Háttér
Ebben az internetes laborban a diákok Gregor Mendel (1822-1884) osztrák szerzeteshez hasonlóan kerti borsónövényekkel (Pisum sativum) kísérleteznek. Mendel azért döntött a borsóval való kísérletezés mellett, mert négy fontos tulajdonsággal rendelkezett:
- A borsó bizonyítottan fajtatiszta (minden utód generációról generációra ugyanazzal a tulajdonsággal rendelkezik).
- A borsó számos ellentétes tulajdonságot mutat (lila vs. fehér virágok; kerek vs. ráncos magvak).
- A borsóvirág alakja megvédte az idegen pollenektől. A borsó általában önbeporzás útján szaporodik, amelynek során egy virág által termelt pollen megtermékenyíti az ugyanabban a virágban lévő petéket.
- A borsónövények gyorsan nőnek, és nem igényelnek sok helyet.
A Mendel által vizsgált tulajdonságok az alábbiakban vannak felsorolva:
- Az érett mag formája (R) sima vagy ráncos
- A magfehérje színe (Y) sárga vagy zöld
- A virág színe (P) lila vagy fehér
- Az érett hüvelyek formája (I) felfújt vagy összehúzott
- Az éretlen hüvelyek színe. (G) zöld vagy sárga
- A virágok elhelyezkedése (A) tengelyes vagy végálló
- A szár hossza (T) magas vagy törpe
Ez a webes labor öt részből áll, amelyek a bal alsó sarokban található “Részek” gomb segítségével érhetők el.képernyő alsó alsó sarkában található. A hallgatók a teljes weblabort felfedezhetik a kattintással, vagy a menü segítségével konkrét szakaszokra ugorhatnak. Az egyes szakaszok az alábbiakban kerülnek ismertetésre.
Bevezetés
Mendel végigvezeti a diákokat a weblaborban. Amikor először megjelenik, azt mondja: “Helló. A nevem Gregor Mendel. Ausztriában éltem az 1800-as években, jóval azelőtt, hogy bárki is tudott volna a génekről és a genetikáról. Növényekkel kísérleteztem, hogy tanulmányozzam, hogyan öröklődnek a tulajdonságok a szülőkről az utódokra, és felfedeztem az öröklődés alapvető szabályait, amelyeket ma is használnak a tankönyveikben. Gyere és próbáld ki néhány kísérletemet, hogy megtudd, mit fedezhetsz fel az öröklődésről. A folytatáshoz kattints a Tovább gombra.”
A következő szöveg így szól: “Azért használtam borsónövényeket, mert gyorsan és könnyen nőnek, és könnyű látni és felismerni a különböző tulajdonságaikat.”
Növény & Keresztezés
A weblabor ezen szakaszában a tanulók felfedezhetik azokat a tulajdonságokat, amelyekkel Mendel kísérletezett, majd borsónövényeket keresztezhetnek, hogy megnézzék, milyen utódokat hoznak létre.
Mendel arra ösztönzi a tanulókat, hogy “ültessenek öt borsónövényt, és figyeljék meg, hogyan néznek ki”. Amikor a tanulók a “Plant” gombra kattintanak, az animált Mendel elültet és megöntöz öt borsónövényt. A borsónövények mindegyike gyorsan kihajt. Ha a tanuló a kurzorral végiggördül a növényeken, láthatja a borsóhüvely színét, a hüvely alakját, valamint az érett mag színét és formáját.
A borsónövény minden különböző változata látható ezeken a növekvő borsónövényeken, bár a növények véletlenszerűen kerülnek kiválasztásra minden egyes alkalommal, amikor az alkalmazást futtatják. Miután elültettek és megnövesztettek öt növényt, Mendel megkérdezi a tanulókat, hogy hány megkülönböztető tulajdonságot látnak a növényeken. A következő képernyőn elárulja, hogy hét különböző tulajdonság van:
- Borsó alakja (kerek vagy ráncos)
- Borsó színe (zöld vagy sárga)
- Bogyó alakja (összeszűkült vagy felfújt)
- Bogyó színe (zöld vagy sárga)
- Virág színe (lila vagy fehér)
- Növény mérete (magas vagy törpe)
- Virágok elhelyezkedése (tengelyes vagy végálló)
Az alábbi növényeken ezek a tulajdonságok mindegyike látható:
A tanulóknak ezután kísérletezniük kell a növények keresztezésével. Az általuk termesztett öt növényt felhasználva bármelyik növényt keresztezhetik önmagával vagy egy másik növénnyel. A tanulók elkezdhetnek észrevenni bizonyos mintázatokat a tulajdonságok öröklődésének módjában. Például felismerhetik, hogy egy fehér virágú növény önmagával vagy egy másik fehér virágú növénnyel keresztezve csak fehér virágú növényeket hoz, míg egy lila virágú növény önmagával vagy egy másik lila virágú növénnyel keresztezve néha fehér virágú utódokat hoz. Ha arra bátorítjuk a tanulókat, hogy a kísérletezés során tekintsék meg az egyes tulajdonságokat, azt tapasztalhatjuk, hogy maguktól kezdik felismerni ezeket a mintákat.
Öt keresztezés elvégzése után a Tovább gomb aktiválódik, és a tanulók továbbléphetnek a következő szakaszra.
Eredmények megjóslása
A weblabor ezen szakaszában a tanulók növénykeresztezéseket vizsgálnak, és megjósolják, hogyan fognak kinézni a keresztezések utódai.
A képernyőn megjelenik egy kerek borsószemekkel és egyéb tulajdonságok véletlenszerű választékával rendelkező növény. Mendel azt mondja: “Keresztezzük ezt a növényt önmagával. Milyen borsóformájúak lesznek az utódok?”
