ΣΧΕΔΙΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΣΥΝΔΥΑΣΜΕΝΟΥ DNA (ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ) Ι) ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΚΑΙ ΔΕΞΙΟΤΗΤΕΣ Οι μαθητές θα πρέπει : Να γνωρίζουν ποιο μόριο είναι ο φορέας της γενετικής πληροφορίας Να γνωρίζουν ποιο είναι το γενετικό υλικό των βακτηρίων και των ιών Να ξέρουν τι είναι τα πλασμίδια Να γνωρίζουν το πείραμα του Griffith με τα λεία και τα αδρά βακτήρια και την έννοια του μετασχηματισμού Να γνωρίζουν την έννοια της συμπληρωματικότητας των βάσεων και να μπορούν να βρίσκουν τη συμπληρωματική αλυσίδα ενός μονόκλωνου μορίου γενετικού υλικού ΙΙ) ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος της διδακτικής ενότητας, ο μαθητής θα πρέπει να ΓΝΩΣΤΙΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ : 1. περιγράφει τις διαδικασίες που ακολουθούνται για τη δημιουργία ενός ανασυνδυασμένου μορίου DNA 2. συσχετίζει τη δομή και τις ιδιότητες των πλασμιδίων με την τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA 3. αναγνωρίζει το τελικό προϊόν στην τεχνολογία αυτή 4. αντιστοιχεί το κάθε ένζυμο στην αντίδραση που καταλύει για τη δημιουργία του ανασυνδυασμένου μορίου 5. να εφαρμόζει τις γνώσεις του στη συμπληρωματικότητα των βάσεων για τη δράση των περιοριστικών ενδονουκλεασών και τη δημιουργία μορίων ανιχνευτών ΣΥΝΑΙΣΘΗΜΑΤΙΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ-ΤΟΜΕΑΣ ΣΤΑΣΕΩΝ : 1. να αναγνωρίζει τη στενή σχέση της προόδου της Βιολογίας με την καθημερινή του ζωή 2. να αναπτύξει θετική στάση για τις πρακτικές της Γενετικής Μηχανικής, αλλά και να κατανοεί τους περιορισμούς και τα όριά της ΜΕΤΑΓΝΩΣΤΙΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ : Να μπορεί να αυτοαξιολογείται και να εντοπίζει τους στόχους με τους οποίους συναντά δυσκολίες. ΙΙΙ) ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ Για τη συγκεκριμένη διδακτική ενότητα θα εφαρμοστεί η μέθοδος της διερευνητικήςδιαλογικής διδασκαλίας και θα ακολουθηθεί η παρακάτω διδακτική προσέγγιση, την οποία έχουμε χωρίσει σε φάσεις. Για την πραγματοποίησή της απαιτούνται δυο διδακτικές ώρες. Φάση 1. Έλεγχος προϋπάρχουσας γνώσης. Χρησιμοποιούμε το παρακάτω διαγνωστικό κριτήριο αξιολόγησης. Σε περίπτωση που δοθεί κατά τη διάρκεια της διδακτικής ώρας, θα μπορούσε να χρησιμεύσει σαν εργαλείο αυτοαξιολόγησης του μαθητή.
ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΟ ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ 1. Να βάλεις σε κύκλο τη φράση που συμπληρώνει σωστά τις παρακάτω προτάσεις. i) Τα πλασμίδια είναι μόρια γενετικού υλικού α. των ιών β. των βακτηρίων γ. με μεγάλο αριθμό βάσεων δ. τίποτα από τα παραπάνω ii) Οι πληροφορίες για τις ιδιότητες των οργανισμών είναι αποθηκευμένες α. στις πρωτεΐνες β. στα ριβοσώματα γ. στο DNA δ. στα λιπίδια iii) Με τα πειράματά του ο Grifffith α. απέδειξε πώς ακριβώς τα αδρά βακτήρια «μετασχηματίστηκαν» σε λεία παθογόνα β. θέρμανε τα λεία βακτήρια για να νεκρωθούν γ. όταν έκανε ένεση νεκρών λείων βακτηρίων με ζωντανά αδρά στα ποντίκια, τότε αυτά πέθαναν δ. έδειξε ότι το DNA των βακτηρίων «μετασχημάτιζε» τα αδρά βακτήρια σε λεία iv) Αν ένας κλώνος δίκλωνου DNA είναι 5 - A T T G C T A - 3, ποιος είναι ο συμπληρωματικός του; α. 5 T A A C G A T 3 β. 5 A T T G C T A 3 γ. 3 T A A C G A T 5 δ. 3 U A A C G A U 5 2. Να σημειώσετε ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ). Μεταξύ των συμπληρωματικών αζωτούχων βάσεων σχηματίζονται φωσφοδιεστερικοί δεσμοί. Βακτηριοφάγοι ονομάζονται οι ιοί των βακτηρίων. Οι ιοί έχουν γενετικό υλικό DNA ή RNA. Οι προκαρυωτικοί οργανισμοί έχουν εσώνια και εξώνια στο γενετικό τους υλικό. Καμία αντίδραση δεν πραγματοποιείται στους οργανισμούς χωρίς τη δράση κατάλληλων ενζύμων. 3. Χρησιμοποιείτε βιοτεχνολογικά προϊόντα; Αν ναι, να αναφέρετε δυο τέτοια καθώς και την άποψή σας για αυτά.
