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5.3 : Notes de préparation du professeur de génétique du dragon - Biologie

5.3 : Notes de préparation du professeur de génétique du dragon - Biologie


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Aperçu

Dans cette simulation, les élèves de l'activité imitent les processus de méiose et de fécondation pour étudier l'hérédité de plusieurs gènes, puis utilisent leur compréhension de concepts tels que les allèles dominants/récessifs, la dominance incomplète, l'hérédité liée au sexe et l'épistasie pour interpréter les résultats de la simulation. Après avoir introduit la génétique classique, cette activité peut être utilisée comme activité culminante et/ou elle peut servir d'évaluation formative pour identifier les zones de confusion qui nécessitent des éclaircissements supplémentaires. Avant de commencer cette activité, les étudiants doivent comprendre les processus de méiose et de fécondation et les concepts de base de la génétique classique. Les activités pratiques recommandées pour fournir les informations nécessaires à cette activité de simulation sont :

  • Mitose, méiose et fécondation, disponible sur http://serendip.brynmawr.edu/sci_edu/waldron/#mitosis
  • Génétique, disponible sur http://serendip.brynmawr.edu/sci_edu...dron/#genetics

Vous pouvez également inclure une révision de vocabulaire comme devoir avant la leçon. Le vocabulaire pertinent comprend : chromosomes homologues, diploïdes, haploïdes, gamètes, allèles, génotype, phénotype, homozygote, hétérozygote, dominant, récessif, dominance incomplète, allèle récessif lié à l'X (et/ou trait lié au sexe), carrés de Punnett et épistasie . La compréhension de ce vocabulaire par les élèves devrait être renforcée au cours de l'activité. Nous estimons que cette activité nécessitera deux périodes de 50 minutes, la première pour les pages 1 à 4 du document de l'élève (y compris l'examen d'introduction des concepts biologiques pertinents, la simulation et l'achèvement des tableaux de données à la page 4) et la deuxième pour l'image du bébé dragon et la discussion des questions des pages 5-6.

Objectifs d'apprentissage

  • Les élèves comprendront comment la méiose et la fécondation entraînent la transmission de gènes d'une génération à l'autre.
  • Les étudiants comprendront comment la méiose et la fécondation fournissent la base biologique des lois de la ségrégation et de l'assortiment indépendant de Mendel.
  • Les étudiants comprendront les allèles homozygotes et hétérozygotes, les allèles dominants et récessifs, la dominance incomplète, l'hérédité liée au sexe et l'épistasie.
  • Les étudiants évalueront les forces et les faiblesses de la simulation en tant que modèle pour comprendre l'héritage. Cela permettra aux élèves de mieux comprendre le rôle des modèles dans la pensée scientifique.

Matériel et instructions pour la préparation des chromosomes en bâtonnets de popsicle

Chaque bâtonnet de Popsicle doit être préparé pour représenter une paire de chromosomes homologues. Chaque élève de votre classe doit avoir un ensemble complet de trois bâtonnets de Popsicle représentant :

  • Deux paires d'autosomes homologues (représentés par un bâtonnet de Popsicle vert et un bâtonnet de Popsicle jaune)
  • Une paire de chromosomes sexuels (représentés par un bâtonnet de Popsicle rouge pour la mère ou un bâtonnet de Popsicle bleu pour le père).

Vous aurez besoin de l'un des ensembles de fournitures suivants :

  • Bâtons de Popsicle réguliers (3 pour chaque élève de votre classe la plus nombreuse) et petits élastiques (1 pour chaque élève de la classe) + papier de couleur (1 de chaque vert, jaune, rouge et bleu) et colle ou ciment à caoutchouc ou
  • Bâtons de Popsicle réguliers (3 pour chaque élève de votre classe la plus nombreuse) et petits élastiques (1 pour chaque élève de la classe) + marqueurs permanents vert, jaune, rouge et bleu ou
  • Bâtonnets de Popsicle colorés (2 verts, 2 jaunes, 1 rouge et 1 bleu pour chaque paire d'élèves de votre classe la plus nombreuse) et petits élastiques (1 pour chaque élève de la classe) + 4 pages de papier à photocopier et colle ou colle à caoutchouc ou
  • Bâtons de Popsicle colorés (2 verts, 2 jaunes, 1 rouge et 1 bleu pour chaque paire d'élèves de votre classe la plus nombreuse) et petits élastiques (1 pour chaque élève de la classe) + un marqueur permanent

Les instructions ci-dessous décrivent deux méthodes alternatives pour préparer les bâtonnets de Popsicle. Ces instructions produiront suffisamment de bâtonnets de Popsicle pour 30 élèves (15 mères dragons et 15 pères dragons).

