DANE INFORMACYJNE KOMÓRKA I JEJ CENTRUM DOWODZENIA ZMIANĄ DNA Nazwa szkoły: GIMNAZJUM IM. J. PIŁSUDSKIEGO W SIERAKOWICACH ID grupy: 96/2_MP_G2 Opiekunki: MAŁGORZATA KOSTUCH i IWONA ANDRASZEWICZ Kompetencja: MATEMATYCZNO- PRZYRODNICZA Temat projektowy: KOMÓRKA I JEJ CENTRUM DOWODZENIA ZMIANĄ DNA Semestr/rok szkolny: 2011/2012

PLAN PREZENTACJI 1. Wstęp 2. Budowa i funkcjonowanie komórek 3. Nasze obserwacje mikroskopowe 4. Wykrywamy i obserwujemy substancje zapasowe w komórkach roślinnych 5. Procesy zachodzące w komórce 6. Mechanizmy dziedziczenia – genetyka 7. Mutacje 8. Bibliografia

WSTĘP

Powody dla których wybraliśmy właśnie ten temat projektu Zaciekawiło nas mikroskopowanie Chcieliśmy bliżej poznać budowę komórki Zainteresowała nas substancja życia-DNA Powody dla których wybraliśmy właśnie ten temat projektu Lubimy tematy biologiczne Obawialiśmy się chorób genetycznych, dlatego chcieliśmy je poznać Zwrócił naszą uwagę temat projektu Chcieliśmy wiedzieć dlaczego jesteśmy podobni do rodziców Uważaliśmy, że będzie to świetna zabawa

Od organizmu do DNA z dziedziczeniem cech. Celem naszego tematu projektowego było poznanie budowy i funkcjonowania komórek różnych organizmów oraz poszerzenie wiedzy związanej z dziedziczeniem cech. Organizm Komórka Jądro Chromosom Gen DNA komórkowe

Nauki biologiczne, które poznawaliśmy: Cytologia - nauka o budowie i czynnościach życiowych komórek różnych organizmów. Histologia - nauka o budowie i rozwoju tkanek. Genetyka - nauka o dziedziczności i zmienności organizmów.

Budowa i funkcjonowanie komórek

Komórki eukariotyczne (zawierające jądro komórkowe) Komórka roślinna Komórka zwierzęca

Komórka prokariotyczna (bezjądrowa) Komórka bakteryjna

Porównanie komórek Organelle komórkowe Komórka roślinna Komórka zwierzęca Komórka bakteryjna Aparat Golgiego + - Błona komórkowa Chloroplasty Chromatofory Cytoplazma Jądro komórkowe Mitochondrium Nukleoid Otoczka śluzowa Rybosomy Ściana komórkowa Wodniczki

Funkcje organelli komórkowych Aparat Golgiego - przeprowadza procesy prowadzące do specjalizacji białek Błona komórkowa - umożliwia wymianę niektórych substancji między komórką a środowiskiem Chloroplasty - nadają kolor, przeprowadzają fotosyntezę Chromatofory - umożliwiają fotosyntezę Cytoplazma - wypełnia komórkę, umożliwia transport substancji pokarmowych wewnątrz komórki Jądro komórkowe – przechowuje materiał genetyczny i kieruje czynnościami życiowymi komórki Mitochondrium – odpowiada za oddychanie komórkowe Nukleoid - pełni funkcje jądra komórkowego w komórkach prokariontów Otoczka śluzowa - zabezpiecza komórkę przed czynnikami zewnętrznymi Rybosomy – biorą udział w procesie powstawania białek Ściana komórkowa - chroni i nadaje kształt komórce Wodniczki - magazynują substancje zapasowe

Nasze obserwacje mikroskopowe

Poznajemy budowę mikroskopu i obliczamy powiększenie Podczas naszych obserwacji mikroskopowych korzystaliśmy z mikroskopu w którym okular powiększał 12x. Mikroskop miał obiektywy o powiększeniu 5x, 10x, 40x. c Aby obliczyć powiększenie mikroskopu mnożymy wartość powiększania okularu przez wartość powiększenia obiektywu. Obliczanie: 12 x 5 = 60 12 x 10 = 120 12 x 40 = 480 A. Okular B. Tubus C. Statyw D. Rewolwer E. Obiektyw F. Stolik z łapkami G. Śruba makrometryczna H. Śruba mikrometryczna I. Źródło światła J. Podstawa

Zasady mikroskopowania 1)Przed rozpoczęciem mikroskopowania części optyczne mikroskopu należy oczyścić ściereczką 2)Za pomocą lusterka wklęsłego skierować światło tak, aby pole widzenia było równomiernie oświetlone 3)Oglądać preparat najpierw pod małym a następnie coraz większym powiększeniem. 4)Regulować ostrość obrazu pokręcając śrubą mikrometryczną 5)Nie dotykać soczewek palcami 6)Po skończonej pracy ustawić najmniejsze powiększenie i wyczyścić mikroskop.

