μπορείτε να τα κατεβάσετε από εδώ: Χρωμοσωμικές λωρίδες και χρωμοσωμικές λωρίδες συνεπικράτειας Πινάκες (Word format) Worksheet (PDF ή Word format) Βασική εικόνα δράκου w2 Η συνταξιοδοτημένη καθηγήτρια Nancy Clark (US science teacher), έχει αναρτήσει στο διαδίκτυο συλλογή εκπαιδευτικών πηγών: w3 Βρείτε περισσότερα γύρω από το Vanderbilt Student Volunteers for Science εδώ: Πηγές Το Σκωτσέζικο εγχείρημα Gene jury προτείνει το παιχνίδι με τίτλο κάνε ένα μωρό, που εστιάζει στην προεμφυτευτική διαγνωστική και στη γενετική. Ανατρέξτε στην ιστοσελίδα του Gene jury ( ή χρησιμοποιήστε τον δικτυακό σύνδεσμο: Για να μάθετε περισσότερα για τις γενετικές ασθένειες και την έρευνα που πραγματοποιείται γύρω από αυτές, ανατρέξτε: Patterson L (2009) Getting a grip on genetic diseases. Science in School 13: Για το άρθρο μας που αποτελείται από δυο μέρη και έχει να κάνει με τη μοριακή εξέλιξη και τη γενετική που κρύβεται πίσω από τη θετική επιλογή συγκεκριμένων αλληλομόρφων, ανατρέξτε: Bryk J (2010) Natural selection at the molecular level. Science in School 14: Bryk J (2010) Human evolution: testing the molecular basis. Science in School 17: Μένοντας στο αντικείμενο της γενετικής και της εξέλιξης, ένας απλός τρόπος για τη διδασκαλία της αρχής των Hardy-Weinberg στην τάξη περιγράφεται εδώ: 53

54 Pongsophon P et al. (2007) Counting Buttons: demonstrating the Hardy-Weinberg principle. Science in School 6: Δοκιμάστε το διαδικτυακό παιχνίδι του μουσείου της επιστήμης από το Ηνωμένο Βασίλειο Thingdom για να μάθετε περισσότερα γύρω από τη γενετική καθώς δημιουργείτε το δικό σας οργανισμό επιστημονικής φαντασίας. Ανατρέξτε: Αν απολαύσατε αυτό το άρθρο, γιατί να μην ανατρέξετε στην πλήρη συλλογή μας με άρθρα βιολογίας; Ανατρέξτε: Η Patricia Tellinghuisen είναι η Διευθύντρια του οργανισμού Vanderbilt, εκπαιδευτικής υπηρεσίας Εθελοντών Φοιτητών για την Επιστήμη (VSVS) w3 και Σχολικός Σύμβουλος στο Πανεπιστήμιο Vanderbilt, Nashville, Tennessee, ΗΠΑ. Οι Jennifer Sexton και Rachael Shevin ήταν προπτυχιακοί εργαστηριακοί βοηθοί στο VSVS. Κριτική Ως καθηγητής της βιολογίας στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση ποτέ δεν είχα σκεφτεί να διδάξω γενετική χρησιμοποιώντας μυθικά πλάσματα, αλλά αφού ξεπέρασα την αρχική μου έκπληξη, συνειδητοποίησα ότι η χρήση της γενετικής των δράκων ήταν απόλυτα συνεπής με τα επιστημονικά δεδομένα... και πραγματικά πολύ διασκεδαστική! Η ιδέα της τυχαίας επιλογής των γονιδίων και η μετέπειτα αναζήτηση των προκυπτόντων χαρακτηριστικών των μωρών δράκων είναι ευφυέστατη και ταυτόχρονα αποτελεσματική. Ακόμη και αν δεν είναι πραγματικοί, οι δράκοι μπορούν να συμβάλουν στην αύξηση του ενδιαφέροντος σε ένα θέμα που γενικά θεωρείται βαρετό (τουλάχιστον από τους μαθητές) και μπορούν να μεταφέρουν επιστημονικές έννοιες τόσο καλά όσο και η χρήση πραγματικών οργανισμών όπως τα μπιζέλια του Μέντελ. Συνιστώ το άρθρο αυτό στους καθηγητές βιολογίας πρωτοβάθμιας και κατώτερης δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης που επιθυμούν να εξετάσουν τις αρχές της γενετικής του Μέντελ (γονίδια, αλληλόμορφα, γονότυπος, φαινότυπος, επικράτεια, μείωση και αναπαραγωγή) με ένα καινοτόμο και παιχνιδιάρικο τρόπο. Η δραστηριότητα αυτή θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί πολύ εύκολα μέσα σε μια τάξη, πρακτικά χωρίς κανένα εξοπλισμό. Κατάλληλες ερωτήσεις κατανόησης: 1. Οι δράκοι έχουν: a. επτά χρωμοσώματα b. επτά γονίδια c. επτά ζεύγη χρωμοσωμάτων d. επτά αλληλόμορφα.. 2. Όταν αναπαράγετε δράκους, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων των απογόνων τους: a. διαιρείται στο μισό b. παραμένει το ίδιο c. διπλασιάζεται d. εξαρτάται από το φύλο τους. Giulia Realdon, Ιταλία Υποδείξεις του αξιολογητή: Βιολογία Ηλικίες

