Κιούπη Βασιλική εκπαιδευτικός κλ ΠΕ04 · οι μαθητές θα...

DNA, οργάνωση

και δομή

του

γενετικού

υλικού

Μια εκπαιδευτική δραστηριότητα βασισμένη

σε εκθέματα του ιδρύματος Ευγενίδου

Κιούπη

Βασιλική, εκπαιδευτικός

κλ.ΠΕ04.04

ΕισαγωγικόςΕισαγωγικός

τομέαςτομέας

καικαι

προκαταρτικήπροκαταρτική

φάσηφάση•

Μικρή

Περιγραφή: οι

μαθητές

θα

ασχοληθούν

με

το

μήκος

διαφορετικών

μορίων

DNA, τον

τρόπο

που

οργανώνεται

το

DNA

στον πυρήνα

των

κυττάρων

στα

διάφορα

στάδια

του

κυτταρικού

κύκλου

και

με

τη

δομή

του

DNA

(στο

χώρο

και

χημική), μέσα

από

αλληλεπίδραση

με εκθέματα

της

διαδρομής

7 της

∆ιαδραστικής

Έκθεσης

Επιστήμης

και

Τεχνολογίας

του

Ιδρύματος

Ευγενίδου.

•

Λεξιλόγιο: DNA,

συσπείρωση,

χρωμοσώματα, χρωματίνη, διπλή

έλικα, νουκλεοτιδικές

βάσεις

(A, T, G, C), μεσόφαση, μίτωση, γονίδια,

γονιδίωμα, μεταλλάξεις, κυτταρικός

κύκλος•

Κοινό

που

απευθύνεται:

μαθητές

Β

τάξης

Γενικού

Λυκείου

•

Ηλικία:

16-17 ετών

•

Περιβάλλον:

σχολείο

(εργαστήριο

φυσικών

επιστημών), διαδραστική έκθεση

επιστήμης

και

τεχνολογίας

ιδρύματος

Ευγενίδου

•

Χρονική

διάρκεια:

Πριν

την

επίσκεψη

– 2 διδακτικές

ώρεςΕπίσκεψη

– 1 ώρα

Μετά

την

επίσκεψη

– 2 διδακτικές

ώρες

ΕισαγωγικόςΕισαγωγικός

τομέαςτομέας

καικαι

προκαταρτικήπροκαταρτική

φάσηφάση•

Τεχνικές

απαιτήσεις:

υπολογιστής

με

πρόσβαση

στο

internet,

βιντεοπροβολέας, πλαστικό

μοντέλο

DNA, άλλα

υλικά

εργαστηρίου.•

Υπόβαθρο

συγγραφέα: εκπαιδευτικός

κλ.ΠΕ04.04 (Βιολόγος)

•

Σύνδεση με τη διδακτέα ύλη:

Βιολογία

Γενικής

Παιδείας

Β

Λυκείου κεφ.1 Νουκλεϊκά

οξέα: νήματα

και

αγγελιοφόροι

της

ζωής.

•

∆ιδακτικοί

στόχοι:

οι

μαθητές..•

Να

κατανοήσουν

ότι: το

DNA έχει

διαφορετικό

μήκος

για

κάθε

οργανισμό, σε

κάποιους

οργανισμούς

δεν

είναι

ένα

ενιαίο

μόριο, συσπειρώνεται

με

τη

βοήθεια

πρωτεϊνών

για

να

πακεταριστεί

στον

πυρήνα

των

ευκαρυωτικών

κυττάρων, εμφανίζει

διαφορετικό

βαθμό συσπείρωσης

στα

διάφορα

στάδια

του

κυτταρικού

κύκλου, έχει

στο

χώρο

τη

μορφή

δεξιόστροφης

διπλής

έλικας, αποτελείται

από

ένα

σταθερό σκελετό

(σακχάρου-φωσφορικού) και

από

ένα

μεταβλητό

τμήμα

από

αζωτούχες

βάσεις,•

Να

κάνουν

απλούς

μαθηματικούς

υπολογισμούς

και

μετρήσεις, να

κατασκευάσουν

μοντέλο

του

DNA,

να

συνδέσουν

τη

μάθηση

με

την ψυχαγωγία, να

τεκμηριώνουν

λογικά

την

άποψή

τους, να

συνεργάζονται

•

Καθοδήγηση

για

προετοιμασία: Η

δραστηριότητα

προτείνεται

να πραγματοποιηθεί

μετά

τη

διδασκαλία

του

αντίστοιχου

κεφαλαίου

του

σχολικού

βιβλίου. Για

καλύτερη

εφαρμογή

της

δραστηριότητας προτείνεται

η

προετοιμασία

από

τον

εκπαιδευτικό

μιας

παρουσίασης

ppt

καθώς

και

φύλλων

εργασίας

και

υποστηρικτικού

υλικού

για

τους μαθητές.

