ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ 19

ΓΕΝΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Να περιγράφει τη δομή και να αναφέρει τις ιδιότητες και τις λειτουργίες του γενετικού υλικού. Να περιγράφει το μηχανισμό αντιγραφής και ροής της γενετικής πληροφορίας και να εξηγεί την ύπαρξη μηχανισμών που ρυθμίζουν την έκφραση της γενετικής πληροφορίας. Να αναφέρει χαρακτηριστικές ιδιότητες των ιών και να περιγράφει τον κύκλο ζωής τους. Να περιγράφει τη μεθοδολογία του ανασυνδυασμένου DNA και να αναφέρει τις εφαρμογές της στην έρευνα και σε βασικούς τομείς της ζωής. Να αναφέρει τους κανόνες μεταβίβασης κληρονομικών ιδιοτήτων. Να τους ε- φαρμόζει για τη μελέτη του τρόπου μεταβίβασης των κληρονομικών χαρακτήρων στον άνθρωπο. Να αναφέρει τα είδη των μεταλλάξεων, το μηχανισμό δημιουργίας τους και να τις συσχετίζει με συγκεκριμένες ασθένειες του ανθρώπου. Να αναγνωρίζει τη συμβολή των μικροοργανισμών στην ανάπτυξη της Βιοτεχνολογίας. Να αναφέρει τις βασικές αρχές χρησιμοποίησης των μικροοργανισμών για την παραγωγή προϊόντων χρήσιμων στον άνθρωπο. Να αναφέρει τις εφαρμογές χρησιμοποίησης των μικροοργανισμών στην Ιατρική, στη βιομηχανία και στην προστασία του περιβάλλοντος. Να περιγράφει τρόπους δημιουργίας γενετικά τροποποιημένων οργανισμών και να εξηγεί τη συμβολή τους στην αύξηση της φυτικής και της ζωικής παραγωγής. Να αναγνωρίζει τα προβλήματα που ενδέχεται να δημιουργηθούν στην υγεία του ανθρώπου και στο περιβάλλον από τις εφαρμογές των μεθόδων της Γενετικής Μηχανικής. Να αιτιολογεί την αναγκαιότητα ύπαρξης κανόνων, έτσι ώστε οι εφαρμογές των επιτευγμάτων της επιστήμης να εξυπηρετούν τη βελτίωση της ποιότητας ζωής του ανθρώπου, δίχως να έρχονται σε αντίθεση με ηθικές αρχές και αξίες. Να χρησιμοποιεί τις γνώσεις και τις δεξιότητες που αποκτά και να εφαρμόζει τις αρχές της επιστημονικής μεθόδου για την επεξεργασία και αξιολόγηση δεδομένων ή την επίλυση προβλημάτων. 20

ΚειοάΠαιο 1 Το νενειικό υπικό Γ ενικοί στόχοι Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κεφαλαίου ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να αναγνωρίζει το DNA ως το γενετικό υλικό. Να αναφέρει τη χημική σύσταση του DNA. Να περιγράφει τη δομή του DNA και να εξηγεί τη σημασία της για τις λειτουργίες του μορίου. Να αναφέρει τις λειτουργίες του γενετικού υλικού. Να περιγράφει τον τρόπο οργάνωσης του γενετικού υλικού στους προκαρυωτικούς και στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Να διακρίνει τις διαφορές στον τρόπο οργάνωσης του γενετικού υλικού στους προκαρυωτικούς και στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Να σχεδιάζει ένα μεταφασικό χρωμόσωμα. Να γνωρίζει τον καρυότυπο και να εξηγεί τη σημασία του. Να διακρίνει το γενετικό υλικό του πυρήνα από αυτό των ημιαυτόνομων οργανιδίων. Διδακτική ενότητα Το γενετικό υλικό των ευκαρυωτικών οργανισμών έχει πολύπλοκη οργάνωση Προσδοκώμενα αποτελέσματα Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης της συγκεκριμένης ενότητας ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να περιγράφει την οργάνωση του γενετικού υλικού στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Να εξηγεί τις διάφορες μορφές που παίρνει η χρωματίνη κατά τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου. Να σχεδιάζει ένα μεταφασικό χρωμόσωμα. Να περιγράφει συνοπτικά τον τρόπο με τον οποίο παρασκευάζεται ένας καρυότυπος και να εξηγεί τις εφαρμογές του. Να διακρίνει τα αυτοσωμικά από τα φυλετικά χρωμοσώματα. 21