Zasady wykonania preparatu mikroskopowego Umieściliśmy fragment skórki liścia cebuli na szkiełku podstawowym. Za pomocą kroplomierza nanieśliśmy kroplę wody na preparat. Przykryliśmy go szkiełkiem nakrywkowym tak, aby nie powstał pęcherzyk powietrza. Następnie oglądaliśmy pod mikroskopem preparat, zaczynając od najmniejszego powiększenia.

Obserwacja żywej komórki pochodzącej ze skórki cebuli

Chloroplasty w komórkach skrętnicy Ciałko zieleni cytoplazma jądro Błona komórkowa ściana komórkowa Rys. schemat. Chloroplast – w kształcie spirali Zdjęcie spod mikroskopu powiększenie 50x

Chloroplasty w liściach rośliny okrytonasiennej

Wykrywamy i obserwujemy substancje zapasowe w komórkach roślinnych

Obserwacja mikroskopowa skrobi w komórkach roślinnych Skrobia – materiał zapasowy roślin Powiększenie 120x Skrobia pod wpływem jodyny zabarwia się na niebiesko (próba jodoskrobiowa)

Porównanie ziaren skrobi różnych gatunków roślin

Aleuron Aleuron, ziarna aleuronowe – białko wytwarzane przez rośliny jako substancja zapasowa. Występuje głównie w nasionach, zwykle w komórkach zewnętrznych bielma i jest wytworem protoplazmy komórek. Gromadzone jest w wakuolach. Zadaniem aleuronu jest dostarczenie substancji odżywczych dla zarodka w okresie jego stanu spoczynku, kiełkowania i w początkowych fazach wzrostu rośliny. Rysunki 1-4. Komórki aleuronowe ziarna (z bielma rącznika). Świeże ziarno w glicerynie. W rozcieńczonej glicerynie. Ogrzane w glicerynie. 4. Po poddaniu działaniu alkoholem jodowym i kwasem siarkowym.

Właściwości chemiczne i biologiczne związków cukru i białka w organizmach Związek chemiczny Budowa i charakterystyka Podział Funkcje Białka Zbudowane z: C, H, O, N, S, P te pierwiastki tworzą aminokwasy, których znamy 20 rodzajów, Łączą się za pomocą wiązań peptydowych w łańcuchy, Ilość, rodzaj i kolejność aminokwasów decyduje o właściwościach białka, Pełnowartościowe (pochodzenia zwierzęcego) zawierają wszystkie aminokwasy egzogenne, Niepełnowartościowe (pochodzenia roślinnego) Strukturalne Zapasowe Transportowe Katalizatory Odpornościowe Regulatorowe Cukry (węglowodany) - Zbudowana z: C, H, O Wzór: CnH2nOn, - Proste (glukoza) - Dwucukry (sacharoza) - Złożone (skrobia) Energetyczna (glukoza) Zapasowa (skrobia u roślin, glikogen u zwierząt i grzybów) Budulcowa (celuloza u roślin, chityna u zwierząt i grzybów)

Procesy zachodzące w komórce

W komórce zachodzą procesy fizyczne i chemiczne, czyli przemiana materii i energii – metabolizm. Anabolizm = Synteza = Asymilacja Fotosynteza Katabolizm = Rozkład = Dysymilacja Oddychanie

Procesy zachodzące w komórce, a biotechnologia Wiele procesów zachodzących w komórce, ma zastosowanie w biotechnologii. Nauka ta zajmuje się wykorzystywaniem organizmów i procesów biologicznych do wytwarzania produktów użytecznych dla człowieka. Klasyczne produkty biotechnologii znamy z życia codziennego.

Każda komórka powstaje wyniku podziału innej komórki. Podział komórki Każda komórka powstaje wyniku podziału innej komórki. Etapy podziału: podział jądra komórkowego; podział cytoplazmy. Komórka zaczyna dzielić się dopiero wtedy, gdy materiał genetyczny jest zreplikowany.

Mitoza i mejoza Interfaza – czas między podziałami komórek G1 – czas wzrostu jądra (okres po telofazie) S – synteza DNA (replikacja) G2 – okres przed następną profazą

Porównanie mitozy i mejozy Proces Liczba komórek potomnych Liczba chromosomów w komórkach potomnych Komórki powstałe w wyniku podziału Znaczenie Mitoza 2 taka sama jak w komórce macierzystej komórki budujące ciało Prowadzi do przyrostu masy ciała organizmu i jego wzrostu, Następstwem jest przekazywanie takiej samej informacji genetycznej Mejoza 4 o połowę mniejsza niż w komórce macierzystej gamety Rodukuje liczbę chromosomów, Zapewnia rekombinację materiału genetycznego, Jej następstwem jest zmienność informacji genetycznej

