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MODULO: La riproduzione e la trasmissione dei caratteri.

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MODULO: La riproduzione e la trasmissione dei caratteri.

Il modulo si articolerà nelle seguenti UD:

- UD sulla riproduzione delle cellule procariotiche ed eucaristiche e la mitosi;

-     838i86i      838i86i UD sulla meiosi e sulla riproduzione sessuata;

All'interno di questo modulo tratterò l'U. D. relativa alle leggi di Mendel. Questa U.D. è rivolta ad una II classe dell'ITN di P. S. Stefano nel mese di Gennaio (alla fine del primo quadrimestre) e si articolerà in 6 ore di lezione, in due settimane.



PREREQUISITI

Prima di affrontare questa U. D. la classe deve essere in possesso dei seguenti prerequisiti:

-     838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i    conoscere la matematica come un indispensabile strumento per la genetica, in particolare la probabilità e la statistica;

-     838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i    conoscere le strutture dell'informazione biologica, la struttura e la funzione delle proteine, degli acidi nucleici, i cromosomi e i geni, le mutazioni;

-     838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i    conoscere il ciclo cellulare e la duplicazione del D.N.A.;

-     838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i    conoscere la mitosi e la meiosi;

         -   conoscere la riproduzione asessuata e sessuata;

-     838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i    conoscere la divisione cellulare nei procarioti e negli eucarioti;

-     838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i    conoscere gli organi riproduttori dei vegetali;

-     838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i    conoscere i vari tipi d'impollinazione.

OBIETTIVI SPECIFICI DELL'U. D.

 Alla fine di questa U.D. l'alunno deve essere in grado di avere le seguenti:

CONOSCENZE

-descrivere il metodo sperimentale utilizzato da Mendel;

-enunciare le tre leggi di Mendel;

-descrivere un quadrato di Punnet;

-saper spiegare e descrivere un testcross;

 -definire i seguenti termini: gene, generazione P, generazione F1 e  F2,                             dominante, recessivo, allele, omozigote (puro), eterozigote (ibrido), fenotipo e genotipo;

-conoscere il concetto di dominanza completa, codominanza, dominanza incompleta, linkage, crossino over, epistasi, pleiotropia;

-conoscere il concetto di eredità legata al sesso e le malattie legate ad esso.

       COMPETENZE:

-essere in grado di usare il linguaggio specifico della disciplina;

-acquisire un metodo scientifico;

-capire l'importanza che riveste nel mondo dei viventi la conoscenza della trasmissione dei caratteri ereditari da una generazione ad un'altra;

-capire il ruolo che ha avuto la genetica classica con Mendel per arrivare allo studio della genetica più moderna con la scoperta della molecola del D.N.A.;



-capire inoltre l'importanza che può avere in campo medico la conoscenza del meccanismo di tale trasmissione per la prevenzione ed eventuale cura delle malattie genetiche;

- saper impostare e risolvere semplici problemi di genetica.

CAPACITA':

-     838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i    elaborative

-     838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i    logiche;

-     838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i    critiche,

-     838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i    di approfondimento autonomo;

-     838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i      838i86i    di valutazione e autovalutazione.

       CONTENUTI:Leggi di Mendel

-I, II, III legge di Mendel;

-interpretazione cromosomica delle leggi di Mendel;

-casi particolari di ereditarietà;

-problemi legati alla genetica (per es. eredità e malattie legate al sesso).

SEQUENZA TEMPORALE dello svolgimento dell'U.D.

Essa si attuerà nel mese di gennaio per un complessivo numero di ore  6, in 2  settimane.

I LEZIONE: accertamento dei prerequisiti.

II LEZIONE: eventuale recupero.

III LEZIONE: la prima e la seconda legge di Mendel.

IV LEZIONE: la terza legge di Mendel.

V LEZIONE: casi particolari di eredità, eredità legata al sesso e malattie legate al sesso.

VI LEZIONE: verifica formativa con test strutturati e domande di varia tipologia.

I e II LEZIONE

Prima di affrontare  l'U. D. procederò all'accertamento dei prerequisiti, saggiando la classe con domande a campione, oppure somministrando un test strutturato da correggere subito e discutere in classe (autocorrezione). Se i prerequisiti ci sono, la seconda lezione sarà dedicata alla trattazione del primo argomento dell'U.D. Se al contrario si rivelassero da parte dei discenti delle lacune o incertezze nell'apprendimento dei contenuti propedeutici, la seconda lezione sarà dedicata al recupero degli stessi, facendo un ripasso e coinvolgendo la classe anche in una lezione interattiva. È molto importante, infatti, rendere la classe il più omogenea possibile.