Έννοιες κλειδιά Νουκλεόσωμα Χρωματίνη Ιστόνες Χρωμόσωμα Αδελφές χρωματίδες Καρυότυπος Ομόλογα χρωμοσώματα Αυτοσωμικά χρωμοσώματα φυλετικά χρωμοσώματα. Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Για την επίτευξη των στόχων μπορείτε: Να ξεκινήσετε τη διδασκαλία παρουσιάζοντας τη χημική σύσταση και τη δομή του νουκλεοσώματος, που αποτελεί τη βασική μονάδα οργάνωσης της χρωματίνης. Χρησιμοποιώντας φωτογραφίες της χρωματίνης σε διαφορετικές φάσεις του κυτταρικού κύκλου, να εξηγήσετε ότι η χημική σύστασή της παραμένει σταθερή, αλλά αλλάζει η οργάνωση της. Να υπενθυμίσετε στους μαθητές ότι σε ένα απλοειδές κύτταρο του ανθρώπου το DNA έχει μήκος 3x10 9 βάσεις. Να διευκρινίσετε ότι σε κάθε ανθρώπινο κύπαρο το DNA είναι «κομμένο» σε 23 τμήματα, τα χρωμοσώματα. Να προβάλετε διαφάνεια μεταφασικών χρωμοσωμάτων του ανθρώπου, να ζητήσετε από τους μαθητές να εντοπίσουν ομοιότητες και διαφορές στη μορφολογία των διάφορων χρωμοσωμάτων, και να ορίσετε τα ομόλογα χρωμοσώματα. Να προβάλετε διαφάνεια με τον καρυότυπο και να κάνετε τη διάκριση ανάμεσα σε αυτοσωμικά και σε φυλετικά χρωμοσώματα. Να ζητήσετε από τους μαθητές να εντοπίσουν τη διαφορά στο ζεύγος των φυλετικών χρωμοσωμάτων ανάμεσα στα δύο φύλα. Είναι χρήσιμο να τονίσετε ότι κάθε οργανισμός έχει στα κύτταρά του ορισμένο α- ριθμό χρωμοσωμάτων, τα οποία έχουν χαρακτηριστική μορφολογία. 22

ΚεφάΑαιο 2 Αντιγραφή, έκιρραοη και ρύθμιση m γενετικής ππηροιρορίας Γ ενικοί στόχοι Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κεφαλαίου ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να περιγράφει το κεντρικό δόγμα της Μοριακής Βιολογίας, δηλαδή τον τρόπο ροής της γενετικής πληροφορίας. Να περιγράφει το μηχανισμό αντιγραφής, μεταγραφής και μετάφρασης του DNA. Να εξηγεί το ρόλο του γενετικού κώδικα στην πρωτεϊνοσύνθεση και να αναφέρει τις ιδιότητες του. Να εξηγεί τη σημασία ύπαρξης ρυθμιστικών μηχανισμών για τον έλεγχο της γονιδιακής έκφρασης. Να περιγράφει τους μηχανισμούς ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης στους προκαρυωτικούς οργανισμούς. Να αναφέρει τα επίπεδα ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Να διακρίνει τις διαφορές στους μηχανισμούς ρύθμισης ανάμεσα στους προκαρυωτικούς και στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Διδακτική ενότητα Αντιγραφή του DNA Προσδοκώμενα αποτελέσματα Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης της συγκεκριμένης ενότητας ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να συνδέει τον τρόπο αντιγραφής του DNA με τη δομή του (διπλή έλικα). Να περιγράφει τα στάδια αντιγραφής του DNA και να αναφέρει τα ένζυμα που καταλύουν το καθένα από αυτά. Να διακρίνει τον ημισυντηρητικό τρόπο αντιγραφής από άλλους πιθανούς τρόπους αντιγραφής. Έννοιες κλειδιά Ημισυντηρητικός τρόπος αντιγραφής θέσεις έναρξης αντιγραφής DNA ελικάσες DNA πολυμεράσες DNA δεσμάση Πριμόσωμα Επιδιόρθωση DNA. 23

Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Για την επίτευξη των στόχων μπορείτε: Να ζητήσετε από τους μαθητές να σκεφτούν τι χρειάζεται για να πραγματοποιηθεί η αντιγραφή του DNA, αφού λάβουν υπόψη τη δομή του και τη συμπληρωματικότητα των βάσεων στις δύο αλυσίδες. 0α ήταν χρήσιμο να γίνει κατανοητό ότι το ξεδίπλωμα της αλυσίδας είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την αντιγραφή. Αφού παρουσιάσετε την αντιγραφή διαγραμματικά, χρησιμοποιώντας την Εικόνα 2.1 του βιβλίου, ζητήστε να απαντήσουν στο ερώτημα εάν η αντιγραφή είναι διαδικασία που καταλύεται από ένα ένζυμο ή απαιτεί τη συνεργασία πολλών ενζύμων. Να αναλύσετε ότι η αντιγραφή πραγματοποιείται σε πολλά στάδια: ξεδίπλωμα της αλυσίδας, σύνθεση αρχικού μορίου RNA, προσθήκη συμπληρωματικών νουκλεοτιδίων, σύνδεση των τμημάτων DNA που συντίθενται. Να αναφέρετε ότι κάθε επιμέρους στάδιο καταλύεται από συγκεκριμένα ένζυμα. Να εξηγήσετε τον ημισυντηρητικό τρόπο αντιγραφής του DNA. 24

ΚειρόΠαιο 3 Ιοί Γ ενικοί στόχοι Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κεφαλαίου ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να αναφέρει τα χαρακτηριστικά, τις ιδιότητες και τις κυριότερες κατηγορίες των ιών. Να περιγράφει τον κύκλο ζωής ενός φάγου. Να περιγράφει τον κύκλο ζωής ενός ρετροϊού. Να συσχετίζει τη μόλυνση ενός οργανισμού με ιούς με την εμφάνιση ασθενειών στον οργανισμό. Διδακτική ενότητα Εισαγωγή - Δομή των ιών - Κύκλος ζωής των βακτηριοφάγων Προσδοκώμενα αποτελέσματα Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης της συγκεκριμένης ενότητας ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να περιγράφει τις ιδιότητες των ιών. Να περιγράφει τη δομή ενός ιού. Να αναφέρει κατηγορίες ιών ανάλογα με το είδος του ξενιστή. Να περιγράφει τα στάδια του λυτικού και λυσιγονικού κύκλου. Να συνδέει τους ιούς με την εμφάνιση ασθενειών. Έννοιες κλειδιά Κύτταρο - ξενιστής Πρωτεϊνικό περίβλημα ιού Γ ενετικό υλικό ιού Βακτηριοφάγος Ιοί φυτών Ιοί ζώων Λυτικός κύκλος Λυσιγονικός κύκλος. 25

Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Για την επίτευξη των στόχων μπορείτε: Να κάνετε μια σύντομη ιστορική εισαγωγή σχετικά με τους μικροοργανισμούς και τις ασθένειες, έτσι ώστε να αιτιολογήσετε το χαρακτηρισμό των ιών ως «μικρών μολυσματικών βακτηρίων». Να τονίσετε ότι η αρχική διαφοροποίηση των ιών από τους υπόλοιπους μικροοργανισμούς αφορούσε το μέγεθος τους. Στη συνέχεια παρατηρήθηκε η ι- διότητά τους να πολλαπλασιάζονται σε κύτταρα - ξενιστές, δηλαδή να μην μπορούν να αναπτυχθούν ως αυτόνομοι οργανισμοί. Να εξηγηθεί ο ρόλος του ξενιστή. Να περιγραφεί η δομή ενός ιού. Να αναφέρετε συνολικά τις ιδιότητες των ιών. Να ζητηθεί από τους μαθητές να εντοπίσουν τις διαφορές τους από ένα τυπικό κύτταρο. Να τονίσετε ότι οι ιοί έχουν γενετικό υλικό DNA ή RNA. Να περιγράψετε και να εξηγήσετε τα επιμέρους στάδια του λυτικού και του λυσιγονικού κύκλου ενός φάγου. Να προτρέψετε τους μαθητές να εντοπίσουν τις διαφορές και τη διασύνδεση α- νάμεσα στο λυτικό και στο λυσιγονικό κύκλο ενός φάγου. Να ζητήσετε από τους μαθητές να εντοπίσουν γιατί οι ιοί έχουν ανάγκη τον ξενιστή για τον πολλαπλασιασμό τους. 26

Κεφάλαιο 4 Τεχνολογία ιου οναουνϋυαοιιένου DNA Γ ενικοί στόχοι Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κεφαλαίου ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να περιγράφει τη μεθοδολογία κατασκευής ανασυνδυασμένου DNA. Να περιγράφει τη διαδικασία κλωνοποίησης γονιδίων. Να αναφέρει τα στάδια κατασκευής γονιδιωματικής και cdna βιβλιοθήκης. Να διακρίνει τις ομοιότητες και τις διαφορές γονιδιωματικής και cdna βιβλιοθήκης. Διδακτική ενότητα Μια γονιδιωματική βιβλιοθήκη περιέχει όλο το γονιδίωμα ενός οργανισμού Προσδοκώμενα αποτελέσματα Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης της συγκεκριμένης ενότητας ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να περιγράφει τον τρόπο δημιουργίας ανασυνδυασμένου DNA in vitro. Να περιγράφει τα στάδια κατασκευής μιας γονιδιωματικής βιβλιοθήκης και να α- ναφέρει τις εφαρμογές της. Εννοιες κλειδιά Ανασυνδυασμένο DNA Περιοριστικές ενδονουκλεάσες φορέας κλωνοποίησης Κλώνος Κλωνοποίηση Επιλογή βακτηριακού κλώνου Γονιδιωματική βιβλιοθήκη. Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Γ ια την επίτευξη των στόχων μπορείτε: Να ζητήσετε από τους μαθητές να προτείνουν τι είναι απαραίτητο για την κατασκευή ανασυνδυασμένου DNA σε δοκιμαστικό σωλήνα (in vitro). Να βοηθήσετε να καταλάβουν την αναγκαιότητα χρησιμοποίησης ενζύμων. Πρέπει να αντιληφθούν ότι τα ένζυμα χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση, το κόψιμο και τη συρραφή του ανασυνδυασμένου DNA in vitro. 27

Να αναφερθείτε στα στάδια κατασκευής του ανασυνδυασμένου DNA. Χρήσιμο είναι να ζητήσετε από τους μαθητές να θυμηθούν τη δομή του πλασμιδίου. Να εξηγήσετε το ρόλο του φορέα κλωνοποίησης και γιατί χρησιμοποιούνται ως φορείς κλωνοποίησης τα πλασμίδια και οι φάγοι (ικανότητα αυτοδιπλασιασμού). Να ζητήσετε από τους μαθητές να εξηγήσουν γιατί το ανασυνδυασμένο DNA είναι απαραίτητο να εισαχθεί σε βακτηριακό κύτταρο - ξενιστή (πολλαπλασιασμός και έκφραση του ανασυνδυασμένου DNA). Να εξηγήσετε γιατί πρέπει να γίνει επιλογή των κυττάρων - ξενιστών που έχουν προσλάβει το ανασυνδυασμένο DNA. Να ζητήσετε την εφαρμογή των προηγουμένων για την περιγραφή των σταδίων κατασκευής μιας γονιδιωματικής βιβλιοθήκης. Να ρωτήσετε για τις πιθανές εφαρμογές μιας γονιδιωματικής βιβλιοθήκης. 28

