Experimenten van Mendel:

Achtergronden

In dit practicum experimenteren leerlingen met tuinerwtenplanten (Pisum sativum) zoals de Oostenrijkse monnik Gregor Mendel (1822-1884) dat deed. Mendel koos ervoor om met erwten te experimenteren omdat ze vier belangrijke eigenschappen bezitten:

1. Van erwten is aangetoond dat ze getrouw voortplanten (alle nakomelingen zullen generatie na generatie dezelfde eigenschap hebben).
2. Eerwten vertonen een verscheidenheid aan contrasterende eigenschappen (paarse versus witte bloemen; ronde versus gerimpelde zaden).
3. De vorm van de bloem van de erwt beschermt deze tegen vreemd stuifmeel. Erwten planten zich meestal voort door zelfbestuiving, waarbij het door een bloem geproduceerde stuifmeel eitjes in dezelfde bloem bevrucht.
4. Eerwtenplanten groeien snel en hebben niet veel ruimte nodig.

De eigenschappen die Mendel bestudeerde, staan hieronder opgesomd:

• Vorm van rijp zaad (R) glad of gerimpeld
• Kleur van zaadalbumine (Y) geel of groen
• Kleur van bloem (P) paars of wit
• Vorm van rijpe peulen (I) opgeblazen of ingesnoerd
• Kleur van onrijpe peulen (G) groen of geel
• Plaats van bloemen (A) axiaal of terminaal
• Lengte van stengel (T) hoog of dwerg

Inleiding

Mendel is de gids voor de leerlingen in het weblab. Als hij voor het eerst verschijnt, zegt hij: “Hallo. Mijn naam is Gregor Mendel. Ik leefde in Oostenrijk in de jaren 1800, lang voordat iemand iets wist over genen en genetica. Ik experimenteerde met planten om te bestuderen hoe eigenschappen van ouders op nakomelingen worden overgedragen en ontdekte de basisregels van overerving die vandaag de dag nog steeds in jullie leerboeken worden gebruikt. Kom en probeer enkele van mijn experimenten uit om te zien wat je kunt ontdekken over overerving. Klik op Volgende om verder te gaan.”

De volgende tekst luidt: “Ik heb erwtenplanten gebruikt omdat ze snel en gemakkelijk groeien en het gemakkelijk is om hun verschillende eigenschappen te zien en te herkennen.”

Plant &Kruising

In dit gedeelte van het weblab kunnen leerlingen de eigenschappen onderzoeken waarmee Mendel experimenteerde, en vervolgens erwtenplanten kruisen om te zien welke nakomelingen ze voortbrengen.

Mendel dringt er bij de leerlingen op aan: “Plant vijf erwtenplanten en kijk hoe ze eruit zien.” Als de leerlingen op de knop “Planten” klikken, plant de geanimeerde Mendel vijf erwtenplanten en geeft ze water. Elk van de erwtenplanten loopt snel uit. Door met de cursor over de planten te rollen, kan de leerling de kleur van de erwtenpeul, de vorm van de peul en de kleur en vorm van het rijpe zaad zien.

Alle verschillende variaties van de erwtenplant zijn te zien in deze groeiende erwten, hoewel de planten willekeurig worden gekozen elke keer dat de toepassing wordt uitgevoerd. Nadat ze vijf planten hebben geplant en opgekweekt, vraagt Mendel de leerlingen hoeveel onderscheidende kenmerken ze in de planten zien. Op het volgende scherm laat hij zien dat er zeven verschillende kenmerken zijn:

1. Bloemvorm (rond of gerimpeld)
2. Bloemkleur (groen of geel)
3. Bloemvorm (ingesnoerd of opgeblazen)
4. Bloemkleur (groen of geel)
5. Bloemkleur (groen of geel)
6. Bloemkleur (paars of wit)
7. Plantgrootte (hoog of dwerg)
8. Positie van de bloemen (axiaal of terminaal)

Deze eigenschappen zijn allemaal afgebeeld bij de planten hieronder:

Studenten wordt vervolgens gevraagd te experimenteren met het kruisen van planten. Met de vijf planten die ze hebben gekweekt, kunnen ze elke plant met zichzelf of met een andere plant kruisen. De leerlingen beginnen misschien patronen te zien in de manier waarop eigenschappen worden overgeërfd. Ze zullen bijvoorbeeld herkennen dat een plant met witte bloemen die met zichzelf of met een andere plant met witte bloemen wordt gekruist, alleen witbloemige planten zal voortbrengen, terwijl een paarsbloemige plant die met zichzelf of met een andere paarsbloemige plant wordt gekruist, soms witbloemige nakomelingen produceert. Door de leerlingen aan te moedigen tijdens hun experimenten naar individuele kenmerken te kijken, zult u merken dat ze deze patronen vanzelf beginnen te herkennen.

Nadat ze vijf kruisingen hebben gemaakt, wordt de knop Volgende ingeschakeld en kunnen de leerlingen verdergaan met het volgende onderdeel.

Resultaten voorspellen

In dit onderdeel van het weblab onderzoeken de leerlingen kruisingen van planten en voorspellen ze hoe de nakomelingen van deze kruisingen eruit zullen zien.