Méthode 1 :

Utilisez les quatre dernières pages de ces notes de préparation pour l'enseignant pour photocopier ou imprimer une copie de chaque page de gènes sur le papier de couleur approprié. Pour chaque page de gènes, découpez les bandes verticales, chacune avec une colonne de lettres représentant les gènes d'un chromosome ; conservez chaque groupe de 15 bandes verticales avec l'étiquette appropriée. Appliquez du ciment en caoutchouc ou de la colle Elmer sur les deux côtés d'un bâtonnet de Popsicle. Pour préparer un bâtonnet de Popsicle représentant une paire d'autosomes ou une paire de chromosomes X, collez la bande pour le chromosome 1 d'un côté du bâton de popsicle et la bande pour le chromosome 2 de l'autre côté. (Assurez-vous de séparer les autosomes vert et jaune de la mère des autosomes vert et jaune du père.) Pour préparer un bâtonnet de Popsicle représentant les chromosomes sexuels d'un homme, collez la bande pour le chromosome X bleu d'un côté et la bande pour le chromosome Y de l'autre côté. Utilisez des élastiques pour faire des faisceaux qui incluent soit les trois chromosomes de la mère, soit les trois chromosomes du père.

Méthode 2 :

Utilisez le marqueur de couleur approprié ou les bâtonnets de Popsicle pour écrire les allèles de chaque gène sur les bâtonnets de Popsicle. Assurez-vous de garder les autosomes verts et jaunes de la mère séparés des autosomes verts et jaunes du père.

Pour préparer les bâtonnets de Popsicle autosome verts :

  • Pour la mère, écrivez W l A c d'un côté de chaque bâtonnet et écrivez w l a c de l'autre côté
  • Pour le père, écrivez W l a C d'un côté de chaque bâtonnet de sucette glacée et écrivez w l a c de l'autre côté.

Pour préparer les bâtonnets de Popsicle autosome jaune :

  • Pour la mère, écrivez f T R d'un côté de chaque bâtonnet de glace et écrivez f t r de l'autre côté.
  • Pour le père, écrivez F T R d'un côté de chaque bâtonnet de glace et écrivez F t r de l'autre côté.

Pour les bâtonnets de Popsicle du chromosome X/X de la mère, utilisez un marqueur rouge ou des bâtonnets de Popsicle rouges pour écrire H d'un côté et h de l'autre.

Pour les bâtons de popsicle X/Ychromosome du père, utilisez un marqueur bleu ou des bâtons de popsicle bleus pour écrire H d'un côté et M de l'autre.

Utilisez des élastiques pour faire des faisceaux qui incluent soit les trois chromosomes de la mère, soit les trois chromosomes du père.

Suggestions pour discuter des questions dans le document de l'élève

Les questions de la page 1 du polycopié de l'élève et le tableau en haut de la page 2 sont importants pour s'assurer que les élèves comprennent les signification biologique de la simulation qu'ils vont effectuer. Les questions montrent également comment la méiose et la fécondation constituent la base biologique du carré Punnett.

Les tableaux pour enregistrer les résultats de la simulation à la page 4 du document de l'étudiant devrait être relativement simple à remplir. Nous vous recommandons d'utiliser ces tableaux pour enregistrer les génotypes et les phénotypes de maman et papa et les génotypes et phénotypes possibles des bébés dragons avant de commencer l'activité. Nous vous recommandons également de vérifier les fiches de vos élèves avant qu'ils ne fassent la photo de leur bébé dragon et de répondre aux questions des pages 5-6. Un problème potentiel peut survenir lorsque les élèves saisissent les traits phénotypiques de la couleur de la peau et des taches de rousseur du père, car ils peuvent ignorer les effets épistatiques de la aa allèles qui font du père un albinos.