Κεφάλαιο 5 Μενόεϋικπ κπηρονομικόιηια Γενικοί στόχοι Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κεφαλαίου ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να εξηγεί τη μεθοδολογία που χρησιμοποίησε ο Mendel, για να μελετήσει τον τρόπο μεταβίβασης κληρονομικών χαρακτηριστικών. Να αναφέρει τους κανόνες που διέπουν το μονοϋβριδισμό και το διυβριδισμό. Να συσχετίζει τον τρόπο μεταβίβασης των γονιδίων με τη μειωτική διαίρεση. Να αναφέρει ειδικές κατηγορίες γονιδίων για τα οποία παρατηρείται απόκλιση από τις φαινοτυπικές αναλογίες που αναμένονται από τους νόμους του Mendel. Να αναφέρει τους τρόπους μελέτης της μεταβίβασης κληρονομικών χαρακτηριστικών στον άνθρωπο. Να χρησιμοποιεί τα γενεαλογικά δένδρα για τη μελέτη του τρόπου μεταβίβασης κληρονομικών χαρακτηριστικών στον άνθρωπο. Να αναγνωρίζει τους βασικούς τύπους κληρονομικότητας. Να αναφέρει τον τύπο της κληρονομικότητας χαρακτηριστικών ασθενειών του ανθρώπου. Διδακτική ενότητα Στον άνθρωπο εφαρμόζεται η Μενδελική κληρονομικότητα Προσδοκώμενα αποτελέσματα Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης της συγκεκριμένης ενότητας ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να εξηγεί την αναγκαιότητα μελέτης του τρόπου μεταβίβασης των κληρονομικών χαρακτηριστικών στον άνθρωπο. Να προτείνει αιτίες για τις οποίες η μελέτη αυτή στον άνθρωπο παρουσιάζει δυσκολίες. Να σχεδιάζει και να αναλύει γενεαλογικά δένδρα. Να εξηγεί τι είναι μονογονιδιακός χαρακτήρας. Να αναγνωρίζει τον τύπο κληρονόμησης επικρατών και υπολειπόμενων αυτοσωμικών χαρακτηριστικών. 29

Έννοιες κλειδιά Τύποι κληρονομικότητας Μονογονιδιακός χαρακτήρας Γ ενεαλογικό δένδρο Αυτοσωμική επικρατής κληρονομικότητα Αυτοσωμική υπολειπόμενη κληρονομικότητα. Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Για την επίτευξη των στόχων μπορείτε: Να ζητήσετε από τους μαθητές να αναφέρουν τους λόγους για τους οποίους πρέπει να πραγματοποιείται η μελέτη του τρόπου μεταβίβασης των κληρονομικών χαρακτήρων στον άνθρωπο. Να ζητήσετε να αναφέρουν τις δυσκολίες που παρουσιάζει η μελέτη αυτή σε σχέση με τη μελέτη που πραγματοποίησε ο Mendel στο φυτό Pisum sativum. Να ρωτήσετε ποιοί χαρακτήρες παρουσιάζουν ενδιαφέρον για μελέτη και ποιες είναι οι προϋποθέσεις, για να μελετηθούν. Να εξηγήσετε τι είναι μονογονιδιακός χαρακτήρας και να δώσετε παραδείγματα που αφορούν ασθένειες (π.χ. δρεπανοκυπαρική αναιμία, αιμορροφιλία) ή άλλα χαρακτηριστικά (π.χ. λοβοί αυτιών). Είναι σημαντικό να τονίσετε τη σημασία που έχει η μελέτη του τρόπου μεταβίβασης των ασθενειών. Να παρουσιάσετε το γενεαλογικό δένδρο ως εργαλείο για τη μελέτη του τρόπου μεταβίβασης χαρακτηριστικών στον άνθρωπο. Να εξηγήσετε τα σύμβολα που χρησιμοποιούνται. Να τονίσετε τη σπουδαιότητα του γενεαλογικού δένδρου για την ανάπτυξη της Γενετικής του Ανθρώπου. (Το γενεαλογικό δένδρο αποτέλεσε το μοναδικό εργαλείο πριν από την ανάπτυξη της Μοριακής Βιολογίας). Να προτρέψετε τους μαθητές να εξασκηθούν κατασκευάζοντας ένα υποθετικό γενεαλογικό δένδρο για ένα χαρακτηριστικό στην οικογένειά τους. Να παρουσιάσετε μελέτη ενός αυτοσωμικού επικρατούς και ενός αυτοσωμικού υπολειπόμενου γονιδίου μέσω ενός γενεαλογικού δένδρου. Να βοηθήσετε τους μαθητές να κατανοήσουν ότι με το γενεαλογικό δένδρο μπορεί να γίνουν προβλέψεις για τους γονοτύπους και φαινοτύπους των ατόμων σε μία διασταύρωση. 30

Κεφάλαιο 6 ΜειαΠΠάξεις Γ ενικοί στόχοι Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κεφαλαίου ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να αναφέρει τα είδη των μεταλλάξεων, τους παράγοντες που τις προκαλούν και να επεξηγεί το μηχανισμό δημιουργίας τους. Να συσχετίζει συγκεκριμένα είδη μεταλλάξεων με κληρονομικές ασθένειες. Να αιτιολογεί το γεγονός ότι πολλές μεταλλάξεις δεν έχουν αρνητικές συνέπειες για τον οργανισμό. Να δίνει παραδείγματα και να αναφέρει τις κυριότερες γενετικές διαταραχές στις αιμοσφαιρίνες του ανθρώπου και στο μεταβολισμό. Να δίνει παραδείγματα και να αναφέρει τις κυριότερες χρωμοσωμικές ανωμαλίες στον άνθρωπο. Να αναγνωρίζει τη συμβολή της έρευνας στη διάγνωση γενετικών ασθενειών. Να διακρίνει τη σημασία της γενετικής συμβουλής στην πρόληψη και στη θεραπεία γενετικών ασθενειών. Να εξηγεί ότι πολλές μορφές καρκίνου είναι αποτέλεσμα μεταλλάξεων σε συγκεκριμένες κατηγορίες γονιδίων. Διδακτική ενότητα Χρωμοσωμικές ανωμαλίες Προσδοκώμενα αποτελέσματα Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης της συγκεκριμένης ενότητας ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να αναφέρει και να ταξινομεί τα είδη των χρωμοσωμικών ανωμαλιών. Να εξηγεί το μηχανισμό δημιουργίας των χρωμοσωμικών ανωμαλιών. Να περιγράφει τις πιο σημαντικές αριθμητικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες, που αφορούν τα αυτοσωμικά και τα φυλετικά χρωμοσώματα. 31