55 Όνομα Ημερομηνία Γενετικά Χαρακτηριστικά Έρευνα Εκδηλώνεις τα παρακάτω χαρακτηριστικά; 1. Έχω ελεύθερους λοβούς αφτιών Ναι Όχι 2. Μπορώ να διπλών τη γλώσσα μου Ναι Όχι 3. Έχω «λακκάκια» στα μάγουλα Ναι Όχι 4. Είμαι δεξιόχειρας Ναι Όχι 5. Έχω φακίδες Ναι Όχι 6. Έχω κατσαρά μαλλιά Ναι Όχι 7. Έχω «λακκάκι» στο πηγούνι Ναι Όχι 8. Έχω αλλεργίες Ναι Όχι 9. Όταν σφίγγω τα χέρια ο αριστερός μου αντίχειρας πηγαίνει πάνω από Ναι Όχι τον δεξί. 10. Δεν έχω αχρωματοψία Ναι Όχι 11. Η γραμμή τριχοφυΐας μου δεν έχει κορυφή Ναι Όχι 12. Είμαι: Αγόρι Κορίτσι 55

56 αριθμός παιδιών Όνομα Ημερομηνία Γενετικά Χαρακτηριστικά Γράφημα Σχεδίασε ένα γράφημα με τον αριθμό των παιδιών που απάντησαν «Ναι» για κάθε χαρακτηριστικό Χαρακτηριστικά 56

