Tausta
Tässä verkkolaboratoriossa opiskelijat tekevät kokeita hernekasveilla (Pisum sativum) kuten itävaltalainen munkki Gregor Mendel (1822-1884). Mendel päätti kokeilla herneillä, koska niillä oli neljä tärkeää ominaisuutta:
- Herneiden oli osoitettu olevan aidosti lisääntyviä (kaikilla jälkeläisillä on sama ominaisuus sukupolvesta toiseen).
- Herneillä on erilaisia vastakkaisia ominaisuuksia (violetit vs. valkoiset kukat; pyöreät vs. ryppyiset siemenet).
- Herneen kukan muoto suojasi sitä vieraalta siitepölyltä. Herneet lisääntyvät yleensä itsepölytyksellä, jossa kukan tuottama siitepöly hedelmöittää samassa kukassa olevia munasoluja.
- Hernekasvit kasvavat nopeasti eivätkä vaadi paljon tilaa.
Mendelin tutkimat ominaisuudet on lueteltu alla:
- Kypsän siemenen muoto (R) sileä tai ryppyinen
- Siemenen valkuaisen väri (Y) keltainen tai vihreä
- Kukan väri (P) violetti tai valkoinen
- Kypsän siemenkotelon muoto (I) paisunut tai supistunut
- Kypsymättömien siemenkotelojen väri. (G) vihreä tai keltainen
- Kukkien sijainti (A) aksiaalinen tai terminaalinen
- Varren pituus (T) pitkä tai kääpiömäinen
Tämässä verkkolaboratoriossa on viisi osiota, jotka avautuvat vasemmassa alareunassa olevasta ”Osiot”-painikkeesta.ruudun vasemmassa alakulmassa. Opiskelijat voivat tutustua koko verkkolaboratorioon klikkaamalla sitä läpi tai siirtyä tiettyihin osioihin valikon avulla. Kukin osio kuvataan jäljempänä.
Esittely
Mendel opastaa opiskelijoita koko web-laboratorion ajan. Kun hän ilmestyy ensimmäisen kerran, hän sanoo: ”Hei. Nimeni on Gregor Mendel. Asuin Itävallassa 1800-luvulla kauan ennen kuin kukaan tiesi geeneistä ja genetiikasta. Tein kasveilla kokeita tutkiakseni, miten ominaisuudet siirtyvät vanhemmilta jälkeläisille, ja löysin periytymisen perussäännöt, joita käytetään vielä nykyäänkin oppikirjoissanne. Tule kokeilemaan joitakin kokeitani, jotta näet, mitä voit saada selville periytymisestä. Jatka klikkaamalla Seuraava.”
Seuraavassa tekstissä lukee: ”Käytin hernekasveja, koska ne kasvavat nopeasti ja helposti, ja niiden erilaiset piirteet on helppo nähdä ja tunnistaa.”
Kasvi & Risteytys
Verkkolaboratorion tässä osiossa opiskelijat voivat tutustua ominaisuuksiin, joita Mendel kokeili, ja sitten risteyttää hernekasveja nähdäkseen, millaisia jälkeläisiä ne tuottavat.
Mendel kehottaa oppilaita: ”Istuta viisi hernekasvia ja tarkkaile, miltä ne näyttävät”. Kun oppilaat napsauttavat ”Plant”-painiketta, animoitu Mendel istuttaa ja kastelee viisi hernekasvia. Jokainen hernekasvi versoo nopeasti. Vierittämällä kasveja kursorilla oppilas näkee herneen palkojen värin, palkojen muodon sekä kypsän siemenen värin ja muodon.