Έννοιες κλειδιά Χρωμοσωμικές ανωμαλίες Αριθμητικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες Δομικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες Ανευπλοειδία Μονοσωμία Τρισωμία Πολυπλοειδία Μη-διαχωρισμός ομόλογων χρωμοσωμάτων Σύνδρομο Down. Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Γ ια την επίτευξη των στόχων μπορείτε: Να αναφερθείτε στην παράγραφο που αφορά τον καρυότυπο (Κεφάλαιο 1: Το γενετικό υλικό). Να καταστήσετε σαφές ότι τα χρωμοσώματα στα φυσιολογικά άτομα έχουν συγκεκριμένο αριθμό και μορφολογία. Συνεπώς η μελέτη των χρωμοσωμάτων είναι βασικό εργαλείο για τη διάγνωση των χρωμοσωμικών ανωμαλιών. Να κάνετε τη διάκριση ανάμεσα στις δομικές και στις αριθμητικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες και στις διάφορες κατηγορίες τους. Να αναφερθείτε σε συγκεκριμένα σύνδρομα που συνδέονται με κάποιες από αυτές. Να προτρέψετε τους μαθητές να αξιολογήσουν τη βαρύτητα για τον οργανισμό κάθε είδους χρωμοσωμικής μετάλλαξης. Να ζητήσετε από τους μαθητές να αιτολογήσουν το γεγονός ότι η πιθανότητα α- πόκτησης παιδιού με σύνδρομο Down αυξάνεται με την ηλικία της μητέρας. Να πραγματοποιήσετε την εργαστηριακή άσκηση ανάλυσης καρυοτύπου: στους μαθητές δίδονται καρυότυποι, από τους οποίους καλούνται να βγάλουν συμπεράσματα για το φύλο του ατόμου μελετώντας τα φυλετικά χρωμοσώματα. Επίσης παρατηρώντας τον αριθμό των χρωμοσωμάτων μπορούν να συμπεράνουν εάν το άτομο είναι φυσιολογικό ή όχι. Να αξιοποιήσετε τα σχετικά παραθέματα, καθώς και τις πληροφορίες από το ένθετο όπου παρουσιάζονται συνοπτικά δύο μέθοδοι, που χρησιμοποιούνται για την προετοιμασία και τη μελέτη καρυοτύπου: α.προετοιμασία και χρώση χρωμοσωμάτων για τη δημιουργία καρυοτύπου και β.«ψαρεύοντας» στα χρωμοσώματα με τη τεχνική FISH. Οι πληροφορίες αυτές αποσκοπούν στο να αποκτήσει ο μαθητής μια επαφή με τον τρόπο δουλειάς σε ένα εργαστήριο κυπαρογενετικής. 32

Κεφάλαιο 7 Αρχές και μεθοδολογία mc Βιοτεχνολογίας Γ ενικοί στόχοι Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κεφαλαίου ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να περιγράφει τις μεθόδους που χρησιμοποιεί η Βιοτεχνολογία και να δίνει παραδείγματα με τις εφαρμογές της. Να αναφέρει τους παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη των μικροοργανισμών. Να αναφέρει στοιχεία από τη μεθοδολογία καλλιέργειας μικροοργανισμών. Να σχεδιάζει την καμπύλη ανάπτυξης μικροοργανισμών σε κλειστή καλλιέργεια και να εξηγεί τις διάφορες φάσεις της. Να αναφέρει τα κύρια βήματα για την παραγωγή και τον καθαρισμό προϊόντων α- πό μικροοργανισμούς. Διδακτική ενότητα Οι μικροοργανισμοί μπορούν να καλλιεργηθούν με διαφορετικούς τρόπους Προσδοκώμενα αποτελέσματα Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης της συγκεκριμένης ενότητας ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να αναφέρει τους δύο τύπους καλλιέργειας μικροοργανισμών και να εντοπίζει τις διαφορές τους. Να περιγράφει και να εξηγεί τις φάσεις ανάπτυξης μιας κλειστής καλλιέργειας. Να διακρίνει ανάμεσα στη βιομάζα και στα ένζυμα που παράγονται εξωκυτταρικά κατά τη διάρκεια της ζύμωσης. Να εξηγεί την αναγκαιότητα καθαρισμού των προϊόντων μιας ζύμωσης και να α- ναφέρει τρόπους καθαρισμού. Να περιγράφει τα στάδια παραγωγής της πενικιλίνης. Έννοιες κλειδιά Κλειστή καλλιέργεια Ανοικτή καλλιέργεια Τεχνικές καθαρισμού. 33

Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Για την επίτευξη των ατόχων μπορείτε: Να προτρέψετε τους μαθητές να προβλέψουν τι πρόκειται να συμβεί σε καλλιέργειες μικροοργανισμών σε δοκιμαστικό σωλήνα στην περίπτωση που το θρεπτικό υλικό δεν ανανεώνεται και στην περίπτωση που προσθέτουμε διαρκώς φρέσκο θρεπτικό υλικό. Να παρουσιάσετε την καμπύλη ανάπτυξης μικροοργανισμών σε κλειστή καλλιέργεια και να ζητήσετε από τους μαθητές να εξηγήσουν τη μορφή της. Να προσπαθήσετε να εξηγήσετε την αναγκαιότητα παραλαβής προϊόντων ζύμωσης σε καθαρή μορφή. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ως παραδείγματα την ινσουλίνη και την πενικιλίνη. Να ζητήσετε από τους μαθητές να ανατρέξουν σε γνώσεις από το μάθημα της Χημείας σχετικά με μεθόδους καθαρισμού. Να χρησιμοποιήσετε την εικόνα 7.5 του βιβλίου, για να δώσετε ένα γενικό σχήμα παραγωγής προϊόντων από μικροοργανισμούς. Να εξειδικεύσετε την παραπάνω εικόνα παρουσιάζοντας τον τρόπο παραγωγής της πενικιλίνης. 34

Κεφάλαιο 8 Εφαρμογές mc Βιοιεχνολονίας οιην Ιατρική Γενικοί στόχοι Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κεφαλαίου ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να περιγράφει τον τρόπο εφαρμογής των μεθόδων της Γενετικής Μηχανικής στην παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών, μονοκλωνικών αντισωμάτων, εμβολίων και αντιβιοτικών. Να αναφέρει τις βασικές αρχές της γονιδιακής θεραπείας και να εξηγεί τους περιορισμούς της. Να αναφέρει τις εφαρμογές του προγράμματος του ανθρώπινου γονιδιώματος και να εξηγεί τη σημασία τους. Διδακτική ενότητα Γονιδιακή θεραπεία Προσδοκώμενα αποτελέσματα Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης της συγκεκριμένης ενότητας ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να αναφέρει τις περιπτώσεις όπου είναι δυνατή η εφαρμογή της γονιδιακής θεραπείας. Να αναγνωρίζει ότι η τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την εφαρμογή της γονιδιακής θεραπείας. Να περιγράφει τη διαδικασία που ακολουθήθηκε για την θεραπεία της ασθένειας που οφείλεται σε έλλειψη του ενζύμου ADA. Να περιγράφει τα βασικά στάδια για την γονιδιακή θεραπεία της κυστικής ίνωσης. Να αναγνωρίζει τους περιορισμούς και τις πιθανές δυσμενείς συνέπειες από την εφαρμογή της γονιδιακής θεραπείας. Έννοιες κλειδιά Γ ονιδιακή θεραπεία Γ ονιδιακή θεραπεία ex vivo Γονιδιακή θεραπεία in vivo Ιοί - φορείς. 35

Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Γ ια την επίτευξη των στόχων μπορείτε: Αφού δώσετε ένα συνοπτικό ορισμό της γονιδιακής θεραπείας, να ζητήσετε από τους μαθητές να αναφέρουν ασθένειες οι οποίες θα μπορούσαν να θεραπευτούν με γονιδιακή θεραπεία. Είναι σημαντικό να κατανοήσουν ότι η γονιδιακή θεραπεία είναι μία μέθοδος θεραπείας μόνο των μονογονιδιακών γενετικών α- σθενειών. Να αναφέρετε τις προϋποθέσεις για την εφαρμογή της γονιδιακής θεραπείας, δηλαδή τη γνώση των μεταλλάξεων του γονιδίου που είναι υπεύθυνο για την α- σθένεια, τη γνώση των κυττάρων στα οποία εκφράζεται το μεταλλαγμένο γονίδιο, τη δυνατότητα κατασκευής μορίου - φορέα του φυσιολογικού γονιδίου. Να αναφέρετε τα στάδια που ακολουθήθηκαν για τη θεραπεία της ασθένειας που οφείλεται στην έλλειψη του ενζύμου ADA. Να αναφέρετε τα στάδια που ακολουθήθηκαν για τη θεραπεία της κυστικής ίνωσης. Να ζητήσετε από τους μαθητές να εντοπίσουν τις διαφορές ανάμεσα στη γονιδιακή θεραπεία ex vivo και in vivo. Να αναφερθείτε στα προβλήματα που παρουσιάζει η εφαρμογή της γονιδιακής θεραπείας (αδενοϊοί και ρετροϊοί, οι οποίοι πιθανά προκαλούν καρκίνο, ανάγκη επανάληψης του πρωτοκόλου της γονιδιακής θεραπείας, διότι το γονίδιο που εισάγεται δε λειτουργεί μόνιμα). Να τονίσετε ότι η γονιδιακή θεραπεία περιορίζεται για λόγους Βιοηθικής σε σωματικά κύπαρα και δεν επιτρέπεται η εφαρμογή της σε γεννητικά κύτταρα. 36