Amikor a tanuló behúzza a növényt a Szülő dobozok egyikébe, megjelenik a Keresztezés gomb. Amikor a tanuló a Kereszt gombra kattint, öt utód nő. A kerek borsót tartalmazó növényből származó utódok közül néhánynak ráncos a borsója. Mendel ezután megkérdezi: “Meglepődött, hogy a kerek borsójú növény néhány utódja ráncos borsót termelt?”
Egy ráncos borsójú növény jelenik meg a képernyőn, és a tanulóknak meg kell keresztezniük ezt a növényt önmagával. Az előzőekhez hasonlóan, amikor a tanuló a növényt a Szülő mezők egyikébe húzza, megjelenik a Keresztezés gomb. Amikor a tanuló a Keresztezés gombra kattint, öt utód nő.
Mendel megjelenik, és azt kérdezi: “Mit tanultál a borsódról?”. A tanulók valószínűleg felismerik, hogy míg a kerek borsójú növény néhány ráncos borsójú utódot hozott létre, addig a ráncos borsójú növény csak ráncos borsójú utódokat hozott létre. Ez Mendel kísérletezésének egyik kulcsaegy olyan tulajdonság, amely a szülői generációban nem volt látható, megjelent az F1 generációban.
Amikor a tanuló a Tovább gombra kattint, két növény jelenik meg a képernyőn, mindkettő ráncos borsóval. A tanulónak meg kell jósolnia az utódok borsóformáját (kerek és ráncos is; mind kerek; mind ráncos; vagy nem tudja megjósolni). Mivel a ráncos borsót eredményező allél recesszív, a keresztezésből származó utódok mindegyike ráncos borsó lesz.
Mendel ezután így magyarázza a domináns és recesszív allél fogalmát: “A borsóval végzett kísérleteim során sokat tanultam a genetikáról és a tulajdonságok öröklődéséről. Észrevettem, hogy néha úgy tűnik, hogy az utódok olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyeket a szüleik nem mutattak ki. Azokat a tulajdonságokat, amelyek látszólag elfedtek (vagy elrejtettek) más tulajdonságokat, dominánsnak neveztem. Azokat a tulajdonságokat, amelyek rejtettnek tűntek, recesszívnek neveztem.”
Pedigree
A weblabor ezen részében a diákok borsónövényekkel kísérleteznek, hogy megpróbálják kideríteni, mely allélok dominánsak és melyek recesszívek. Négy különböző borsónövényt használva a tanulók keresztezhetik a növényeket önmagukkal vagy egymással, hogy meghatározzák a dominanciát. Az egyik stratégia, amit a tanulók alkalmazhatnak, hogy a növényeket önmagukkal keresztezikAz utódok, amelyek más tulajdonságot mutatnak, mint az ilyen keresztezésből származó szülő, rendelkeznek a recesszív alléllel (amelyet a domináns allél elrejtett a szülői generációban).
Mendel azt mondja: “Ezen növények segítségével találjátok ki, hogyan öröklődik a virágszín tulajdonsága. Melyik szín domináns, a fehér vagy a lila? Ez egy pedigré. A növényeket keresztezheted önmagukkal vagy egymással.”
Ha a tanuló rákattint az egyik növényszimbólumra (fehér vagy fekete doboz), megjelenik a keresztezés gomb. Ha a tanuló két növényt választ, akkor a két növény kereszteződik, és az utódok alul megjelennek. Ha a tanuló csak egy növényt választ ki, és a Keresztezés gombra kattint, akkor a növény önmegtermékenyül, és az utódok alul jelennek meg. A tanulók annyiszor keresztezhetik a növényeket, ahányszor csak akarják, mielőtt eldöntik, melyik allél a domináns.
Felfedezni
A tanulók mind a hét borsó tulajdonságot felfedezhetik, amelyeket Mendel ebben a részben vizsgált. Négy borsónövény jelenik meg a törzskönyvben, és a tanulók a képernyő bal felső sarkában található lehúzható menü segítségével kiválaszthatják, hogy melyik tulajdonságot vizsgálják.
Amikor a tanulók megállapították, hogy melyik allél a domináns, a Jegyzettömb megtekintése gombra kattintva rögzíthetik a választásukat a jegyzettömbjükben. Az Ellenőrzés gomb segítségével a tanulók ellenőrizhetik a jegyzettömbjükbe beírt válaszokat. A következő táblázat mutatja az egyes tulajdonságokat, valamint azt, hogy mely tulajdonságok dominánsak és melyek recesszívek.
| Jellemző | Domináns kifejezés | Recesszív kifejezés |
| Az érett mag formája (R) | Sima | Ráncos |
|
Magfehérje színe (Y)
|
Sárga | Zöld |
| Virág színe (P) | Lila | Fehér |
| Az érett hüvelyek formája. (I) | Felfújt | Beszorított |
| A be nem érett hüvelyek színe (G) | Zöld | Sárga |
| A virágok elhelyezkedése (A) | Axiális | Terminális |
| A szár hossza (T) | Magas | Törpe |
Glosszárium
Axiális
A növény közepéhez közel elhelyezkedő virágok.
Domináns
Tulajdonságok, amelyek látszólag elfednek (vagy elrejtenek) más tulajdonságokat.
Pedigree
A családtörténeti diagram, amelyet egy tulajdonság több generáción keresztül történő nyomon követésére használnak.
Recesszív
Tulajdonságok, amelyek az egyik generációban rejtve maradhatnak, majd a következőben megjelennek.
Terminális
A szárak végén elhelyezkedő virágok.
Jellemző
Egy megkülönböztető jegy.
vissza a weblaboratórium címtárához