Φάση 2. Ένταξη στο γενικότερο πλαίσιο αναφοράς Σύνδεση με τα προηγούμενα. Θέτουμε ερωτήσεις σχετικά με πειράματα για τη μελέτη του γενετικού υλικού. Ταυτόχρονα προβάλλουμε διαφάνεια με τα πειράματα του Griffith. Ζητάμε να θυμηθούν το συμπέρασμα. Επισημαίνουμε την έννοια του μετασχηματισμού των βακτηρίων. Ζητάμε από τους μαθητές να διατυπώσουν υποθέσεις για τον τρόπο που έγινε ο μετασχηματισμός (ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΣΜΟΥ-ΠΡΟΚΛΗΣΗ ΕΝΔΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣ). Στο σημείο αυτό, αναφέρουμε τη διδακτική ενότητα που θα διδαχτεί και κοινοποιούμε τους στόχους στους μαθητές. Φάση 3. Διδακτικές ενέργειες αναμενόμενες αντιδράσεις Προβάλλουμε διαφάνεια που να δείχνει την ανταλλαγή γενετικού υλικού μέσω πλασμιδίων σε βακτήρια και αναφέρουμε τη μεγάλη συχνότητα με την οποία γίνεται αυτό. Αναφέρουμε ότι ο άνθρωπος αντιγράφει αυτό το μηχανισμό και ζητάμε από τους μαθητές να κάνουν υποθέσεις για τυχόν προϊόντα που παράγονται με αυτή τη μέθοδο. Περιμένουμε να αναφέρουν π.χ. την ινσουλίνη ή τα αντιβιοτικά, καθώς και τους γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς. Εδώ αναφέρουμε τη συμβολή της τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA στην ιατρική, γεωργία, κτηνοτροφία κ.λπ. Προχωρούμε σε περιγραφή της διαδικασίας με προβολή κατάλληλα σχεδιασμένων διαφανειών. Αναφέρουμε το βασικό στόχο της τεχνολογίας αυτής και θέτουμε προβληματισμό για τη δημιουργία του ανασυνδυασμένου μορίου. Περιμένουμε να ανασύρουν τις γνώσεις από τη συμπληρωματικότητα των βάσεων και λένε πως δυο μόρια θα μπορούσαν να ενωθούν αν ήταν συμπληρωματικά. Αναφερόμαστε εδώ στις περιοριστικές ενδονουκλεάσες, πώς αυτές χρησιμοποιούνται και αναφέρουμε το παράδειγμα της EcoRI. Αναφέρουμε και την αναγκαιότητα της παρουσίας της δεσμάσης. Ζητάμε από τους μαθητές να σκεφτούν τρόπους για να πάρουν πολλά αντίγραφα από το ανασυνδυασμένο μόριο. Περιμένουμε να μας πουν πως τα πλασμίδια πολ/νται μέσα στο βακτηριακό κύτταρο και τους ζητάμε να θυμηθούν την έννοια του μετασχηματισμού. Τους ρωτάμε πώς μπορεί ένα τόσο μεγάλο μόριο να χωρέσει σε ένα μικρό πλασμίδιο. Τότε τους δίνουμε ένα μεγάλο μόριο γενετικού υλικού και τους ζητάμε να αναγνωρίσουν θέσεις όπου κόβει η EcoRI (ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΟΥ ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ). Ζητάμε να μας πουν ποια τμήματα θα ενωθούν με το πλασμίδιο και ποια όχι. Καταλήγουν έτσι ότι κάποια πλασμίδια ανασυνδυάζονται και κάποια όχι. Τους ζητάμε εδώ να εφαρμόσουν την έννοια του μετασχηματισμού για να πάρουν πολλά αντίγραφα των μορίων αυτών. Θέτουμε προβληματισμό σχετικά με την επιλογή των κλώνων που περιέχουν το επιθυμητό κομμάτι (ανασυνδυασμένο πλασμίδιο). Τους ζητάμε να ανασύρουν από τη μνήμη τους ότι τα πλασμίδια φέρουν γονίδια ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικά και τους ζητάμε να εφαρμόσουν αυτή τη
γνώση. Προβάλλουμε κατάλληλη διαφάνεια με σχηματοποιημένη τη διαδικασία επιλογής κλώνων. Αναφερόμαστε στην παραπάνω διαδικασία ως τη δημιουργία γονιδιωματικής βιβλιοθήκης και τους ρωτάμε να «μαντέψουν» σε τι θα μπορούσε να μας φανεί χρήσιμη μια τέτοια βιβλιοθήκη και πώς θα μπορούσαμε να ξεχωρίσουμε τον κλώνο με το τμήμα DNA που θέλουμε. Εδώ αναφερόμαστε στα μόρια ανιχνευτές και πώς χρησιμοποιούνται. Τελειώνοντας, αναφέρουμε τη χρήση της παραπάνω μεθόδου σε διάφορους τομείς της καθημερινής ζωής ώστε να τους δημιουργήσουμε θετικά κίνητρα για τη μελέτη της όλης ενότητας. Φάση 4. Αξιολόγηση Χρησιμοποιήθηκε ήδη η διαγνωστική αξιολόγηση για έλεγχο της προϋπάρχουσας γνώσης των μαθητών. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος γίνεται διαμορφωτική αξιολόγηση με κατάλληλο φύλλο εργασίας (δίνεται στη συνέχεια), ενώ στο τέλος της διδακτικής ενότητας γίνεται η τελική αξιολόγηση από τον εκπαιδευτικό με κριτήριο αξιολόγησης. Σε αυτό κάθε ερώτηση αξιολογεί το βαθμό επίτευξης κάθε διδακτικού στόχου. IV) Εποπτικά μέσα Χρησιμοποιήθηκαν : Διαφάνειες και βιντεοπροβολέας ή Η/Υ σχολικός πίνακας