Een plant met ronde erwten en een willekeurig assortiment van andere eigenschappen verschijnt op het scherm. Mendel zegt: “Kruis deze plant met zichzelf. Welke erwtvormen heeft het nageslacht?”

Als de cursist de plant in een van de oudervakken sleept, verschijnt de knop Kruisen. Als de cursist op de knop Kruisen klikt, groeien er vijf nakomelingen. Sommige van de nakomelingen van de plant met ronde erwten hebben gerimpelde erwten. Mendel vraagt vervolgens: “Was je verbaasd dat een plant met ronde erwten enkele nakomelingen met gerimpelde erwten heeft voortgebracht?”

Er verschijnt een plant met gerimpelde erwten op het scherm en de leerlingen wordt gevraagd deze plant met zichzelf te kruisen. Als de leerling de plant in een van de oudervakken sleept, verschijnt de knop Kruisen. Als de leerling op de knop Kruisen klikt, groeien er vijf nakomelingen.

Mendel verschijnt en vraagt: “Wat heb je geleerd over je erwten?” De leerlingen zullen waarschijnlijk herkennen dat, terwijl een plant met ronde erwten enkele nakomelingen met gerimpelde erwten voortbracht, de plant met gerimpelde erwten alleen nakomelingen met gerimpelde erwten voortbracht. Dit is een sleutel tot de experimenten van Mendel: een eigenschap die niet zichtbaar was in een oudergeneratie, verscheen in de F1-generatie.

Als de leerling op Volgende klikt, verschijnen er twee planten op het scherm, beide met gerimpelde erwten. De student wordt gevraagd de vorm van de erwten van de nakomelingen te voorspellen (zowel rond als gerimpeld; helemaal rond; helemaal gerimpeld; of kan het niet voorspellen). Omdat het allel dat gerimpelde erwten produceert recessief is, zullen de nakomelingen van deze kruising allemaal gerimpelde erwten hebben.

Mendel legt het concept van dominante en recessieve allelen vervolgens uit door te zeggen: “Door mijn experimenten met erwten heb ik veel geleerd over genetica en hoe eigenschappen worden doorgegeven. Ik merkte dat nakomelingen soms eigenschappen lijken te hebben die hun ouders niet vertoonden. Ik noemde de eigenschappen die andere eigenschappen leken te maskeren (of te verbergen) dominant. Eigenschappen die verborgen leken, noemde ik recessief.”

Pedigree

In dit gedeelte van het weblab experimenteren leerlingen met erwtenplanten om te ontdekken welke allelen dominant zijn en welke recessief. Met behulp van vier verschillende erwtenplanten kunnen de leerlingen planten met zichzelf of met elkaar kruisen om dominantie te bepalen. Een strategie die leerlingen kunnen toepassen is het kruisen van planten met zichzelf. Nakomelingen die een andere eigenschap vertonen dan de ouder van zo’n kruising, bezitten het recessieve allel (dat verborgen werd door het dominante allel in de oudergeneratie).

Mendel zegt: “Zoek met behulp van deze planten uit hoe de eigenschap voor bloemkleur wordt doorgegeven. Welke kleur is dominant, wit of paars? Dit is een stamboom. Je kunt planten met zichzelf of met elkaar kruisen.”

Wanneer een leerling op een van de plantensymbolen klikt (een wit of een zwart vakje), verschijnt de kruistoets. Als de leerling twee planten selecteert, worden de twee planten gekruist en verschijnen de nakomelingen hieronder. Als een leerling slechts één plant selecteert en op de kruisknop klikt, dan bevrucht de plant zichzelf en verschijnen de nakomelingen hieronder. De leerlingen kunnen de planten zo vaak kruisen als ze willen voordat ze beslissen welk allel dominant is.

Explore

De leerlingen kunnen alle zeven erwtenkenmerken onderzoeken die Mendel in dit gedeelte heeft onderzocht. Er verschijnen vier erwtenplanten in de stamboom en de leerlingen kunnen met het pulldown-menu in de linkerbovenhoek van het scherm selecteren naar welke eigenschap ze kijken.

Wanneer de leerlingen hebben bepaald welke allelen dominant zijn, kunnen ze hun keuzes in hun notitieblok noteren door op de knop View Notepad te klikken. Met de knop Controleren kunnen de leerlingen de antwoorden controleren die ze in hun notitieblok hebben ingevoerd. De volgende tabel toont elk van de kenmerken en welke kenmerken dominant zijn en welke recessief.

Glossary

Axial

Bloemen die zich in het midden van de plant bevinden.

Dominant

Eigenschappen die andere eigenschappen lijken te maskeren (of te verbergen).

Pedigree

Een diagram van een familiegeschiedenis dat wordt gebruikt om een kenmerk door meerdere generaties heen te traceren.

Recessieve

Eigenschappen die in de ene generatie verborgen kunnen zijn en dan in de volgende generatie tevoorschijn komen.

Terminal

Bloemen die zich aan de uiteinden van de stengels bevinden.

Trait

Een onderscheidend kenmerk.

Terug naar Web Lab Directory