ΠρινΠριν

τηντην

επίσκεψηεπίσκεψη

––

11ηη

∆ιδακτική∆ιδακτική

φάσηφάση:: ∆ραστηριότητες∆ραστηριότητες

γιαγια

τηντην

εκμαίευσηεκμαίευση

ερωτήσεωνερωτήσεων

––

ΠΡΟΚΛΗΣΗΠΡΟΚΛΗΣΗ

ΕΝ∆ΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣΕΝ∆ΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣ•

Στη Γη μας υπάρχει

τεράστια

ποικιλομορφία ζωντανών

οργανισμών;

•Τι

είναι

αυτό

που

καθορίζει

τα χαρακτηριστικά

του

κάθε

ανθρώπου

και

κάθε

οργανισμού

γενικότερα;

ΠρινΠριν

τηντην


––

11ηη


φάσηφάση: : ∆ραστηριότητες∆ραστηριότητες

γιαγια

τηντην



––

ΕΚΜΑΙΕΥΣΗΕΚΜΑΙΕΥΣΗ

ΕΡΩΤΗΣΕΩΝΕΡΩΤΗΣΕΩΝ•

Αλλά

πόσο

μήκος

μπορεί

να

έχει

το

μόριο

(ή τα μόρια) του

DNA

στον

άνθρωπο;

Το

ανθρώπινο

DNA έχει μήκος

2m

όσο

είναι

το

ύψος

του

καλύτερου μπασκετμπολίστα

όλων

των

εποχών, του

Michael Jordan!!

•

Πώς

λοιπόν

ένα

(ή περισσότερα) τόσο

μακρύ μόριο

μπορεί

και

χωράει

στον

πυρήνα

ενός

ευκαρυωτικού κυττάρου

που

έχει

πολύ

μικρή

διάμετρο;

ΠρινΠριν

τηντην


––

11ηη



γιαγια

τηντην



––


ΕΡΩΤΗΣΕΩΝΕΡΩΤΗΣΕΩΝ

•

Μπορούμε

άραγε

να

ανακαλύψουμε

τη

δομή

του

DNA στο χώρο

κάνοντας

ακτινογραφία;

ΠρινΠριν

τηντην


––

11ηη



γιαγια

τηντην



––


ΕΡΩΤΗΣΕΩΝΕΡΩΤΗΣΕΩΝ

•

Σχετικά με το μήκος του DNA:•

Πώς

θα

μπορούσε

να

μετρηθεί

το

μήκος

του

DNA εργαστηριακά,

εφόσον

είναι

ένα

μόριο; (χρήση

μικροσκοπίου)•

Ποιό

μικροσκόπιο

θα

ήταν

πιο

κατάλληλο: οπτικό

ή

ηλεκτρονικό;

•

Το

μήκος

ενός

μορίου

DNA μετριέται

σε

ζεύγη

βάσεων

(base pairs ή

bp) και

είναι

γνωστό

από

εργαστηριακές

μετρήσεις

ότι

το

μήκος

10 ζευγών

βάσεων

είναι

3,4 nm.•

Σχετικά με τη συσπείρωση του DNA:

•

Πώς

καταφέρνει

το

DNA και χωράει στον πυρήνα ενός ευκαρυωτικού

κυττάρου;

•

Συρρικνώνεται

ή

τυλίγεται

με

κάποιον

ειδικό

τρόπο;•

Ο

εκπαιδευτικός

ζητά

από

τους

μαθητές

να

αναφέρουν

παραδείγματα

από

την

καθημερινή

ζωή

τα

οποία

να

δείχνουν•

με

ποιόν

τρόπο

μπορούμε

να

περιορίζουμε

το

μήκος

κάποιων

•

αντικειμένων

για

μείωση

χώρου

ή

αποθήκευση, π.χ. μετροταινία, καλώδια

κ.τ.λ.