57 57

58 58

59 59

60 60

61 61

62 62

63 63

64 64

65 65

66 23/03/07 16:05 Το πείραμα του ουράνιου τόξου Γενετική τροποποίηση χαρίζει στα ποντίκια έγχρωμη όραση Ουάσινγκτον Το μάτι του ποντικού αναγνωρίζει μόνο δύο βασικά χρώματα, ενώ το ανθρώπινο μάτι τρία Η εισαγωγή ενός επιπλέον γονιδίου στο DNA των ποντικών επέτρεψε στα ζώα να απολαύσουν τα χρώματα του ουράνιου τόξου όπως τα βλέπει ένας άνθρωπος, αντί να περιορίζονται σε μουντές διαβαθμίσεις του κίτρινου, του μπλε και του γκρι. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στη Σάντα Κρουζ εισήγαγαν στα ποντίκια το γονίδιο μιας χρωστικής του ανθρώπινου ματιού που αναγνωρίζει αποχρώσεις του κόκκινου. Η έρευνα, που δημοσιεύεται στο περιοδικό Science, δείχνει ότι ο εγκέφαλος των θηλαστικών είναι εξαιρετικά ευέλικτος και μπορεί να ερμηνεύει και να αξιοποιεί νέα είδη πληροφοριών -τα πειραματόζωα μπορούσαν να δουν περισσότερα χρώματα παρόλο που το νευρικό τους σύστημα δεν είναι εξελικτικά προσαρμοσμένο στην πλήρως έγχρωμη όραση. Η όραση του ανθρώπου και ορισμένων άλλων πρωτευόντων θηλαστικών είναι τριχρωματική. Στο μάτι υπάρχουν τρεις διαφορετικοί φωτοϋποδοχείς που αναγνωρίζουν το μπλε, το κόκκινο και το πράσινο, βασικά χρώματα που συνδυάζονται από τον εγκέφαλο για να γίνουν αντιληπτές και οι υπόλοιπες αποχρώσεις. Τα ποντίκια, όπως και τα περισσότερα άλλα θηλαστικά, διαθέτουν διχρωματική όραση, καθώς τους λείπει ο φωτοϋποδοχέας του κόκκινου. Οι ερευνητές εισήγαγαν στο γονιδίωμα θηλυκών ποντικών το ανθρώπινο γονίδιο της επιπλέον φωτοχρωστικής. Δεν ήταν όμως βέβαιοι ότι ο εγκέφαλος των πειραματόζωων, μαθημένος στη διχρωματική όραση, θα μπορούσε να δει περισσότερα χρώματα. Τελικά αποδείχθηκε ότι μπορεί, καθώς τα ποντίκια μπορούσαν να ξεχωρίσουν τρεις μοχλούς με ελαφρώς διαφορετικό κοκκινωπό χρώμα και να πατήσουν αυτόν που θα τους προσέφερε λίγη τροφή ως επιβράβευση. Το πείραμα, αναφέρουν οι ερευνητές, ουσιαστικά μιμείται το εξελικτικό συμβάν που χάρισε σε ορισμένα πρωτεύοντα την τριχρωματική τους όραση. Το γονίδιο του ενός από τους δύο φωτοϋποδοχείς των ποντικών βρίσκεται στο φυλετικό χρωμόσωμα Χ, ενώ το άλλο βρίσκεται σε διαφορετικό (αυτοσωμικό) χρωμόσωμα. Ο άνθρωπος έχει ένα επιπλέον γονίδιο στο Χ, το οποίο πιστεύεται ότι είναι παραλλαγμένο αντίγραφο του πρώτου γονιδίου, και προήλθε από τυχαες μεταλλάξεις πριν από εκατομμύρια χρόνια. Η νέα μελέτη επιβεβαιώνει ότι οι μεταλλάξεις αυτές ήταν από μόνες τους αρκετές για την εμφάνιση της τριχρωματικής όρασης, χωρίς να απαιτούνται και προσαρμογές του νευρικού συστήματος. news.in.gr ΑΠΕ 66

67 ΜΙΤΩΣΗ Είναι αξιοσημείωτο το γεγονός ότι τα θυγατρικά κύτταρα διατηρούν το ίδιο γενετικό υλικό και τις ίδιες γενετικές πληροφορίες με το κύτταρο από το οποίο προέρχονται. Κατά τη μίτωση σταματά η σύνθεση RNA ενώ μειώνεται η τιμή της πρωτεϊνικής σύνθεσης. Πρέπει να τονιστεί ότι η μίτωση είναι ένα δυναμικό και συνεχές φαινόμενο κατά το οποίο το ένα στάδιο διαδέχεται το άλλο, χωρίς να υπάρχουν σαφή όρια μεταξύ τους. Με βάση πάντως τις μορφολογικές αλλαγές, η μίτωση διακρίνεται στα εξής στάδια: Πρόφαση Η πρόφαση αρχίζει με τη συμπύκνωση και την αναδίπλωση των μακριών χρωμοσωμικών ινιδίων, τα οποία στο τέλος αυτής της διαδικασίας είναι αρκετά παχιά και μπορούν να παρατηρηθούν στο οπτικό μικροσκόπιο. Καθώς προχωρά η συμπύκνωση, το χρωμόσωμα χωρίζεται στα δύο χρωματίδια. Καθώς συμπυκνώνονται τα χρωμοσώματα, αρχίζει να σχηματίζεται στο κυτταρόπλασμα η μιτωτική άτρακτος. Οι μικροσωληνίσκοι της ατράκτου, με τη βοήθεια των μοριακών μηχανών κίνησης των μικροσωληνίσκων, αναπτύσσουν τις δυνάμεις εκείνες οι οποίες τελικά μεταφέρουν τα χρωματίδια στους δύο πόλους του κυττάρου. Μετάφαση α. η μιτωτική άτρακτος μετακινείται στην περιοχή που υπήρχε ο πυρήνας, β. κάθε χρωμόσωμα συνδέεται με τους μικροσωληνίσκους της ατράκτου, και γ. τα χρωμοσώματα μετακινούνται στο μέσο της ατράκτου. 67

