ΕΠΕΜΒΑΣΗ ΤΗΣ ΤΥΧΗΣ ΣΤΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΓΑΜΕΤΩΝ

ΣΤΟΧΟΙ

–          Να ασκηθούν οι μαθητές στην κατασκευή μοντέλων

–          Να κατανοήσουν οι μαθητές το λόγο για τον οποίο οι γαμέτες έχουν ένα αντίγραφο της γενετικής πληροφορίας (1Ν), ενώ τα πατρικά κύτταρα δύο (2Ν)

–          Να μπορούν να περιγράψουν τα στάδια της μείωσης και τον τρόπο διαχωρισμού των χρωμοσωμάτων στους γαμέτες.

–           Να μπορούν να εξηγήσουν οι μαθητές πώς συμβάλλει η μείωση (και αργότερα η γονιμοποίηση) στην γενετική ποικιλότητα

ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ

Οι μαθητές πρέπει να γνωρίζουν ότι στα ευκαρυωτικά κύτταρα υπάρχει η δυνατότητα δύο τύπων διαιρέσεων:

  1. η μίτωση: Η μίτωση είναι τρόπος κυτταρικής διαίρεσης που χρησιμοποιείται στην αναπαραγωγή μονοκύτταρων οργανισμών (μονογονική αναπαραγωγή) και στην ανάπτυξη πολυκύτταρων οργανισμών.   Από την μίτωση προκύπτουν δύο θυγατρικά κύτταρα πανομοιότυπα μεταξύ τους και με το μητρικό κύτταρο και έχουν τον ΙΔΙΟ αριθμό χρωμοσωμάτων με το αρχικό.
  2. η μείωση: Είναι τρόπος κυτταρικής διαίρεσης που χρησιμοποιείται  στην αμφιγονική αναπαραγωγή πολυκύτταρων οργανισμών. Η αμφιγονική αναπαραγωγή προϋποθέτει την ύπαρξη αρσενικών και θηλυκών σεξουαλικών οργάνων. Από την μείωση προκύπτουν 4 θυγατρικά κύτταρα τα οποία είναι απλοειδή (1Ν), έχουν δηλαδή ένα αντίγραφο της γενετικής πληροφορίας.

Η μείωση περιλαμβάνει δύο διαδοχικές διαιρέσεις. Αρχικά το κύτταρο διπλασιάζει το γενετικό του υλικό, και τα δύο αντίγραφα που προκύπτουν ονομάζονται αδελφές χρωματίδες και συγκρατιόνται μεταξύ τους με ένα σύνδεσμο που ονομάζεται κεντρομερίδιο. Στην πρώτη κυτταρική διαίρεση χωρίζουν τα ομόλογα χρωμοσώματα μεταξύ τους. Στην δεύτερη κυτταρική διαίρεση χωρίζουν οι αδελφές χρωματίδες (ο όρος χρωμοσώματα χρησιμοποιείται και στη φάση των αδελφών χρωματίδων και στην φάση που το χρωμόσωμα αποτελείται από μία αλυσίδα και πρέπει να προσέξουμε να μην μπερδευτούν οι μαθητές). Έτσι προκύπτουν τέσσερα κύτταρα με το μισό γενετικό υλικό από τα αρχικά, δηλαδή με ένα αντίγραφο της γενετικής πληροφορίας. Ο λόγος που γίνεται αυτό είναι διότι αλλιώς σε κάθε γονιμοποίηση θα διπλασιαζόταν το γενετικό υλικό. Επιπρόσθετα το ποια χρωμοσώματα θα καταλήξουν στο κάθε γαμέτη είναι προϊόν τύχης, και αυτό σε συνδυασμό με την συνένωση δύο τέτοιων γαμετών, ενός αρσενικού και ενός θηλυκού, οδηγούν σε μια τεράστια γενετική ποικιλομορφία μεταξύ των ατόμων του ιδίου είδους. Η γενετική ποικιλομορφία δίνει υλικό στην φυσική επιλογή ώστε τα είδη να προσαρμόζονται γενετικά στο περιβάλλον τους και να εξελίσσονται. Μπορείτε να δείξετε στους μαθητές το παρακάτω βίντεο που απεικονίζει τις φάσεις της μείωσης.

ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΑ

–          πλαστελίνες τεσσάρων διαφορετικών χρωμάτων

–          δύο φύλλα Α4

–          ένα μαχαίρι

(ΕΚΦΕ ΠΡΕΒΕΖΑΣ ΥΠΕΥΘΥΝΗ ΛΙΑΝΑ ΠΑΝΤΑΖΗ, ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΣ ΣΥΝΕΡΓΑΤΗΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ, ΒΙΟΛΟΓΟΣ)

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

Διπλώνουμε ένα φύλλο Α4 σε τέσσερα κομμάτια.

Φτιάχνουμε με διαφορετικά χρώματα πλαστελινών δύο μοντέλα ομόλογων χρωμοσωμάτων με χρωμοσώματα στην φάση των δύο αδελφών χρωματίδων.