Obserwujemy przepływ substancji przez błonę komórkową Problem badawczy: Na czym polega osmoza? Hipoteza: Osmoza polega na przenikaniu wody z roztworu mniej stężonego do roztworu bardziej stężonego. Przebieg doświadczenia: Do przeprowadzenia doświadczenia potrzebowaliśmy: 4 pojemniki, sól, wodę, ziemniaki, waga, zegar. 1.Przygotowujemy 3 pojemniki o różnych stężeniu roztworu i 1 z wodą. 2. Obieramy 4 ziemniaki i kroimy je w plasterki o takich samych masach. 3. Umieszczamy plasterki ziemniaków w pojemnikach na ok. godzinę. 4. Wyjmujemy ziemniaki z naczyń, i ważymy je oraz dokładnie je obserwujemy.

Obliczmy stężenie procentowe Stężenie procentowe roztworu to liczba gramów substancji zawarta w 100 gramach roztworu. Stężenie procentowe (cp) można wyrazić wzorem: gdzie: ms – masa substancji rozpuszczonej mr – masa roztworu

Zdjęcia z doświadczenia

Wyniki z doświadczenia II III IV Waga ziemniaka przed umieszczeniem w pojemnikach 15g Objętość wody 0,5l Waga ziemniaka po wyjęciu z roztworu 13g 12g 10g Stężenie procentowe roztworu 0% 3% 7% 14% Stopień twardości ziemniaka Twardy Lekko twardy Miękki Bardzo miękki

Wykres zależności wagi od stężenia procentowego Wniosek: Im wyższe stężenie procentowe roztworu tym większa utrata wody przez komórki, co powoduje spadek wagi ziemniaka.

Kierunek zachodzenia osmozy Stężony roztwór soli H2O Ziemniak Stężony roztwór soli H2O I II Kierunek zachodzenia osmozy

Mechanizmy dziedziczenia - genetyka

Chromatyda – połówka chromosomu Budowa chromosomów DNA Gen 1 Chromatyda – połówka chromosomu Gen 2 Jądro komórkowe Centomer – przewężenie chromosomu Ramiona chromosomu Chromosom

Chromosomy w różnych gatunkach organizmów Gatunek organizmu Liczba chromosomów Człowiek 46 Mysz 40 Pies 39 Ziemniak 48 Groch 14 Banan 22, 33

Budowa DNA

Wytrącamy DNA z cebuli (część 1) 1. Doświadczenie rozpoczynamy od włożenia etanolu (spirytusu) do zamrażalki (etanol nie zamrozi się). 2. W 150ml wody rozpuszczamy łyżeczkę soli kuchennej (chlorku sodu, NaCl) i mieszamy do całkowitego rozpuszczenia. 3. Do osobnego naczynia (np. zlewki) wlewamy 10ml płynu do mycia naczyń i ostrożnie wlewamy do niego po ściance wodę z rozpuszczoną solą kuchenną.  4. Następnie siekamy jedną średniej wielkości cebulę i powoli wrzucamy do zlewki z roztworem.  

Wytrącamy DNA z cebuli (część 2) 5. Zlewkę chłodzimy do temperatury pokojowej i energicznie mieszamy lub miksujemy - nie pozwalamy, aby całość spieniła się. 6. Bierzemy lejek z sączkiem o wąskim otworze, przez który przelewamy roztwór z cebulą. 7. Przesącz przelewamy do mniejszych naczyń i powoli po ściance lejemy zmrożony etanol. Powstaną dwie warstwy. Jedna mętna a druga klarowna (spirytus). Po chwili zacznie wytrącać się DNA z cebuli.

Elektroforeza Najpopularniejszą metodą analizy DNA jest elektroforeza. Zachodzi dzięki obecności pola elektrycznego. DNA jest to kwas a zatem jest ujemnie naładowany. W polu elektrycznym wędrować będzie do anody. Im dłuższa jest cząsteczka DNA lub RNA tym wolniej migruje przez pory żelu. Jest to zjawisko elektrokinetyczne. Zaletą tej metody jest szybka separacja cząsteczek przy pomocy prostych urządzeń i przy dość niskich kosztach.

Kod genetyczny Właściwości kodu genetycznego to sposób zapisania w kwasie nukleinowym informacji o rodzaju i kolejności ułożenia aminokwasów w łańcuchu białkowym. Właściwości kodu genetycznego Trójkowy Trójka neukleotydów zwana kodem, wyznacza tylko jeden aminokwas. Zdegenerowany Jeden aminokwas może być kodowany przez więcej niż jeden kod. Bezprzecinkowy Między kolejnymi kodami nie występują nukleotydy spełniające funkcje przerywników Niezachodzący Każda trójka neukleotydów (kodon) oddzielenie wyznacza jeden aminokwas Uniwersalny Takie same kody odpowiadają za włączenie do polipeptydu tych samych aminokwasów u wszystkich form życia.