All'interno di questa U. D. svilupperò i contenuti della terza lezione

III LEZIONE

In questa lezione prenderemo in esame un problema che, fin dai tempi antichi l'uomo si era posto, e cioè che molte delle caratteristiche delle piante e degli animali, compreso l'uomo stesso, venivano trasmesse dai genitori alla progenie. Non era però chiaro in che modo esattamente i caratteri ereditari si trasmettessero di generazione in generazione. La prima persona che, eseguendo un'accurata serie di esperimenti di riproduzione sulle piante di pisello, riuscì ad intuire e formulare delle leggi in merito a ciò, fu Gregor Mendel, un monaco agostiniano cecoslovacco. Il successo dei suoi studi fu di effettuare una serie di esperimenti logici seguendo il metodo sperimentale con rigore scientifico e genialità.




La procedura metodologica con cui attuò la sua ricerca può essere così riassunta.

-Egli scelse per i suoi esperimenti di incrocio le piante di pisello dal momento che si coltivavano facilmente e in relativamente poco tempo, dando origine ad una copiosa discendenza.

  -In esse si potevano reperire varietà di piante che differivano tra    loro per un solo carattere facilmente individuabile, scartando le caratteristiche che potevano apparire nella prole in modo incerto.

   -  Queste piante di pisello si prestavano particolarmente  perché, in natura, esse si autofecondano, in quanto gli organi sessuali maschili e quelli femminili sono completamente racchiusi dai petali in uno stesso fiore. Al tempo stesso, però, Mendel poteva facilmente realizzare la fecondazione tra due piante di pisello diverse, fecondazione incrociata, semplicemente asportando dai fiori dell'una gli organi maschili, le antere, prima della loro maturazione e fecondando quindi l'ovario di quei fiori con polline prelevato dai fiori dell'altra pianta.

     - Mendel riuscì a capire le leggi che regolavano la trasmissione dei caratteri, anche perché studiò i discendenti non solo della prima generazione, ma anche della seconda  e delle generazioni successive.

- Cosa poi molto importante, contò il numero dei discendenti e analizzò matematicamente i risultati ottenuti per rendere la loro valutazione semplice e oggettiva.

Mendel studiò le modalità di trasmissione di sette caratteri diversi, che si presentavano in due forme alternative. Propongo, quindi, ai discenti un lucido, proiettato su uno schermo tramite una lavagna luminosa, dove vengono rappresentate queste caratteristiche: forma del seme, liscio o rugoso, colore del seme, giallo e verde, posizione del fiore, assiale o terminale, colore del fiore, porpora o bianco, forma del baccello, gonfio o sgonfio, colore del baccello, verde o giallo, altezza del fusto, alto o basso. Continuo poi la spiegazione sul metodo sperimentale di Mendel. Egli, prima di iniziare i suoi esperimenti, lasciò che le piante si autofecondassero dando origine a delle linee pure per quei caratteri così da avere discendenti che, di generazione in generazione, avessero gli stessi caratteri dei genitori. All'inizio dell'esperimento egli piantò semi di piante di linea pura a fusto lungo e semi di piante di linea pura a fusto corto e li lasciò crescere, ottenendo quella che viene chiamata la generazione parentale (P). Quando queste fiorirono, Mendel incrociò le piante a fusto lungo con le piante a fusto corto e, una volta che i baccelli furono maturi ne raccolse i semi. Questi, posti nel terreno avrebbero prodotto la prima generazione filiale (F1), intendendo con questa espressione la prima generazione di una linea di discendenza. Quei semi, e le piante che crebbero da essi, sono detti ibridi, perché generati da piante parentali con caratteri diversi. Piantati nella primavera successiva, i semi ibridi F1, ottenuti dall'incrocio tra piante a fusto lungo e piante a fusto corto, diedero origine a piante tutte a fusto lungo. Il carattere che si manifesta nell'ibrido F1 è detto dominante, mentre quello  che non si manifesta è detto recessivo. A questo punto Mendel si pose il problema di cosa avveniva dei caratteri scomparsi. Per verificare ciò, lasciò che l'ibrido a fusto lungo si autofecondasse e la primavera seguente piantò i semi della seconda generazione filiale (F2). Quando questa generazione giunse a maturazione la maggior parte delle piante aveva il fusto lungo ma, fatto particolarmente significativo, cerano anche alcune piante con il fusto corto e più precisamente il 75% a fusto lungo e il 25% a fusto corto, nel rapporto 3 : 1. Inoltre, Mendel non notò alcuna pianta con fusto di lunghezza intermedia. Ciò dimostrava chiaramente che questo carattere non si era miscelato all'altro ed era una prova concreta del fatto che i caratteri ereditari si comportano come corpuscoli materiali, unità, che vengono trasmessi invariati da una generazione all'altra. Ribadisco, quindi, il concetto, per favorire una maggior comprensione e memorizzazione nei ragazzi, che l'unità ereditaria che dava origine alle piante a fusto corto nella generazione parentale non si era mescolata all'unità dominante nella prima generazione (F1), ma era stata trasmessa intatta a tale generazione, anche se in essa era rimasta occultata, e si era nuovamente manifestata nella seconda generazione (F2). Anche se Mendel non poteva usare ovviamente questo termine, noi oggi chiamiamo questa unità ereditaria gene. Infatti, come voi sapete, alla luce degli studi successivamente fatti sul D.N.A., un gene è un segmento ben definito di DNA, localizzato sui cromosomi e  controlla un determinato carattere in un organismo. Inoltre i geni si possono presentare in varianti alternative, chiamate alleli. Egli si rese conto, poi, che un ibrido possiede due alleli per uno stesso carattere, uno "visibile", detto dominante, ed uno "invisibile", detto recessivo. 