Κεφάλαιο 9 Εφαρμογές mc Βιοτεχνολογίας οιη γεωργία και ιην κτηνοτροφία Γενικοί στόχοι Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κεφαλαίου ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να περιγράφει τους τρόπους δημιουργίας διαγονιδιακών φυτών και ζώων. Να αναφέρει συγκεκριμένα παραδείγματα νέων ιδιοτήτων που προσδίδονται στα φυτά και στα ζώα με μεθόδους της Γενετικής Μηχανικής, και να αναλύει τη σημασία τους στην αύξηση της φυτικής και της ζωικής παραγωγής. Να περιγράφει τον τρόπο παραγωγής φαρμακευτικών πρωτεϊνών στο γάλα διαγονιδιακών ζώων. Διδακτική ενότητα Η τροποποίηση του γενετικού υλικού των ζώων είναι δυνατή με διάφορες τεχνικές - Στο γάλα των διαγονιδιακών ζώων μπορούν να εκκρίνονται φαρμακευτικές πρωτείνες Προσδοκώμενα αποτελέσματα Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης της συγκεκριμένης ενότητας ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να κατανοεί τις διαφορές ανάμεσα στις κλασικές και στις μοντέρνες μεθόδους βελτίωσης της ζωικής παραγωγής. Να αναφέρει τρόπους γενετικής τροποποίησης των ζώων. Να αναφέρει νέες ιδιότητες που έχουν αποκτήσει τα ζώα με τις μεθόδους της Γενετικής Μηχανικής. Να κατανοεί την οικονομική σημασία δημιουργίας διαγονιδιακών ζώων. Έννοιες κλειδιά Μικροέγχυση Διαγονιδιακά ζώα Γενετικά τροποποιημένοι οργανισμοί φαρμακευτικές πρωτείνες Κλωνοποίηση. 37

Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Γ ια την επίτευξη των στόχων μπορείτε: Χρησιμοποιώντας φωτογραφίες ή ταινίες video να περιγράψετε την τεχνική της μικροέγχυσης. Να αναφερθείτε στις φαρμακευτικές πρωτείνες και να τονίσετε τη σημασία που έχει η παραγωγή τους σε μεγάλες ποσότητες. Να εξηγήσετε τη μεθοδολογία δημιουργίας διαγονιδιακών ζώων που παράγουν φαρμακευτικές πρωτεΐνες. Να προτρέψετε τους μαθητές να συγκρίνουν αυτή τη μέθοδο παραγωγής πρωτεϊνών με τη μέθοδο παραγωγής πρωτεϊνών από βακτήρια. (Πριν από τη μελέτη της ενότητας κρίνεται σκόπιμο να γίνει σύντομη αναφορά στη διαδικασία δημιουργίας ανασυνδυασμένου DNA. (Κεφάλαιο 4. Τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA). Αυτό θεωρείται χρήσιμο, για να ανακαλέσει ο μαθητής γνώσεις σχετικά με τους τρόπους με τους οποίους εισάγουμε «ξένα» γονίδια σε έναν οργανισμό). 38

Κεφάλαιο 10 Εφαρμογές mc ΒιοιεχνοΠογίας οιη Βιομηχανία Γ ενικοί στόχοι Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κεφαλαίου ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να αναφέρει τα πλεονεκτήματα και τον τρόπο χρησιμοποίησης των μικροοργανισμών για την παραγωγή προϊόντων. Να περιγράφει την αντίδραση της αλκοολικής ζύμωσης και να αναφέρει τις ε- φαρμογές της στην παραγωγή κρασιού, μπίρας και ψωμιού. Να περιγράφει την αντίδραση της γαλακτικής ζύμωσης και να αναφέρει τις ε- φαρμογές της στην παραγωγή γαλακτοκομικών προϊόντων. Να αναφέρει τις εφαρμογές από τη χρησιμοποίηση των μικροοργανισμών στην παραγωγή ενζύμων και στη μεταλλουργία. Διδακτική ενότητα Η βιομάζα είναι ένα από τα προϊόντα των μικροβιακών ζυμώσεων - Ζύμες (ζυμομύκητες) - Η αλκοολική ζύμωση είναι μία αντίδραση που χρησιμοποιείται για την παραγωγή κρασιού και μπίρας Προσδοκώμενα αποτελέσματα Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης της συγκεκριμένης ενότητας ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να περιγράφει τη διαδικασία παραγωγής και τις χρήσεις της ζύμης αρτοποιίας. Να περιγράφει την αντίδραση της αλκοολικής ζύμωσης. Να αναφέρει τις εφαρμογές της αλκοολικής ζύμωσης στην παραγωγή κρασιού, μπίρας και ψωμιού. Εννοιες κλειδιά Βιομάζα Ζύμη - μαγιά αρτοποιίας Αλκοολική ζύμωση. 39

Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Γ ια την επίτευξη των στόχων μπορείτε: Να υπενθυμίσετε στους μαθητές στοιχεία από τη μεθοδολογία καλλιέργειας μικροοργανισμών που αναφέρθηκαν στο κεφάλαιο 7. Να κάνετε τη διάκριση ανάμεσα στη βιομάζα και τα υπόλοιπα προϊόντα μιας ζύμωσης όπως τα ένζυμα που εκκρίνονται έξω από το κύτταρο. Να ζητήσετε από τους μαθητές να αναφέρουν τη σύσταση της μαγιάς αρτοποιίας. Να αναφέρετε την αντίδραση της αλκοολικής ζύμωσης. Να κάνετε τη διάκριση ανάμεσα στα δύο προϊόντα και στις εφαρμογές τους, δηλαδή του C0 2 στην αρτοποιία και της αιθανόλης στη βιομηχανία παρασκευής ποτών. Να αναφερθείτε στις εφαρμογές της αλκοολικής ζύμωσης τονίζοντας κάθε φορά την πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται και τα προϊόντα που παράγονται. 40