Διατάσσουμε τα ομόλογα χρωμοσώματα στο οριζόντιο επίπεδο και κόβουμε το χαρτί στα δύο χωρίζοντας τα ομόλογα χρωμοσώματα, αναπαριστάνοντας  έτσι την πρώτη μειωτική διαίρεση. Μετά διατάσσουμε τα διπλασιασμένα χρωμοσώματα στο κατακόρυφο επίπεδο και κόβουμε τα χαρτιά σε αυτό το επίπεδο χωρίζοντας τώρα τις αδελφές χρωματίδες, αυτό αναπαριστά τη δεύτερη μειωτική διαίρεση. Επαναλαμβάνουμε την ίδια διαδικασία αλλά αλλάζουμε την αρχική διάταξη των ομολόγων χρωμοσωμάτων και παρατηρούμε ότι θα καταλήξουν διαφορετικοί συνδυασμοί χρωμοσωμάτων στους γαμέτες. Άρα υπάρχουν διαφορετικοί συνδυασμοί και το ποιοι γαμέτες θα δημιουργηθούν τελικά είναι προϊόν τύχης. Μπορούμε να αναφέρουμε στους μαθητές χρωμοσωμικές ανωμαλίες που μπορούν να προκύψουν εάν γίνει κάποιο λάθος σε κάποια μειωτική διαίρεση.

1ος Συνδυασμός Χρωμοσωμάτων:

Α Μειωτική διαίρεση:

ΜΕΤΑΦΑΣΗ 1

Ομόλογα χρωμοσώματα στην μετάφαση της πρώτης μειωτικής διαίρεσης

Διαχωρισμός των ομόλογων χρωμοσωμάτων, ανάφαση 1 κατά την πρώτη μειωτική διαίρεση
Διαχωρισμός των ομόλογων χρωμοσωμάτων της πρώτης μειωτικής διαίρεσης(ανάφαση 1)

Β’ ΜΕΙΩΤΙΚΗ ΔΙΑΙΡΕΣΗ

μοντέλο δεύτερης μειωτικής διαίρεσης (ΜΕΤΑΦΑΣΗ ΙΙ)

Μετάφαση δεύτερης μειωτικής διαίρεσης (ΜΕΤΑΦΑΣΗ ΙΙ)

Τα χρωμοσώματα κατα την ανάφαση ΙΙ
Διαχωρισμός χρωματίδων κατά την ανάφαση ΙΙ


(ΕΚΦΕΠΡΕΒΕΖΑΣ ΥΠΕΥΘΥΝΗ ΛΙΑΝΑ ΠΑΝΤΑΖΗ, ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΣ ΣΥΝΕΡΓΑΤΗΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ, ΒΙΟΛΟΓΟΣ)

2ος Συνδυασμός Χρωμοσωμάτων:

Α Μειωτική διαίρεση:

2ος πιθανός συνδυασμός ομολόγων χρωμοσωμάτων στην μετάφαση Ι

2ος πιθανός συνδυασμός ομολόγων χρωμοσωμάτων στην μετάφαση Ι (πρώτη μειωτική διαίρεση)

Διαχωρισμός ομόλογων χρωμοσωμάτων στην 1η μειωτική διαίρεση (ανάφαση Ι)
Διαχωρισμός ομόλογων χρωμοσωμάτων στην 1η μειωτική διαίρεση (ανάφαση Ι)

Β’ΜΕΙΩΤΙΚΗ ΔΙΑΙΡΕΣΗ

Διάταξη χρωμοσωμάτων στον ισημερινό του κυττάρου (Μετάφαση ΙΙ)

Διάταξη χρωμοσωμάτων στον ισημερινό του κυττάρου (Μετάφαση ΙΙ)

Διαχωρισμός αδελφών χρωματίδων κατά την ανάφαση ΙΙ, ατη δεύτερη μειωτική διαίρεση
Διαχωρισμός αδελφών χρωματίδων κατά την ανάφαση ΙΙ, στη δεύτερη μειωτική διαίρεση

ΠΡΕΒΕΖΑΣ ΥΠΕΥΘΥΝΗ ΛΙΑΝΑ ΠΑΝΤΑΖΗ, ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΣ ΣΥΝΕΡΓΑΤΗΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ, ΒΙΟΛΟΓΟΣ)

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Ερωτήσεις κατανόησης:

1.     Σε ποιους οργανισμούς γίνεται η μειωτική διαίρεση και γιατί; Σε τι εξυπηρετεί η γενετική ποικιλομορφία;

2.     Ποια είναι η κύρια διαφορά της μίτωσης και της μείωσης;

3.      Γιατί οι οργανισμοί που αναπαράγονται αμφιγονικά έχουν ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων;

4.     Πού οφείλεται η τυχαιότητα στην δημιουργία των γαμετών; Πόσα διαφορετικά είδη γαμετών μπορούν να δημιουργηθούν εάν το αρχικό κύτταρο έχει δύο είδη ομόλογων χρωμοσωμάτων;

Ερωτήσεις κρίσεως:

1. Πόσοι διαφορετικοί συνδυασμοί γαμετών υπάρχουν για 3 ζεύγη          ομολόγων χρωμοσωμάτων;

3.Τι αποτέλεσμα μπορεί να έχουμε εάν γίνει κάποιο λάθος στον διαχωρισμό των χρωμοσωμάτων;

4.Τι αποτέλεσμα μπορεί να έχουμε εάν στη φάση που τα χρωμοσώματα είναι διπλασιασμένα και οι αδελφές χρωματίδες των ομολόγων χρωμοσωμάτων βρίσκονται δίπλα δίπλα ανταλλάξουν ένα τμήμα τους;

(ΕΚΦΕ ΠΡΕΒΕΖΑΣ ΥΠΕΥΘΥΝΗ ΛΙΑΝΑ ΠΑΝΤΑΖΗ, ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΣ ΣΥΝΕΡΓΑΤΗΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ, ΒΙΟΛΟΓΟΣ)