Kaikki herneen kasvavista herneistä voi nähdä kaikki herneen eri variaatiot, vaikka kasvit valitaankin satunnaisesti joka kerta, kun sovellus ajetaan. Kun he ovat istuttaneet ja kasvattaneet viisi kasvia, Mendel kysyy oppilailta, kuinka monta erottavaa piirrettä he näkevät kasveissa. Seuraavassa näytössä hän paljastaa, että erilaisia ominaisuuksia on seitsemän:
- Herneen muoto (pyöreä tai ryppyinen)
- Herneen väri (vihreä tai keltainen)
- Herneen muoto (supistunut tai paisunut)
- Herneen väri (vihreä tai keltainen)
- Kukkien väri (violetti tai valkoinen)
- Kasvin koko (pitkä tai kääpiö)
- Kukkien sijainti (aksiaalinen tai terminaalinen)
Kaikki nämä ominaisuudet on kuvattu alla olevissa kasveissa:
Opiskelijoita pyydetään sitten kokeilemaan kasviristeytyksiä. He voivat kasvatettujen viiden kasvin avulla risteyttää minkä tahansa kasvin itsensä tai toisen kasvin kanssa. Oppilaat saattavat alkaa huomata joitakin malleja siinä, miten ominaisuudet periytyvät. He saattavat esimerkiksi huomata, että valkoiset kukat omaava kasvi, joka on risteytetty itsensä tai toisen valkoiset kukat omaavan kasvin kanssa, tuottaa vain valkoisia kukkia, kun taas purppurakukkainen kasvi, joka on risteytetty itsensä tai toisen purppurakukkaisen kasvin kanssa, tuottaa joskus valkoisia kukkia omaavia jälkeläisiä. Kannustamalla oppilaita tarkastelemaan yksittäisiä piirteitä kokeilujensa aikana saatat huomata, että he alkavat itse tunnistaa nämä mallit.
Kun he ovat tehneet viisi risteytystä, Seuraava-painike aktivoituu, ja oppilaat voivat siirtyä seuraavaan osioon.
Tulosten ennustaminen
Verkkolaboratorion tässä osiossa oppilaat tutkivat kasvien risteytyksiä ja ennustavat, miltä risteytysten jälkeläiset näyttävät.
Ruutuun ilmestyy kasvi, jolla on pyöreitä herneitä ja satunnainen valikoima muita ominaisuuksia. Mendel sanoo: ”Risteytä tämä kasvi itsensä kanssa. Minkä muotoisia herneet ovat jälkeläisillä?”
Kun oppilas raahaa kasvin johonkin Parent-ruutuun, näkyviin tulee Cross-painike. Kun oppilas napsauttaa Cross-painiketta, kasvaa viisi jälkeläistä. Osalla sen kasvin jälkeläisistä, jolla on pyöreitä herneitä, on ryppyisiä herneitä. Tämän jälkeen Mendel kysyy: ”Yllätyitkö siitä, että kasvi, jolla on pyöreitä herneitä, tuotti joitakin jälkeläisiä, joilla on ryppyisiä herneitä?”
Ruutuun ilmestyy kasvi, jolla on ryppyisiä herneitä, ja oppilaita pyydetään risteyttämään tämä kasvi itsensä kanssa. Kuten aiemminkin, kun oppilas raahaa kasvin johonkin Parent-laatikkoon, Cross-painike tulee näkyviin. Kun oppilas napsauttaa Cross-painiketta, kasvaa viisi jälkeläistä.
Mendel ilmestyy näkyviin ja kysyy: ”Mitä opit herneistäsi?”. Oppilaat todennäköisesti tunnistavat, että vaikka kasvi, jolla oli pyöreitä herneitä, tuotti jonkin verran ryppyisiä herneitä sisältäviä jälkeläisiä, kasvi, jolla oli ryppyisiä herneitä, tuotti vain ryppyisiä herneitä sisältäviä jälkeläisiä. Tämä on yksi Mendelin kokeen avainominaisuusominaisuus, joka ei näkynyt vanhempien sukupolvessa, ilmestyi F1-sukupolveen.
Kun oppilas napsauttaa Seuraava-painiketta, näytölle ilmestyy kaksi kasvia, joissa molemmissa on ryppyisiä herneitä. Opiskelijaa pyydetään ennustamaan jälkeläisten herneiden muodot (sekä pyöreitä että ryppyisiä; kaikki pyöreitä; kaikki ryppyisiä; tai ei osaa ennustaa). Koska ryppyisiä herneitä tuottava alleeli on resessiivinen, tämän risteytyksen jälkeläisillä on kaikilla ryppyisiä herneitä.
