Sfondo
In questo laboratorio web, gli studenti sperimentano con piante di piselli da giardino (Pisum sativum) come fece il monaco austriaco Gregor Mendel (1822-1884). Mendel scelse di sperimentare con i piselli perché possedevano quattro importanti qualità:
- I piselli hanno dimostrato di essere true-breeding (tutta la prole avrà le stesse caratteristiche generazione dopo generazione).
- I piselli mostrano una varietà di tratti contrastanti (fiori viola contro bianchi; semi rotondi contro rugosi).
- La forma del fiore del pisello lo protegge dal polline straniero. I piselli di solito si riproducono per autoimpollinazione, in cui il polline prodotto da un fiore fertilizza le uova nello stesso fiore.
- Le piante di piselli crescono rapidamente e non richiedono molto spazio.
I tratti che Mendel studiò sono elencati di seguito:
- Forma del seme maturo (R) liscia o rugosa
- Colore dell’albume del seme (Y) giallo o verde
- Colore del fiore (P) viola o bianco
- Forma dei baccelli maturi (I) gonfi o ristretti
- Colore dei baccelli acerbi (G) verde o giallo
- Posizione dei fiori (A) assiale o terminale
- Lunghezza dello stelo (T) alto o nano
Questo laboratorio web ha cinque sezioni che sono accessibili attraverso il pulsante “Sezioni” in basso a sinistradello schermo. Gli studenti possono esplorare l’intero laboratorio web cliccando o possono saltare a sezioni specifiche usando il menu. Ogni sezione è descritta di seguito.
Introduzione
Mendel è la guida degli studenti in tutto il laboratorio web. Quando appare per la prima volta, dice: “Salve. Il mio nome è Gregor Mendel. Ho vissuto in Austria nel 1800 molto prima che qualcuno conoscesse i geni e la genetica. Ho fatto esperimenti con le piante per studiare come i tratti vengono passati dai genitori alla prole e ho scoperto le regole di base dell’ereditarietà che sono ancora oggi utilizzate nei vostri libri di testo. Vieni a provare alcuni dei miei esperimenti per vedere cosa puoi scoprire sull’ereditarietà. Clicca su Avanti per continuare”.
Il testo successivo recita: “Ho usato le piante di piselli perché crescono rapidamente e facilmente, ed è facile vedere e riconoscere i loro diversi tratti.”
Pianta &Incrocio
Questa sezione del laboratorio web permette agli studenti di esplorare i tratti sui quali Mendel ha sperimentato, poi incrociare le piante di piselli per vedere quale prole producono.
Mendel esorta gli studenti a “Piantare cinque piante di piselli e osservare il loro aspetto”. Quando gli studenti cliccano il pulsante “Pianta”, l’animatore Mendel pianta e innaffia cinque piante di piselli. Ciascuna delle piante di piselli germoglia rapidamente. Passando sopra le piante con il cursore, lo studente può vedere il colore del baccello del pisello, la forma del baccello, e il colore e la forma del seme maturo.
Tutte le diverse varianti di pianta di pisello possono essere viste in questi piselli in crescita, anche se le piante sono scelte casualmente ogni volta che l’applicazione viene eseguita. Dopo aver piantato e fatto crescere cinque piante, Mendel chiede agli studenti quanti tratti distintivi vedono nelle piante. Nella schermata successiva, rivela che ci sono sette tratti diversi:
- Forma del pisello (rotondo o rugoso)
- Colore del pisello (verde o giallo)
- Forma della zolla (costretta o gonfia)
- Colore della zolla (verde o giallo)
- Colore dei fiori (viola o bianco)
- Dimensione della pianta (alta o nana)
- Posizione dei fiori (assiale o terminale)
Questi tratti sono tutti raffigurati nelle piante qui sotto:
Agli studenti viene poi chiesto di sperimentare con incroci di piante. Usando le cinque piante che hanno coltivato, possono incrociare qualsiasi pianta con se stessa o con un’altra pianta. Gli studenti possono iniziare a notare alcuni modelli nei modi in cui i tratti sono ereditati. Per esempio, possono riconoscere che una pianta con fiori bianchi incrociata con se stessa o con un’altra pianta con fiori bianchi produrrà solo piante con fiori bianchi, mentre una pianta con fiori viola incrociata con se stessa o con un’altra pianta con fiori viola a volte produce una prole con fiori bianchi. Incoraggiando gli studenti a guardare i tratti individuali durante la loro sperimentazione, potresti scoprire che iniziano a riconoscere questi modelli da soli.
Dopo aver fatto cinque incroci, il pulsante Avanti è abilitato e gli studenti possono passare alla sezione seguente.
Prevedere i risultati
In questa sezione del laboratorio web, gli studenti esplorano gli incroci di piante e predicono come sarà la progenie di questi incroci.
Una pianta con piselli tondi e un assortimento casuale di altri tratti appare sullo schermo. Mendel dice: “Incrocia questa pianta con se stessa. Quali forme di piselli avrà la prole?”