68 Ανάφαση Η ανάφαση αρχίζει καθώς τα χρωματίδια έλκονται προς τους αντίθετους κυτταρικούς πόλους. Κατά την ανάφαση τα αδελφά χρωματίδια διαχωρίζονται και έλκονται προς τους αντίθετους πόλους, ενώ ταυτόχρονα οι δύο πόλοι της ατράκτου απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο. Τελόφαση Κατά την τελόφαση τα χρωματίδια αποσυμπυκνώνονται και αποκτούν την κανονική μορφολογία που είχαν κατά τη μεσόφαση. Σχηματίζεται ο πυρηνικός φάκελος. 68

69 ΜΕΙΩΣΗ Το πιο ενδιαφέρον ίσως χαρακτηριστικό της Γενετικής είναι ότι είναι η επιστήμη των αντιθέσεων. Με τους γονείς μας εμφανίζουμε τα ίδια βασικά ανθρώπινα χαρακτηριστικά, δεν είμαστε όμως πιστά αντίγραφα τους, ούτε μοιάζουμε με τα αδέλφια μας σαν δύο σταγόνες νερό. Τι ακριβώς συμβαίνει; Στη μονογονική αναπαραγωγή, οι γενετικές πληροφορίες για τη δημιουργία του νέου ατόμου προέρχονται από ένα μοναδικό γονέα. Είναι λοιπόν επόμενο οι απόγονοι, λόγω της πιστότητας της αντιγραφής του γενετικού υλικού και της ακρίβειας της διανομής του με τη μίτωση, να είναι πιστά αντίγραφα του. Αντίθετα, στην αμφιγονική αναπαραγωγή, τις γενετικές πληροφορίες για τη δημιουργία του νέου ατόμου συνεισφέρουν δύο γονείς διαφορετικού φύλου. Οι απόγονοι επομένως δεν μπορεί να είναι ακριβή αντίγραφα κανενός, αλλά προϊόν γενετικής συμβολής και των δύο. Εδώ όμως ανακύπτει ένα πρόβλημα. Αν κάθε γονέας μεταβίβαζε στον απόγονο του τον ακριβή αριθμό χρωμοσωμάτων του, το νέο άτομο θα είχε το άθροισμα του αριθμού των χρωμοσωμάτων και των δύο. Ένας τέτοιος όμως απόγονος, ακόμη κι αν επιβίωνε, θα είχε διαφορετικό αριθμό χρωμοσωμάτων από αυτόν που είναι καθορισμένος για το είδος του. Το πρόβλημα αυτό για τους αμφιγονικά αναπαραγόμενους οργανισμούς λύθηκε στη διάρκεια της εξέλιξης μέσα από δύο μηχανισμούς, τη μείωση και τη γονιμοποίηση. Με τη μείωση κάθε γονέας παράγει τους γαμέτες του, δηλαδή εξειδικευμένα αναπαραγωγικά κύτταρα, που φέρουν το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων από τον κανονικό, είναι δηλαδή απλοειδή. Με τη γονιμοποίηση ο αρσενικός γαμέτης και ο θηλυκός γαμέτης συνενώνονται σε ένα νέο κύτταρο, το ζυγωτό, από το οποίο, με συνεχείς μιτωτικές διαιρέσεις, προκύπτει ο νέος οργανισμός. Το κύτταρο αυτό είναι διπλοειδές και, κατ' επέκταση διπλοειδής είναι και ο νέος οργανισμός, αφού η συνένωση των απλοειδών γαμετών επαναφέρει τον αριθμό χρωμοσωμάτων στο κανονικό. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι η μείωση δεν αποσκοπεί στην παραγωγή γαμετών που γενικά και αόριστα έχουν το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων. Αντίθετα παράγει γαμέτες που έχουν πάρει, από κάθε ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων, υποχρεωτικά τη μία χρωματίδα, η οποία με το τέλος της μείωσης αντιστοιχεί σε ένα χρωμόσωμα. Η μείωση γίνεται σε μια ειδική κατηγορία διπλοειδών κυττάρων, που χαρακτηρίζονται ως άωρα γεννητικά κύτταρα. Μετά τον αυτοδιπλασιασμό του γενετικού υλικού (καθένα χρωμόσωμα αποτελείται από δύο χρωματίδες), στο κύτταρο που πρόκειται να υποστεί μείωση γίνονται δύο διαδοχικές κυτταρικές διαιρέσεις. Καθεμιά από αυτές περιλαμβάνει μια διαίρεση του πυρήνα και μια διαίρεση του κυτταροπλάσματος. Από την πρώτη κυτταρική διαίρεση, που χαρακτηρίζεται ως 1η μειωτική διαίρεση ή μείωση Ι, παράγονται δύο κύτταρα. Καθένα από αυτά υφίσταται τη δεύτερη κυτταρική διαίρεση, που χαρακτηρίζεται ως 2η μειωτική διαίρεση ή μείωση II, με αποτέλεσμα την παραγωγή τεσσάρων γαμετών. Πρόφαση Πρόφαση Πρόφαση Πρόφαση Πρόφαση Μετάφαση I Ανάφαση I Τελόφαση I Πρόφαση II Μετάφαση II Ανάφαση II Τελόφαση II 69