•

Οι

μαθητές

συμπληρώνουν

κατάλληλο

φύλλο

εργασίας

1, βασιζόμενοι

και

στο

Υποστηρικτικό

υλικό

1,

ΠρινΠριν

τηντην


––

22ηη


φάσηφάση: : ΕνεργήΕνεργή

διερεύνησηδιερεύνηση

––

ΠΡΟΤΑΣΗΠΡΟΤΑΣΗ

ΑΡΧΙΚΩΝΑΡΧΙΚΩΝ

ΥΠΟΘΕΣΕΩΝΥΠΟΘΕΣΕΩΝ

ΉΉ

ΠΡΟΒΛΕΨΕΩΝΠΡΟΒΛΕΨΕΩΝ

ΠρινΠριν

τηντην


––

22ηη




––

ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΣΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΣ

ΚΑΙΚΑΙ

ΚΑΘΟ∆ΗΓΗΣΗΚΑΘΟ∆ΗΓΗΣΗ

ΕΡΕΥΝΑΣΕΡΕΥΝΑΣ•

Με

λίγο

σχοινί

και

πολλή

φαντασία…

•

Θα

χρειαστούμε

σχοινί

(σπάγκο) μήκους

2m,

ψαλίδι

και

μετροταινία.•

Το

μήκος

του

ανθρώπινου

DNA είναι

2m

και

προσομοιώνεται

με

το

σχοινί.•

Οι

μαθητές

μπορούν

να

το

μετρήσουν

χρησιμοποιώντας

μετροταινία.

•

Ο


εξηγεί

ότι

ενώ

σε

κάποιους


το

DNA

ως γενετικό

υλικό

είναι

ένα

ενιαίο

μόριο

σε

κάποιους

άλλους

αποτελείται

από

περισσότερα

μόρια. •

Στον

άνθρωπο

το

γενετικό

υλικό

του

πυρήνα

κάθε

σωματικού

κυττάρου

αποτελείται

από

46 μόρια

DNA.•

Ο


ενθαρρύνει

τους

μαθητές

να

κόψουν

σε

διάφορα

μήκη

το

σχοινί

για

να

προσομοιώσουν

τα

διαφορετικά

μόρια

DNA που μπορεί

να

υπάρχουν

στον

πυρήνα

ενός

κυττάρου. Στη

συνέχεια

τα

τοποθετούν

το

ένα

ως

συνέχεια

του

άλλου

ώστε

να

κατανοήσουν

ότι μετρούμε

το

συνολικό

μήκος

όλων

των

μορίων

DNA ενός

κυττάρου

προκειμένου

να

υπολογίσουμε

το

μήκος

του

γενετικού

υλικού.•

Παραθέτουμε

παραδείγματα

μήκους

γενετικού

υλικού

άλλων

οργανισμών

όπως: του

γαϊδουριού

(2,35 m), της

μύγας

του

ξυδιού (0,15 m) και

του

ιού

της

ηπατίτιδας

(2 μm), που

αναφέρονται

και

στο

αντίστοιχο

έκθεμα

της

διαδραστικής

έκθεσης.

•

Με

ακόμα

λίγο

σχοινί

και

ακόμα

περισσότερη

φαντασία…•

Πως

μπορείτε

να

μειώσετε

το

μήκος

του

σχοινιού

(σπάγκος

20cm)

που

κρατάτε

ώστε

να

χωρέσει

μέσα

σε

ένα

δοκιμαστικό

σωλήνα;•

Αφού

οι

μαθητές

προσπαθήσουν

να

τυλίξουν

πρόχειρα

το

σχοινί

ώστε

να

χωρέσει

στο

δοκιμαστικό

σωλήνα

ο


ρωτά εάν

νομίζουν

ότι

υπάρχει

κάποιος

τρόπος

ώστε

να

γίνει

πιο

«τακτικά»

το

τύλιγμα

του

DNA.•

Μπορεί

να

δειχθεί

το

τύλιγμα

του

σχοινιού

γύρω

από

ένα

δάκτυλο

του

χεριού

που

έχει

σταθερό

σχήμα

και

διάμετρο.•

Τον

ρόλο

του

«δακτύλου»

μέσα

στον

πυρήνα

ενός

ευκαρυωτικού

κυττάρου

τον

παίζουν

ειδικές

πρωτεΐνες

που

ονομάζονται

ιστόνες, γύρω

από

τις

οποίες

τυλίγεται

το

DNA, μάλιστα

γύρω

από

κάθε

οκταμερές

ιστονών

τυλίγεται

μήκος

DNA ίσο

με

146 ζεύγη

βάσεων.•

Γίνεται

προβολή

του

flash animation

1

που

δείχνει

τον

τρόπο

που

πακετάρεται

το

DNA στον

πυρήνα

ενός

κυττάρου

για

καλύτερη κατανόηση

από

τους

μαθητές.