Les deux premières questions de la page 5 du document de l'élève demandent aux élèves d'utiliser leur compréhension de l'héritage et des carrés de Punnett pour interpréter les résultats de la simulation. Les allèles des parents dans cette simulation ont été choisis pour s'assurer qu'au moins un trait est le même chez maman, papa et bébé. De plus, il est hautement improbable (pour les bébés mâles) ou impossible (pour les bébés femelles) que le bébé ait exactement les mêmes traits phénotypiques que le parent du même sexe.

Les questions 3 et 4 demandent aux élèves d'énoncer les lois de la ségrégation et de l'assortiment indépendant de Mendel et de les relier à cette simulation. Vos élèves peuvent trouver utile d'utiliser un carré de Punnett pour répondre à la question 3c. Les citations suivantes (extraites de Concepts of Genetics, sixième édition de Klug et Cummings) donnent un résumé utile des postulats de Mendel :

  1. "Les facteurs génétiques sont contrôlés par des facteurs unitaires qui existent par paires dans des organismes individuels."
  2. "Lorsque deux facteurs unitaires différents responsables d'un même caractère sont présents chez un même individu, un facteur unitaire est dominant par rapport à l'autre, ce qui est dit récessif."
  3. "Au cours de la formation des gamètes, les facteurs unitaires appariés se séparent ou se séparent de manière aléatoire de sorte que chaque gamète reçoive l'un ou l'autre avec une probabilité égale."
  4. "Au cours de la formation des gamètes, les paires de facteurs unitaires en ségrégation s'assortissent indépendamment les uns des autres."

Cette simulation est utile pour aider les étudiants à comprendre l'héritage des gènes et des traits, à la fois parce que la simulation imite les processus biologiques de la méiose et de la fécondation et parce que la simulation permet aux étudiants d'appliquer leur compréhension des concepts génétiques à un système modèle de complexité intermédiaire entre un carré Punnett et les subtilités de la véritable génétique des organismes biologiques. Cependant, comme tous les modèles, cette simulation n'inclut pas les caractéristiques importantes de la réalité biologique, par ex. croisement pendant la méiose, allèles codominants, allèles multiples pour un seul gène, héritage polygénique et héritage limité au sexe et influencé par le sexe. De plus, cette simulation ne fait que faire allusion aux relations complexes entre les gènes individuels et les traits phénotypiques.

Pour développer davantage la compréhension plus sophistiquée de vos élèves du rôle des modèles dans la pensée scientifique, vous pouvez discuter des avantages relatifs de plusieurs modèles différents d'héritage :

  • Cette simulation, qui est utile pour renforcer la compréhension des rôles de la méiose et de la fécondation dans l'hérédité et des concepts tels que les allèles dominants et récessifs, la dominance incomplète et l'hérédité liée au sexe et également utile pour introduire certaines des complexités de l'hérédité de plusieurs gènes
  • Les carrés de Punnett, qui sont utiles pour analyser l'hérédité d'un ou deux gènes, notamment pour identifier toutes les combinaisons possibles d'allèles dans la progéniture et les phénotypes résultants, et faire des prédictions quantitatives concernant la fréquence de ces génotypes et phénotypes dans de grands échantillons de progéniture
  • Pedigrees, qui sont utiles pour analyser la base génétique de l'hérédité d'un trait phénotypique chez plusieurs membres de la famille.

(Les utilisations des carrés et des pedigrees de Punnett sont démontrées dans notre activité pratique "Génétique" (disponible sur http://serendip.brynmawr.edu/sci_edu...dron/#genetics ).)

Pour la question 6, vous pouvez demander à vos élèves de dessiner un carré de Punnett. Vous voudrez peut-être lier la discussion de cette question à la généralisation selon laquelle les traits dus aux allèles récessifs liés à l'X (par exemple, le daltonisme et l'hémophilie) sont généralement beaucoup plus fréquents chez les hommes que chez les femmes.

La question 7 illustre certaines des complexités de la génétique. Pour les allèles dominants/récessifs, les individus dominants hétérozygotes et homozygotes ont le même trait phénotypique. Pour les allèles incomplètement dominants, les individus hétérozygotes ont un phénotype distinct qui est intermédiaire entre les deux phénotypes homozygotes. Une absence de taches de rousseur pourrait être due au fait d'être homozygote pour l'allèle albinos (a) ou l'allèle sans taches de rousseur (r).