Qualsiasi individuo con due alleli diversi per un determinato carattere è detto eterozigote, viceversa un individuo con due alleli identici è detto omozigote. Inoltre due piante o due animali con una diversa combinazione di alleli o, come si dice in termini scientifici, con diverso genotipo, per un dato carattere, possono avere la stessa manifestazione esterna di quel carattere, ossia avere lo stesso fenotipo. Dato che i due alleli di un gene posseduti da un ibrido, corrispondono uno ad genitore e l'altro all'altro genitore, Mendel arrivò addirittura ad ipotizzare che nel genitore i due alleli si separano l'uno dall'altro durante la formazione dei gameti e che, al momento della fecondazione, avviene l'unione tra un gamete maschile e uno femminile in modo che il nuovo organismo acquisisca da ciascuno dei due genitori un allele per ogni gene. Enunciò così la prima e la seconda legge, che farò visualizzare e memorizzare ai discenti, prima, tramite la loro schematizzazione su un lucido, poi, sintetizzandole in questo modo:

 I LEGGE DI MENDEL ( legge della dominanza dei caratteri o uniformità degli ibridi)

Incrociando fra loro individui omozigoti per un carattere ma con alleli diversi ( dominante in uno e recessivo nell'altro) si ottiene una prima generazione (F1) di individui tutti uguali, eterozigoti genotipicamente che presentano fenotipicamente il carattere dominante.

II LEGGE DI MENDEL (legge della segregazione dei fattori ereditari).

Dall'incrocio di due individui eterozigoti per un carattere si ottiene una generazione (F2) nella quale i caratteri si segregano in una percentuale ben precisa: il 75% con il fenotipo del carattere dominante, il 25% con quello recessivo, cioè in rapporto 1:3.

 In realtà del 75% delle piante con lo stesso fenotipo, il 25% sono omozigoti  ed il 50% sono eterozigoti. Ciò si può facilmente visualizzare, utilizzando per gli incroci  il cosiddetto quadrato di Punnett, per cui mi accingo a disegnarlo alla lavagna, spiegandolo nei dettagli e proponendo poi ai ragazzi alcuni esempi esplicativi e alcuni semplici problemi di genetica in applicazione alle due leggi di Mendel spiegate. Questo quadrato è poi utile per verificare quale genotipo possiede, omozigote o eterozigote, una pianta con fenotipo  a fusto lungo.  Si effettua un reincrocio, testcross , fra una pianta con fenotipo dominante e genotipo sconosciuto per un dato carattere e un'altra pianta con fenotipo recessivo. A seconda se nella prole compare un solo fenotipo o due, possiamo stabilire se la pianta con il fenotipo dominante è omozigote o eterozigote. Come collegamento con la matematica scrivo, poi, alla lavagna il prodotto notevole di un binomio: (a+b)=a+2ab+b dove con a si pone  un carattere dominante omozigote, con b un  carattere recessivo omozigote e con 2ab i due caratteri eterozigoti, come espressione della seconda legge di Mendel.



Durante l'esplicazione dell'argomento effettuerò delle pause e cercherò di attirare l'attenzione dei discenti con delle curiosità sia perché la loro capacità di concentrazione non supera i venti minuti continuativi sia per chiarire gli eventuali dubbi sollevati dagli alunni in modo da rendere loro in grado di seguire la prossima lezione.

IV LEZIONE.

In questa lezione tratterò della dominanza incompleta e della codominanza per poi giungere alla III legge di Mendel o dell'indipendenza dei caratteri (geni diversi sono trasmessi indipendentemente).  Mi soffermerò, quindi, sul ruolo che ha avuto la genetica classica con Mendel per arrivare alla genetica moderna con la scoperta della struttura del DNA.