70 Πρόφαση Είναι το μεγαλύτερο σε διάρκεια στάδιο της μείωσης. α. Εμφανίζονται τα χρωμοσώματα. β. Τα ομόλογα χρωμοσώματα εγκαταλείπουν τις τυχαίες θέσεις που κατείχαν στο χώρο του πυρήνα, πλησιάζουν και τοποθετούνται το ένα απέναντι στο άλλο. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται σύναψη. Τα ομόλογα χρωμοσώματα στοιχίζονται έτσι, ώστε οι αντίστοιχοι γονιδιακοί τόποι (δηλ. οι θέσεις στις οποίες εδράζονται τα γονίδια που ελέγχουν το ίδιο γνώρισμα) να είναι ο ένας απέναντι στον άλλο. γ. Στο τέλος του σταδίου αποδιοργανώνεται ο πυρηνικός φάκελος ενώ αρχίζει ο σχηματισμός της ατράκτου και η μετακίνηση των ομόλογων χρωμοσωμάτων προς το ισημερινό επίπεδο του κυττάρου. Μετάφαση I Κατά τη διάρκεια της τα ζεύγη των ομόλογων χρωμοσωμάτων ολοκληρώνουν τη μετακίνηση τους προς το ισημερινό επίπεδο του κυττάρου. Επειδή στη συνέχεια κάθε χρωμόσωμα από τα μέλη κάθε ζευγαριού ομολόγων μπορεί να κατευθυνθεί είτε προς τον έναν είτε προς τον άλλο πόλο, είναι δυνατός ένας μεγάλος αριθμός διαφορετικών συνδυασμών. Το φαινόμενο αυτό, που λέγεται ανεξάρτητος συνδυασμός των χρωμοσωμάτων, είναι ένας μηχανισμός αναδιανομής των γονιδίων που βρίσκονται σε διαφορετικά, μη ομόλογα, χρωμοσώματα. Ανάφαση I Δεν αποχωρίζονται οι αδελφές χρωματίδες. Αποχωρίζονται όμως τα μέλη κάθε ζεύγους ομόλογων χρωμοσωμάτων. Σχηματίζονται έτσι δύο πλήρεις απλοειδείς σειρές χρωμοσωμάτων, που απομακρύνονται κατευθυνόμενες προς τους αντίθετους πόλους.. Τελόφαση I Τα περισσότερα κύτταρα, ταυτόχρονα με την τελόφαση Ι, προχωρούν στην κυτταροπλασματική διαίρεση. Την πρώτη μειωτική διαίρεση ακολουθεί η δεύτερη, χωρίς να μεσολαβεί αυτοδιπλασιασμός του γενετικού υλικού πριν από αυτήν 70