ΠρινΠριν

τηντην


––

22ηη




––


ΚΑΙΚΑΙ


ΕΡΕΥΝΑΣΕΡΕΥΝΑΣ

•

Πώς βρέθηκε η δομή του DNA στο

χώρο;•

Με

μια

τεχνική

που

μοιάζει

με

την

ακτινογραφία

και

ονομάζεται κρυσταλλογραφία

ακτίνων

Χ

οι

επιστήμονες

Wilkins και

Franklin

το

1953 απέδειξαν πως

το

DNA στο

χώρο

έχει

τη

δομή

δεξιόστροφης

διπλής

έλικας. Άλλα εργαστηριακά

πειράματα

σχετικά

με

το

DNA

έδειξαν

ότι:•

Περιέχει

φωσφορικές

ομάδες, το

σάκχαρο

δεοξυριβόζη

(ποσότητα

φωσφ. ομάδων

= ποσότητα

δεοξυριβόζης) και

τέσσερεις

αζωτούχες

βάσεις

(αδενίνη

Α, θυμίνη

Τ, γουανίνη

G, κυτοσίνη

C) ώστε

A=Τ και G=C.

•

Οι

επιστήμονες

Watson και

Crick

το

1953 συνθέτοντας

και

συνδυάζοντας

όλα

τα

παραπάνω

δεδομένα

κατέληξαν

στο

μοντέλο για

τη

δομή

του

DNA.

ΠρινΠριν

τηντην


––

22ηη




––


ΚΑΙΚΑΙ


ΕΡΕΥΝΑΣΕΡΕΥΝΑΣ

ΕπίσκεψηΕπίσκεψη

––

33ηη


φάσηφάση: : ∆ημιουργία∆ημιουργία

––

ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ

ΣΤΟΙΧΕΙΩΝΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΑΠΟΑΠΟ

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ•

Οι

μαθητές

κατά

την

επίσκεψή

τους

στη

διαδραστική

έκθεση

επιστήμης

και

τεχνολογίας

του

ιδρύματος

Ευγενίδου

θα ακολουθήσουν

τη

διαδρομή

7 και

θα

ασχοληθούν

ειδικότερα

με

τα

εκθέματα

Γ6 «τα

νημάτια

του

DNA», Γ7 «από

το

DNA στα χρωμοσώματα»

και

Γ9 «η

διπλή

έλικα»

και

θα

συμπληρώσουν

κατάλληλο

φύλλο

εργασίας.


––

44ηη


φάσηφάση: : ΣυζήτησηΣυζήτηση

––

ΕΡΜΗΝΕΙΑΕΡΜΗΝΕΙΑ

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ

•

Γίνεται

μια

συζήτηση

με

τους

μαθητές

πάνω

στα

εκθέματα

της

επίσκεψης και

στις

απαντήσεις

του

φύλλου

εργασίας.

•

Τονίζεται

ότι

το

μήκος

του

DNA ενός


δεν

είναι

ανάλογο

της πολυπλοκότητάς

του


(παράδοξο

της

τιμής

c). Για

παράδειγμα

η

αμοιβάδα

που

είναι

μονοκύτταρος

ευκαρυωτικός

οργανισμός

έχει

DNA μήκους

400m, ενώ

ο

άνθρωπος

που

είναι

πολυκύτταρος

ευκαρυωτικός

οργανισμός

έχει

DNA μήκους

2m. •

Mόνο

το

2% του

γενετικού

υλικού

του

κυττάρου

αντιστοιχεί

σε

γονίδια

που

κωδικοποιούν

πρωτεΐνες, το

υπόλοιπο

98% δε

γνωρίζουμε

ποια

λειτουργία έχει.

•

Το

DNA δεν

εμφανίζει

τον

ίδιο

βαθμό

συσπείρωσης

σε

όλα

τα

στάδια

του κυτταρικού

κύκλου: στη

μεσόφαση

βρίσκεται

με

τη

μορφή

ινιδίων

χρωματίνης

(μέτρια

συσπείρωση), ενώ

στη

μετάφαση

της

μίτωσης (κυτταρική

διαίρεση) βρίσκεται

σε

μέγιστη

συσπείρωση

με

τη

μορφή

χρωμοσωμάτων. Χρήση

υποστηρικτικού

υλικού

2•

Προβολή

του

αντίστοιχου

video.

http://video.google.com/videoplay?docid=8326445632014616624

•

Παρατήρηση

στο

μικροσκόπιο

πυρήνων

σε

μεσόφαση

αλλά

και πυρήνων

σε

μίτωση

όπου

διακρίνονται

τα

χρωμοσώματα

με

ειδική

χρώση.