De nombreux traits phénotypiques sont influencés par plusieurs gènes. Un exemple est l'épistasie dans le contrôle de la couleur de la peau, à la fois chez l'homme et dans cette simulation. Si une personne est homozygote pour un allèle qui code pour une version défectueuse de la tyrosinase (une enzyme clé pour produire de la mélanine), alors la personne sera albinos et les autres gènes qui influencent la couleur de la peau auront peu ou pas d'effet. (Des informations supplémentaires sur les gènes humains qui influencent la couleur de la peau sont disponibles sur http://ghr.nlm.nih.gov/gene/TYR et ghr.nlm.nih.gov/genes/MC1R.) La couleur de la peau est également un exemple utile pour discuter des effets des facteurs environnementaux. Ainsi, l'exemple de la couleur de la peau peut être utilisé pour illustrer à la fois les interactions gène par gène et gène par environnement. La longueur de la queue et du cou peut également être utilisée comme exemple pour illustrer les effets de facteurs environnementaux (par exemple, la sous-nutrition), ainsi que le point important qu'un seul gène affecte généralement plusieurs traits phénotypiques (pléiotropie).

Activités supplémentaires que vous pourriez vouloir incorporer dans cette simulation

Analyse des données de classe

  • Vous pouvez utiliser le tableau ci-dessous pour collecter des informations sur le phénotype de tous les bébés dragons produits par les paires d'élèves d'une classe, puis utiliser ces données pour une discussion en classe sur des questions telles que :
  • Y a-t-il un trait phénotypique observé chez tous les bébés de cette mère et de ce père ? Si oui, quelle en est l'explication génétique ? (Pour répondre à cette dernière question, les élèves voudront peut-être utiliser des carrés de Punnett pour déterminer les génotypes et les phénotypes possibles des bébés dragons.)
  • Est-ce que deux des bébés dragons produits par ces parents dragons sont phénotypiquement identiques ? (Pour la discussion de cette question, vous voudrez peut-être calculer le grand nombre de combinaisons possibles de caractéristiques phénotypiques (plus de 500), et vous voudrez peut-être lier les résultats de la simulation aux différences phénotypiques entre frères et sœurs humains.)
  • Les bébés dragons mâles sont-ils plus susceptibles de manquer de cornes, comme prévu (voir la question 6 dans le document de l'élève) ?

Comparaison avec l'héritage humain

Vous pouvez demander aux élèves d'identifier des exemples de traits chez les humains qui ont le même modèle d'hérédité que des traits spécifiques dans cette simulation.

Tableau de collecte des données de classe pour tous les bébés dragons
TraitLe bébé a-t-il le trait répertorié? (O= oui ; N = non)
Initiales des parents dragons123456789101112131415
Ailes
Long cou et queue
Peau blanche
Peau verte
Cracheur de feu
cinq orteils
quatre orteils
Beaucoup de taches de rousseur
quelques taches de rousseur
Corne sur le nez
Pointe sur le bout de la queue

Gènes sur Green Autosome 1 pour la mère

Gènes de Green Autosome 2 pour la mère

Gènes sur Green Autosome 1 pour le père

Gènes sur Green Autosome 2 pour le père

Gènes sur Yellow Autosome 1 pour la mère

Gènes sur Yellow Autosome 2 pour la mère

Gènes sur Yellow Autosome 1 pour le père

Gènes sur Yellow Autosome 2 pour le père

Gene sur X Chromosome 1 pour Mère [Rouge]

Gene sur X Chromosome 2 pour la mère [Rouge]

Gene sur le chromosome X pour le père [Bleu]

Gène sur le chromosome Y pour le père [Bleu]


Dragon Genetics : assortiment indépendant et liaison génétique

Dans le laboratoire, Dragon Genetics: Independent Assortment and Gene Linkage , les étudiants apprennent les principes de l'assortiment indépendant et de la liaison génétique dans le cadre d'activités qui analysent l'héritage de plusieurs gènes sur des chromosomes identiques ou différents chez des dragons hypothétiques. Les élèves apprennent comment ces principes découlent du comportement des chromosomes pendant la méiose et la fécondation.