71 Πρόφαση ΙΙ Δεν αντιγράφεται το DNA μεταξύ της Μείωσης Ι και της Μείωσης II. Για άλλη μια φορά αρχίζει η συμπύκνωση των χρωμοσωμάτων. Επανασχηματίζονται επίσης τα νημάτια της ατράκτου, ενώ ταυτόχρονα διαλύεται για μια ακόμα φορά ο πυρηνικός φάκελος. Μετάφαση II Τα διπλασιασμένα και πλήρως συμπυκνωμένα χρωμοσώματα είναι τοποθετημένα το καθένα ανεξάρτητα στον ισημερινό. Ανάφαση II Οι αδελφές χρωματίδες αποχωρίζονται όπως ακριβώς και κατά τη μίτωση και για το λόγο αυτό λέμε ότι τα γεγονότα της Μείωσης II είναι όμοια με τα αντίστοιχα της Μιτωτικής διαίρεσης. Τελόφαση II Κάθε θυγατρικός πυρήνας περιέχει απλοειδή αριθμό χρωμοσωμάτων, δηλαδή μία μόνο χρωματίδα από κάθε ζευγάρι. Σε ό,τι αφορά τον άνθρωπο, και οι τέσσερις γαμέτες στον άνδρα είναι λειτουργικοί, δηλαδή σπερματοζωάρια. Αντίθετα στη γυναίκα ένας μόνο από τους τέσσερις γαμέτες είναι λειτουργικός, δηλαδή ωάριο. Ωογένεση Σπερματογένεση 71