Mendel selittää sitten dominoivien ja resessiivisten alleelien käsitettä sanomalla: ”Tehdessäni kokeita herneillä opin paljon genetiikasta ja siitä, miten ominaisuudet periytyvät. Huomasin, että joskus jälkeläisillä näyttää olevan ominaisuuksia, joita heidän vanhemmillaan ei ollut. Kutsuin piirteitä, jotka näyttivät peittävän (tai peittävän) muut piirteet, dominoiviksi. Kutsuin piirteitä, jotka näyttivät olevan piilossa, resessiivisiksi.”
Pedigree
Tässä verkkolaboratorion osiossa opiskelijat kokeilevat hernekasveilla ja yrittävät selvittää, mitkä alleelit ovat dominoivia ja mitkä resessiivisiä. Käyttämällä neljää erilaista hernekasvia opiskelijat voivat risteyttää kasveja keskenään tai keskenään dominanssin määrittämiseksi. Yksi strategia, jota opiskelijat voivat käyttää, on risteyttää kasveja itsensä kanssajälkeläiset, joilla on erilainen ominaisuus kuin tällaisen risteytyksen vanhemmalla, omaavat resessiivisen alleelin (jonka dominoiva alleeli oli piilottanut vanhemman sukupolvessa).
Mendel sanoo: ”Selvittäkää näiden kasvien avulla, miten kukkien värin ominaisuus periytyy. Kumpi väri on dominoiva, valkoinen vai violetti? Tämä on sukutaulu. Voit risteyttää kasveja keskenään tai keskenään.”
Kun oppilas napsauttaa jotakin kasvisymbolia (valkoista tai mustaa laatikkoa), näkyviin tulee risteytyspainike. Jos oppilas valitsee kaksi kasvia, nämä kaksi kasvia risteytetään ja jälkeläiset näkyvät alla. Jos oppilas valitsee vain yhden kasvin ja napsauttaa Risteytä-painiketta, kasvi hedelmöittyy itse ja jälkeläiset näkyvät alla. Oppilaat voivat risteyttää kasveja niin monta kertaa kuin haluavat ennen kuin päättävät, mikä alleeli on dominoiva.
Tutustu
Opiskelijat voivat tutustua kaikkiin seitsemään herneen ominaisuuteen, joita Mendel tutki tässä jaksossa. Neljä hernekasvia näkyy sukutaulussa, ja oppilaat voivat valita, mitä ominaisuutta he tarkastelevat näytön vasemmassa yläkulmassa olevasta alasvetovalikosta.
Kun oppilaat ovat määrittäneet, mitkä alleelit ovat dominoivia, he voivat kirjata valintansa muistiinpanovälineisiinsä napsauttamalla Näytä muistiinpanoväline -painiketta. Tarkista-painikkeella oppilaat voivat tarkistaa vastaukset, jotka he ovat syöttäneet muistilappuihinsa. Seuraavassa taulukossa esitetään kukin ominaisuus ja se, mitkä ominaisuudet ovat dominoivia ja mitkä resessiivisiä.
| Ominaisuus | dominoiva ilmaisu | resessiivinen ilmaisu |
| Kypsän siemenen muoto (R) | Pehmeä | Rypytetty |
|
Siemenen valkuaisen väri (Y)
|
keltainen | vihreä |
| Kukan väri (P) | violetti | valkoinen |
| kypsän siemenkukan muoto. (I) | Tyhjentynyt | Kuristunut |
| Kypsymättömien siementen väri (G) | Vihreä | Keltainen |
| Kukkien asento (A) | Aksiaalinen | Terminaalinen |
| Varren pituus (T) | Pitkä | Kääpiö |
Sanasto
Aksiaalinen
Kukkien sijainti lähellä kasvin keskiosaa.
Dominantti
Ominaisuudet, jotka näyttävät peittävän (tai peittävän) muut ominaisuudet.
Pedigree
Sukutaulukaavio, jota käytetään jonkin ominaisuuden jäljittämiseen useiden sukupolvien kautta.
Resessiivinen
Tuntomerkit, jotka voivat piiloutua yhdessä sukupolvessa ja tulla esiin seuraavassa.
Terminaalinen
Varsien päissä sijaitsevat kukinnot.
Piirre
Erottava piirre.
Takaisin verkkolaboratoriohakemistoon