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Nous invitons les commentaires sur cette activité pratique et les notes de préparation de l'enseignant qui l'accompagnent, y compris des suggestions pour d'autres enseignants qui envisagent d'utiliser l'activité, des activités préparatoires ou de suivi utiles, des ressources supplémentaires ou toute question que vous avez concernant l'activité, ou une brève description de tout problème que vous pourriez avoir rencontré. Si vous avez un document Word pertinent que vous aimeriez publier sur cette page de commentaires, comme une version du protocole que vous avez utilisé dans votre classe, ou si vous préférez envoyer vos commentaires ou questions par message privé, veuillez écrire Ingrid Waldron à [email protected]


Hypothèse d'oscillation (avec diagramme) | La génétique

Dans cet article, nous discuterons du concept d'hypothèse d'oscillation.

Crick (1966) a proposé l'hypothèse de l'oscillation pour expliquer la dégénérescence du code génétique. À l'exception du tryptophane et de la méthionine, plusieurs codons dirigent la synthèse d'un acide aminé. Il y a 61 codons qui synthétisent les acides aminés, par conséquent, il doit y avoir 61 ARNt ayant chacun des anticodons différents. Mais le nombre total d'ARNt est inférieur à 61.

Cela peut s'expliquer par le fait que les anticodons de certains ARNt lisent plus d'un codon. De plus, l'identité du troisième codon semble être sans importance. Par exemple, CGU, CGC, CGA et CGG codent tous pour l'arginine. Il semble que CG spécifie l'arginine et la troisième lettre n'est pas importante. Classiquement, les codons sont écrits de l'extrémité 5′ à l'extrémité 3′.

Par conséquent, les première et deuxième bases spécifient les acides aminés dans certains cas. Selon l'hypothèse de Wobble, seules les première et deuxième bases du triple codon sur l'ARNm 5′ → 𔃳 s'apparient avec les bases de l'anticodon de l'ARNt, c'est-à-dire A avec U, ou G avec C.

L'appariement de la troisième base varie en fonction de la base à cette position, par exemple G peut s'apparier avec U. L'appariement classique (A = U, G = C) est connu sous le nom d'appariement Watson-Crick (Fig. 7.1) et la seconde un appariement anormal est appelé appariement d'oscillation.

Cela a été observé à partir de la découverte que l'anticodon de l'alanine-ARNt de levure contient le nucléoside inosine (un produit de désamination de l'adénosine) en première position (5′ → 3′) qui s'apparie avec la troisième base du codon (5&# 8242 → 3′). L'inosine a également été trouvée en première position dans d'autres ARNt, par ex. isoleucine et sérine.

La purine, l'inosine, est un nucléotide oscillant et est similaire à la guanine qui s'apparie normalement avec A, U et C. Par exemple, un ARNt de glycine avec l'anticodon 5′-ICC-3′ s'appariera avec les codons de glycine GGU, GGC, GGA et GGG (figure 7.2). De même, un séryl-ARNt avec anticodon 5′-IGA-3′ s'apparie avec les codons sérine UCC, UCU et UCA (5-3′). Le U en position d'oscillation pourra s'apparier avec une adénine ou une guanine.

Selon l'hypothèse de Wobble, les appariements de bases autorisés sont donnés dans le tableau 7.5 :

En raison de l'appariement des bases Wobble, un ARNt devient capable de reconnaître plus d'un codons pour un acide aminé individuel. Par séquence directe de plusieurs molécules d'ARNt, l'hypothèse de l'oscillation est confirmée, ce qui explique le schéma de redondance du code génétique dans certains anticodons (par exemple les anticodons contenant U, I et G en première position dans la direction 5’→3′)

L'anticodon séryl-ARNt (UCG) 5′-GCU-3′ s'apparie avec deux codons sérine, 5′-AGC-3′ et 5′-AGU-3′. Généralement, l'appariement Watson-Crick se produit entre AGC et GCU. Cependant, dans l'appariement AGU et GCU, des liaisons hydrogène se forment entre G et U. Un tel appariement anormal appelé « appariement Wobble » est présenté dans le tableau 7.5.

Trois types d'appariements de wobble ont été proposés :

(i) U dans la position d'oscillation des paires d'anticodons d'ARNt avec A ou G de codon,


Voir la vidéo: MY DAY: SUSKIN TYÖPÄIVÄ (Mai 2022).