72 6. Γενετική Μηχανική και Βιοτεχνολογία 6.1 Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας εδώ και χιλιάδες χρόνια ο άνθρωπος εφαρμόζει: επιλεγμένες διασταυρώσεις. [και ανεπιθύμητα χαρακτηριστικά χρονοβόρα χρησιμοποιεί οργανισμούς παρασκευή χρήσιμων προϊόντων φαρμάκων,καλλυντικών (βότανα) τροφίμων, ποτών (μο) * - ζυμώσεις Βιοτεχνολογία: η τεχνολογία που αξιοποιεί ζωντανούς οργανισμούς (ή ζωντανά συστήματα ή βιολογικές διαδικασίες) για την παραγωγή ενός προϊόντος ή την πραγματοποίηση μιας διαδικασίας. * Τρόφιμα π.χ. γαλακτοκομικά προϊόντα ενζυμική επεξεργασία γάλακτος ποτά: ενζυμική επεξεργασία σακχάρων από σπέρματα (π.χ. σταφύλια, κριθάρι) 6.2 Γενετική Μηχανική και Γενετική Μηχανική: το σύνολο των τεχνικών με τις οποίες μεταφέρεται γενετικό υλικό από έναν οργανισμό σε έναν άλλο γενετικά τροποποιημένοι οργανισμοί (ανασυνδυασμένο DNA) π.χ. σακχαρώδης διαβήτης: ανεπάρκεια ή έλλειψη πρωτεΐνης ινσουλίνης από το πάγκρεας που ρυθμίζει το μεταβολισμό των υδατανθράκων 1 σελ. 127 ΣΒ ( πάσχοντες παγκοσμίως) για τις ενέσεις ινσουλίνης χρήση έως πρόσφατα πάγκρεας βοοειδών και χοίρων μεγάλο κόστος ανεπαρκείς ποσότητες αλλεργίες Σήμερα: απομόνωση γονιδίου ινσουλίνης εισαγωγή σε ένα βακτήριο (γενετικά τροποποιημένο) πληθυσμός τροποποιημένων βακτηρίων που παράγουν ινσουλίνη. άλλες πρωτεΐνες που παράγονται με τον ίδιο τρόπο: αυξητική ορμόνη, ιντερφερόνες και ιντερλευκίνες (καρκίνος), ερυθροποιητίνη (αναιμία), μονοκλωνικά αντισώματα [διάγνωση/θεραπεία] αντιβιοτικά εμβόλια ανθεκτικότητα τροφίμων (π.χ. φυτά ανθεκτικά σε παράσιτα χαμηλότερη τιμή, υποσιτισμού) τομάτα ανθεκτική στον παγετό, ελαιοκράμβη και πρόβατα παράγουν φαρμακευτικά προϊόντα πχ παράγων ΙΧ για αιμορροφιλία Β σε γάλα καθαρισμός πετρελαιοκηλίδων (σελ. 125 ΣΒ) Χαρτογράφηση ανθρώπινου γονιδιώματος ( , συνεχίζεται ταυτοποίηση γονιδίων) Γονιδιακή θεραπεία εισαγωγή φυσιολογικού γονιδίου στον ασθενή, ώστε να εξασφαλίζεται ομαλή λειτουργία (περιορισμένη εφαρμογή) ανοσοανεπάρκεια ADA, κυστική ίνωση, αδρενολευκοδυστροφία HIV >4.000 γενετικές ασθένειες [δυσκολίες: μόνο για μονογονιδιακές ασθένειες που οφείλονται σε υπολειπόμενο, ιοί, η αλλαγή είναι επίκτητη και όχι κληρονομήσιμη] Κλωνοποίηση αμφίβια 1960, 1ο θηλαστικό Dolly 1996 γρήγορη αναπαραγωγή διαγονιδιακών ζώων, ζώων υπό εξαφάνιση 6.3 Βιοηθική Κυρίαρχη στον 21ο αιώνα Προβληματισμός για ηθικές νομικές προεκτάσεις μονοκαλλιέργειες o διαταραχή ισορροπίας βιοποικιλότητας π.χ. σολωμός GH, σιτάρι Bt εντομοκτόνα χημικών όμως κίνδυνος να περάσει και σε ζιζάνια o μονοπώλια π.χ. MOSANTO Άρθρο εφημερίδας [Ελευθεροτυπία 28/08/2011] αλλεργίες ασφαλιστικές εταιρείες] o αμερικάνικη απέρριψε αίτηση ασφάλισης παιδιού με σύνδρομο «εύθραυστου Χ», αμερικάνικη εταιρεία απέλυσε εργαζόμενο γιατί ο θείος του πέθανε από Huntington, δασκάλα στην Έσση δεν πήρε τη θέση γιατί έπασχε από Huntington άρθρο Ισλανδία decode ανενεργός ιός φορέας μπορεί να μετατραπεί σε παθογόνο κατά παραγγελία έμβρυα αδέρφια για «ανταλλακτικά» Debate σελ. 125 ΣΒ - Βιολογία και Κινηματογράφος 72