V LEZIONE

In questa lezione tratterò delle interazioni geniche, epistasi, eredità poligenica, pleiotropia. Procederò, poi, a parlare della determinazione del sesso e dei caratteri legati ad esso per arrivare alle malattie  legate al sesso. Successivamente prenderò in esame la prevenzione e la cura delle malattie genetiche.

VI LEZIONE

Dopo aver esplicitato l'UD, effettuerò una pausa per verificare il grado di apprendimento e rielaborazione degli argomenti proposti. Per accertare ciò proporrò ai ragazzi un test di verifica formativa da correggere subito in classe. In base ai risultati ottenuti procederò a nuove strategie per il recupero ed il sostegno delle lacune evidenziate da parte di alcuni alunni, come la proiezione di una videocassetta sull'argomento o la lettura di un CD che consenta loro di visualizzare meglio le tappe ed i risultati delle leggi di Mendel e contemporaneamente  porti all'approfondimento da parte dei ragazzi che hanno raggiunto adeguatamente gli obiettivi prestabiliti.

METODI

Per spiegare l'UD intendo partire da esperienze personali che attirino una sufficiente dose d'interesse e curiosità per stimolare nei discenti l'apprendimento e coinvolgerli in interventi opportuni. Il metodo da me utilizzato sarà da una parte sinottico, dall'altra sempre più ampio e particolareggiato al fine di sviluppare nei ragazzi capacità di analisi, sintesi e di collegamento anche con materie affini, e di acquisire competenze che consentano loro , una volta usciti dalla scuola media, di utilizzarle in ogni contesto. Per la parte espositiva utilizzerò l'esplicitazione della lezione in modo frontale, interagendo con gli alunni tramite discussioni. Considerato poi che il tema proposto non si presta ad attività di laboratorio, metterò a loro disposizione materiale didattico- scientifico e organizzerò lavori di gruppo su argomenti scelti dall'insegnante oppure proposti dagli alunni stessi in base ai loro interessi. Inoltre , se si renderà necessario, potrò diversificare gli interventi nell'intento di recuperare le eventuali difficoltà incontrate da alcuni, mentre altri saranno impegnati in lavori di approfondimento. Nell'affrontare lo studio della genetica ritengo utile unire alle lezioni teoriche la risoluzione di problemi al fine di abituare l'alunno a prevedere e a riconoscere il genotipo e il fenotipo di un individuo da possibili incroci. L'argomento proposto si presta, inoltre a collegamenti interdisciplinari con la matematica, in particolare la statistica e la probabilità,  e con l'Educazione alla salute. Si potranno, quindi, chiedere incontri con esperti della ASL che potranno relazionare su come prevenire o curare malattie genetiche.

MATERIALI E STRUMENTI

Gli alunni potranno consultare oltre il libro di testo in adozione, riviste scientifiche, documenti, fotografie, fotocopie, enciclopedie della biblioteca scolastica, videocassette, lucidi e CD.

I supporti di lavoro che potranno essere usati sono: lavagna luminosa, televisione, videoregistratore e computer.

CRITERI DI VALUTAZIONE

Esaurita la trattazione dell'UD, si procederà immediatamente all'accertamento dell'effettivo raggiungimento degli obiettivi in funzione del quale tale UD era stata programmata. Per valutare e verificare il livello di apprendimento e di rielaborazione della classe in generale e di ogni singolo alunno in particolare verranno fatte verifiche orali collettive, durante la trattazione dell'UD sia per monitorare le conoscenze in itinere e stabilire il proseguimento della sequenza sia per accertare il grado di preparazione dei discenti. Al termine della lezione seguiranno verifiche formative e sommative sottoforma di test strutturati o semistrutturati con domande di diversa tipologia per esempio a risposta multipla o a completamento.

L'uso del test ha lo scopo di rendere la valutazione più oggettiva possibile per non compromettere la validità e la fedeltà degli accertamenti, evitando così di incorrere nell'effetto pigmalione o nell'effetto alone che si potrebbero invece verificare utilizzando le vecchie prove di verifica orali o scritte.

A tale scopo nel testo saranno esplicitati i tempi di esecuzione, la situazione, l'azione, gli eventuali limiti e strumenti, il raggiungimento della soglia di accettabilità e i livelli di voti che saranno da 1 a 10, a seconda delle griglie stabilite dai consigli di classe. Per esprimere la valutazione si terrà conto elle capacità, conoscenze e competenze possedute da ogni singolo alunno.

 







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