Συμπλήρωση

φύλλου

εργασίας

2.•

Η

σειρά

των

αζωτούχων

βάσεων

στο

DNA δεν

είναι

τυχαία.

Το

DNA είναι

ο

φορέας

της

γενετικής

πληροφορίας

και

συνεπώς καθορίζει

τα

χαρακτηριστικά

κάθε

οργανισμού. Στις

περιοχές

του

DNA που

αποτελούν

γονίδια,

η

σειρά

των

βάσεων

καθορίζει

την αλληλουχία

των

αμινοξέων

στην

πολυπεπτιδική

αλυσίδα

που

θα

προκύψει

μέσω

των

διαδικασιών

της

μεταγραφής

και

της μετάφρασης.

•

Συζητούνται

οι

γονιδιακές

μεταλλάξεις

(οι

αλλαγές

στην

αλληλουχία των

νουκλεοτιδίων

του

DNA) και οι πιθανές συνέπειες τους τόσο

για

το

άτομο

που

τις

φέρει

όσο

και

για

τους

απογόνους

του. Προβολή

video

•

Ο

καρκίνος

είναι

αποτέλεσμα

συσσώρευσης

μεταλλάξεων

στα σωματικά

κύτταρα

κάποιου

ατόμου. Προβολή

flash animation

2


––

44ηη


φάσηφάση: : ΣυζήτησηΣυζήτηση

––

ΘΕΩΡΗΣΗΘΕΩΡΗΣΗ

ΑΛΛΩΝΑΛΛΩΝ

ΠΙΘΑΝΩΝΠΙΘΑΝΩΝ

ΕΡΜΗΝΕΙΩΝΕΡΜΗΝΕΙΩΝ

http://www.youtube.com/watch?v=l0TC9Lt7IGU&feature=related

ΜετάΜετά

τηντην


––

55ηη


φάσηφάση: : ΑνάδρασηΑνάδραση

––

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ

ΕΡΜΗΝΕΙΑΣΕΡΜΗΝΕΙΑΣ

•

Οι

μαθητές

κατασκευάζουν

πλαστικό

μοντέλο

DNA που

υπάρχει

στο εργαστήριο

για

να

εμπεδώσουν

τη

συμπληρωματικότητα

των

βάσεων

και

τη

δομή

της

διπλής

έλικας.•

Γίνεται

μικρή

αναφορά

στο

Πρόγραμμα

του

Ανθρώπινου

Γονιδιώματος

και

σε

προγράμματα

αλληλούχησης

των

γονιδιωμάτων

και

άλλων οργανισμών.

•

Κλείνει

η

συζήτηση

με

τους

μαθητές

αφού

τους

παροτρύνουμε

να προβληματιστούν

και

να

σχολιάσουν

το

παρακάτω

κείμενο:

Σύμφωνα

με

τη

μυθολογία

των

αρχαίων, η

ζωή

των

ανθρώπων

κρέμεται

από

μια κλωστή. Οι

Μοίρες, (

Κλωθώ

, Λάχεση

, Άτροπος) για

τους

Αρχαίους

Έλληνες, ήταν

τρεις

αδελφές

θεότητες

που

τις

παρίσταναν

να

κλώθουν

το

νήμα

της

ζωής. Η μια το έκλωθε, η

δεύτερη

το

μετρούσε

και

η

τρίτη

το

έκοβε, και

τότε

πέθαινε

ο

άνθρωπος.

Μήπως

ο

μύθος

αυτός

μπορεί

σήμερα

να

μεταγραφεί

με

έναν

απροσδόκητο

τρόπο; Είναι

γεγονός

ότι, για

τη

σύγχρονη

επιστήμη, το νήμα της ζωής είναι το DNA,

πανταχού

παρόν

στους

ζώντες


που

κυβερνά

άμεσα

και

έμμεσα

όλες

τις διαδικασίες

της

ζωής.

Κιούπη Βασιλική εκπαιδευτικός κλ ΠΕ04 · οι μαθητές θα...

Documents