Κεφάλαιο 11 Εφαρμογές inc Βιοιεχνολογίας ατην προοιαοία ιου περιβάππονιος Γενικοί στόχοι Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κεφαλαίου ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να αναφέρει τα στάδια βιολογικού καθαρισμού λυμάτων και αποβλήτων. Να περιγράφει τους μηχανισμούς αερόβιας και αναερόβιας διάσπασης λυμάτων και αποβλήτων. Να περιγράφει τον τρόπο χρησιμοποίησης μικροοργανισμών στη διάσπαση των πετρελαιοκηλίδων. Να εξηγεί τους τρόπους με τους οποίους η Βιοτεχνολογία συνεισφέρει στη διάσπαση των πετρελαιοκηλίδων. Διδακτική ενότητα Επεξεργασία λυμάτων και αποβλήτων - Αερόβια διάσπαση - Αναερόβια διάσπαση Προσδοκώμενα αποτελέσματα Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης της συγκεκριμένης ενότητας ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να κάνει τη διάκριση ανάμεσα στις πηγές προέλευσης των λυμάτων και στις πηγές προέλευσης των αποβλήτων. Να εξηγεί την αναγκαιότητα για τη λειτουργία μεγάλων μονάδων βιολογικού καθαρισμού των λυμάτων και των αποβλήτων. Να κάνει τη διάκριση ανάμεσα στις φυσικοχημικές και στις βιολογικές μεθόδους καθαρισμού. Να περιγράφει τα στάδια βιολογικού καθαρισμού. Να αναφέρει τα στάδια αερόβιας διάσπασης των λυμάτων και των αποβλήτων, καθώς και τα τελικά προϊόντα αυτής. Να αναφέρει τα στάδια αναερόβιας διάσπασης των λυμάτων και των αποβλήτων, καθώς και τα τελικά προϊόντα αυτής. Εννοιες κλειδιά Λύματα Απόβλητα Βιολογικός καθαρισμός Αερόβια διάσπαση Αναερόβια διάσπαση. 41

Ενδεικτικές διδακτικές ενέργειες Γ ια την επίτευξη των στόχων μπορείτε: Να συζητήσετε με τους μαθητές για τις αιτίες και τα αποτελέσματα της ρύπανσης του περιβάλλοντος, και να τους ζητήσετε να προτείνουν τρόπους προστασίας του με τη βοήθεια των εφαρμογών της Βιοτεχνολογίας. Να προτρέψετε τους μαθητές να εντοπίσουν διαφορές στη σύσταση των λυμάτων και των αποβλήτων. Να αναφερθείτε στους τρόπους διαχείρισης μικρών και μεγάλων ποσοτήτων λυμάτων και αποβλήτων. Να ζητήσετε από τους μαθητές να εντοπίσουν τους τρόπους με τους οποίους οι μικροοργανισμοί μπορούν να συνεισφέρουν στη διάσπαση των λυμάτων και των αποβλήτων. Να συζητήσετε με τους μαθητές σχετικά με τον βιολογικό καθαρισμό και να αναφερθείτε στα στάδια επεξεργασίας των λυμάτων και των αποβλήτων. Να αναφερθείτε στα στάδια και στα τελικά προϊόντα της αερόβιας διάσπασης των λυμάτων και των αποβλήτων. Να αναφερθείτε στα στάδια και στα τελικά προϊόντα της αναερόβιας διάσπασης των λυμάτων και των αποβλήτων. Να συζητήσετε με τους μαθητές σχετικά με τις ενώσεις που θα ήταν επιθυμητό να προκύπτουν από τη διάσπαση των λυμάτων και των αποβλήτων. 42

Κεφάλαιο 12 Βιοηθικη Γ ενικοί στόχοι Μετά την ολοκλήρωση της μελέτης του κεφαλαίου ο μαθητής θα πρέπει να είναι σε θέση: Να διακρίνει τις κοινωνικές και οικονομικές συνέπειες της εφαρμογής μεθόδων της Γενετικής Μηχανικής. Να αναφέρει τα προβλήματα τα οποία μπορεί να προκύψουν από τη χρησιμοποίηση γενετικά τροποποιημένων οργανισμών (ΓΤΟ). Να εξηγεί την ανάγκη για θεσμοθέτηση κώδικα προστασίας από τις εφαρμογές του προγράμματος του ανθρώπινου γονιδιώματος. Να προτείνει λόγους για τους οποίους είναι απαραίτητη η εφαρμογή κανόνων, που αφορούν την πραγματοποίηση γενετικών εξετάσεων. Να διαμορφώσει κριτική στάση απέναντι στις εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας. Για το κεφάλαιο αυτό δεν προτείνεται κάποια ενδεικτική διδακτική προσέγγιση, γιατί ο τρόπος παρουσίασης των θεμάτων, στο συγκεκριμένο κεφάλαιο, διαφοροποιείται ανάλογα με τα ενδιαφέροντα και τις ανησυχίες των μαθητών και του διδάσκοντος. Η συγγραφική ομάδα προσπάθησε να παρουσιάσει όσο το δυνατό περισσότερο αντικειμενικά τα θέματα και με τρόπο που να δίνει έναυσμα για συζήτηση. Στο παραπάνω πνεύμα κινούνται και οι ερωτήσεις, για τις οποίες σύντομες ενδεικτικές απαντήσεις υπάρχουν στην τέταρτη ενότητα του βιβλίου. 43