Quando lo studente trascina la pianta in una delle caselle dei genitori, appare il pulsante Cross. Quando lo studente clicca sul pulsante Cross, crescono cinque figli. Alcuni dei figli della pianta con i piselli rotondi hanno i piselli rugosi. Mendel chiede quindi: “Sei rimasto sorpreso che una pianta con piselli tondi abbia prodotto alcuni figli con piselli rugosi?”
Una pianta con piselli rugosi appare sullo schermo e agli studenti viene chiesto di incrociare questa pianta con se stessa. Come prima, quando lo studente trascina la pianta in una delle caselle dei genitori, appare il pulsante Cross. Quando lo studente clicca sul pulsante Cross, crescono cinque figli.
Mendel appare e dice: “Cosa hai imparato sui tuoi piselli?” Gli studenti probabilmente riconosceranno che, mentre una pianta con piselli rotondi ha prodotto alcuni figli con piselli rugosi, la pianta con piselli rugosi ha prodotto solo figli con piselli rugosi. Questa è una chiave della sperimentazione di Mendel: un tratto che non era evidente in una generazione di genitori è apparso nella generazione F1.
Quando lo studente clicca su Next, due piante appaiono sullo schermo, entrambe con piselli rugosi. Allo studente viene chiesto di prevedere le forme dei piselli della progenie (sia rotonde che rugose; tutte rotonde; tutte rugose; o non può prevedere). Poiché l’allele che produce piselli rugosi è recessivo, la prole di questo incrocio avrà tutti piselli rugosi.
Mendel spiega poi il concetto di alleli dominanti e recessivi dicendo: “Facendo i miei esperimenti con i piselli, ho imparato molto sulla genetica e su come si trasmettono i tratti. Ho notato che a volte la prole sembra avere tratti che i genitori non hanno mostrato. Ho chiamato dominanti i tratti che sembravano mascherare (o nascondere) altri tratti. Ho chiamato recessivi i tratti che sembravano essere nascosti.”
Pedigree
In questa sezione del laboratorio web, gli studenti fanno esperimenti con le piante di piselli per cercare di scoprire quali alleli sono dominanti e quali recessivi. Usando quattro diverse piante di piselli, gli studenti possono incrociare le piante con se stessi o tra loro per determinare la dominanza. Una strategia che gli studenti potrebbero impiegare è quella di incrociare le piante con se stesseLa prole che mostra un tratto diverso da quello del genitore di tale incrocio possiede l’allele recessivo (che è stato nascosto dall’allele dominante nella generazione dei genitori).
Mendel dice: “Usando queste piante, capire come viene trasmesso il tratto del colore dei fiori. Quale colore è dominante, bianco o viola? Questo è un pedigree. Puoi incrociare le piante con se stesse o tra loro.”
Quando uno studente clicca su uno dei simboli delle piante (una scatola bianca o una nera), appare il pulsante di incrocio. Se lo studente seleziona due piante, allora le due piante vengono incrociate e la progenie appare in basso. Se uno studente seleziona solo una pianta e clicca il pulsante Cross, allora la pianta si autofeconda e la prole appare sotto. Gli studenti possono incrociare le piante quante volte vogliono prima di decidere quale allele è dominante.
Esplora
Gli studenti possono esplorare tutti e sette i tratti dei piselli che Mendel ha esplorato in questa sezione. Quattro piante di piselli appaiono nel pedigree e gli studenti possono selezionare quale tratto stanno guardando con il menu a tendina nell’angolo in alto a sinistra dello schermo.
Quando gli studenti hanno determinato quali alleli sono dominanti, possono registrare le loro scelte nei loro taccuini cliccando sul pulsante View Notepad. Il pulsante Controlla permette agli studenti di controllare le risposte che hanno inserito nei loro taccuini. La seguente tabella mostra ciascuno dei tratti e quali tratti sono dominanti e quali recessivi.
| Tratto | Espressione dominante | Espressione recessiva |
| Forma del seme maturo (R) | Liscio | Rigoso |
|
Colore dell’albume del seme (Y)
|
Giallo | Verde |
| Colore del fiore (P) | Viola | Bianco |
| Forma dei baccelli maturi (I) | Gonfia | Costretta |
| Colore dei baccelli acerbi (G) | Verde | Giallo |
| Posizione dei fiori (A) | Axiale | Terminale |
| Lunghezza dello stelo (T) | Alto | Nano |
Glossario
Axiale
Fiori situati vicino al centro della pianta.
Dominante
Tratti che sembrano mascherare (o nascondere) altri tratti.
Pedigree
Un diagramma di una storia familiare usato per tracciare un tratto attraverso diverse generazioni.
Resistente
Tratti che possono essere nascosti in una generazione e poi apparire nella successiva.
Terminale
Fiori situati alle estremità degli steli.
Tratto
Una caratteristica distintiva.
Torna alla directory del laboratorio web