73 Γκάτακα (Gattaca, 1998 Columbia Pictures Industries, Inc.) Η ταινία αναφέρεται στους κινδύνους που μπορεί να κρύβει η αποκωδικοποίηση του ανθρώπινου γονιδιώματος. Περιγράφει μια νέα τάξη πραγμάτων στην οποία η επιστήμη έχει οδηγήσει σε διακρίσεις καθώς με τις εφαρμογές της οδήγησε στη δημιουργία μιας «κατώτερης» τάξης ανθρώπων. Jurassic Park (Jurassic Park, 1993, Universal) Η ιδέα του συγγραφέα του βιβλίου Michael Chrichton προκύπτει από το έργο του 1963 των Linus Pauling και Emile Zuckerkandl «Χημική Παλαιογενετική: Μοριακές Μελέτες Αποκατάστασης Εξαφανισμένων Μορφών Ζωής». Στο βιβλίο, όπως και στην ταινία περιγράφεται η κλωνοποίηση δεινοσαύρων από δείγμα αίματός τους που βρέθηκε σε έντομο διατηρημένο σε κεχριμπάρι. Πέρα από τα ζητήματα του γενετικού υλικού και της κλωνοποίησης γίνεται επίσης αναφορά σε χημικές άμυνες φυτών (τερπένια και αλκαλοειδή) και στη χρήση χημικών ουσιών για την επικοινωνία μεταξύ των ζώων (φερομόνες). Η ταινία ουσιαστικά πραγματεύεται θέματα επιστημονικής ηθικής με αναφορές στα όρια της επιστήμης και σε διλήμματα σχετικά με βασική και εφαρμοσμένη επιστήμη. Το Νησί (The Island, 2005, Dream Works) Γη, μέσα του 21ου αιώνα. Ο Λίνκολν Σιξ Έκο είναι ένας υπάκουος εργάτης σε μια κοινωνία την οποία αποτελούν άνθρωποι που χαρακτηρίζονται από την παντελή έλλειψη διάθεσης επαναστατικότητας ή ανησυχίας. Σύμφωνα με αυτά που «ξέρει», είναι από τους ελάχιστους επιζήσαντες μετά από μια παγκόσμια καταστροφή που οδήγησε στη μόλυνση ολόκληρου του πλανήτη. Μαζί με τους άλλους (λίγες χιλιάδες) επιζήσαντες μένει σε ένα κατασκευασμένο και πλήρως ελεγχόμενο περιβάλλον. Το μοναδικό πράγμα που επιθυμεί (όπως και οι άλλοι survivors) είναι να κερδίσει κάποτε στην καθημερινή λοταρία που διεξάγεται! Έπαθλό της: ένα ταξίδι προς το «Νησί. Ο Λίνκολν, όμως, δεν θα αργήσει να κάνει μια ανατριχιαστική ανακάλυψη που μετατρέπει την επιθυμία του αυτή σε εφιάλτη. Στην πραγματικότητα, ο ίδιος και οι υπόλοιποι κάτοικοι του ειδικά διαμορφωμένου χώρου - διαμονής, είναι ανθρώπινοι κλώνοι οι οποίοι λειτουργούν ως «ανταλλακτικά» για τους ανθρώπους των οποίων είναι σωσίες. Η ταινία αναφέρεται στους κινδύνους που μπορεί να κρύβει η κλωνοποίηση. Μη μ αφήσεις ποτέ (Never let me go, 2010, DNA Films -Film4 - Fox Searchlight Pictures) [Μυθιστόρημα του Καζούο Ισιγκούρο σε μετάφραση Τόνιας Κοβαλένκο, Εκδόσεις Καστανιώτη Στη δεκαετία του 70 τρία παιδιά μεγαλώνουν ειδυλλιακά σε ένα βρετανικό οικοτροφείο. Δεν θα αργήσουν, ωστόσο, να ανακαλύψουν ότι το μέλλον τους κρύβει ένα τραγικό μυστικό. Εργασία για το σπίτι 1. Γράψτε μια περίληψη της ταινίας, δίνοντας έμφαση στις επιστημονικές έννοιες και το κεντρικό της μήνυμα. 2. Σε ποια επιστημονική βάση στηρίζεται κυρίως η ταινία; 3. Με ποιο τρόπο αναπαριστώνται έννοιες Χημείας και Βιοχημείας; Υπάρχουν ανακρίβειες σχετικά με επιστημονικούς όρους και έννοιες; 4. Σε ποιες σκηνές της ταινίας θεωρείτε ότι υπάρχει παράβαση των κανόνων επιστημονικής ηθικής; 5. Ποια είναι η εικόνα των επιστημόνων στην ταινία; 6. Ποιο θεωρείτε ότι είναι το μήνυμα της ταινίας; 7. Καταγράψτε τις απόψεις σας σχετικά με την αποκωδικοποίηση του ανθρώπινου γονιδιώματος και τη δυνατότητα παρέμβασης στο γενετικό υλικό. Ποιοι δρόμοι ανοίγονται και ποιοι είναι οι πιθανοί κίνδυνοι από τις εξελίξεις στους τομείς αυτούς; Αναζητήστε πληροφορίες σε βιβλία, εφημερίδες, οργανισμούς ή στο διαδίκτυο. Στην εργασία πρέπει να αναφέρονται οι πηγές από όπου συλλέξατε τις πληροφορίες. 73