Od genu do cechy 1) 2) Geny kodują białka, które decydują o cechach organizmów. Synteza białek odbywa się w dwóch etapach. Pierwszy zachodzi w jądrze komórkowym i polega na przepisaniu informacji z nici DNA na mRNA. Drugi zachodzi w cytoplazmie i polega na połączeniu aminokwasów w kolejności wyznaczonej przez mRNA. 3) 4) 5) 6)

Cechy recesywne i dominujące oczy niebieskie oczy piwne leworęczność praworęczność brak piegów piegi krótkie rzęsy długie rzęsy uszy przylegające odstające uszy włosy proste włosy kręcone włosy blond włosy ciemne splatanie dłoni z lewym kciukiem na wierzchu splatanie dłoni z prawym kciukiem na wierzchu krzyżowanie rąk z lewą na wierzchu krzyżowanie rąk z prawą na wierzchu brak grupy RH krwi występowanie grupy RH krwi brak umiejętności zwijania języka w trąbkę umiejętność zwijania języka w trąbkę brak owłosienia środkowej części palców owłosienie środkowej części palców przyrośnięte płatki uszu wolne płatki uszu

Krzyżówka genetyczna

Dziedziczenie płci u człowieka 44 autosomy + XX – kobieta 44 autosomy + XY – mężczyzna Ponieważ mężczyzna produkuje 50% plemników wyposażonych w chromosom X i 50% wyposażonych w chromosom Y, na świecie rodzi się przeciętnie tyle samo chłopców, co dziewczynek. 44 + XX 44 + XY Komórki jajowe Plemniki 22 + X 22 + X 22 + X 22 + Y 44 + XX 44 + XY 44 + XX 44 + XY

Dziedziczenie grupy krwi człowieka

Mutacje

Mutacja jest zjawiskiem losowym, może pojawiać się w dowolnym miejscu DNA. Zachodzi często ale większość z nich jest nie trwała, ponieważ komórki posiadają mechanizmy, które naprawiają błędy, z wiekiem mechanizmy te zaczynają zawodzić i wzrasta prawdopodobieństwo chorób genetycznych.

w sekwencji nukleotydów w liczbie i budowie chromosomów Rodzaje mutacji Genowe Dotyczą zmian w sekwencji nukleotydów Chromosomowe w liczbie i budowie chromosomów

„Choroby genetyczne człowieka”

Częstość występowania niektórych chorób dziedzicznych w Polsce Choroba Częstość występowania Średni czas życia pacjenta (w latach) na 1000 urodzeń na rok Muskowiscydoza 0,5 250 25 Hemofilia 0,11 55 70 Fenyloketonuria 0,12 60 Choroba Huntingtona 0,07 35 16* *Wiek liczony od czasu rozpoznania choroby Wg: Elementy genetyki klinicznej, pod red. J. Bala, Springer PWN, Warszawa 1998

Choroby wywołane nadmiarem i niedoborem chromosomów Wpływ liczby chromosomów na cechy organizmu Zestaw chromosomów Choroba Częstość występowania Wpływ Dodatkowy chromosom w 21 parze Zespół Downa 1:800/1000 urodzeń; zależne od wieku matki, niezależne od wieku ojca i liczby przebytych ciąż Różne nasilenie upośledzeń umysłowych Występowanie dodatkowego chromosomu X u mężczyzny Zespół Klinefeltera 1:500 mężczyzn Niedorozwój narządów płciowych, niepłodność, lekkie upośledzenie umysłowe Pojedynczy chromosom X u kobiety Zespół Turnera 1:3000 kobiet Niedorozwój wewnętrznych i zewnętrznych narządów płciowych

Kariotyp zdrowego człowieka Kobieta Mężczyzna

Wygląd kariotypów w poszczególnych chorobach chromosomowych Zespół Downa Zespół Turnera Zespół Klinefertera

Zależność ryzyka urodzenia dziecka z zespołem Downa od wiekiem matki Wniosek: Im starsza matka tym większe ryzyko urodzenia dziecka z zespołem Downa.

Choroby genetyczne sprzężone z płcią

Realizując projekt: Prowadziliśmy obserwacje Przeprowadzaliśmy doświadczenia Wykonywaliśmy plakaty Realizując projekt: Oglądaliśmy filmy Przejrzeliśmy wiele stron internetowych Wertowaliśmy wiele książek Braliśmy udział w wykładach Dyskutowaliśmy Świetnie się bawiliśmy

Nasz projekt Naszym projektem staraliśmy się zainteresować społeczność lokalną. Informacje na jego temat można znaleźć w artykułach gazet : „Dziennik Bałtycki”, „Wiadomości Sierakowickie”, a także w naszej gazetce szkolnej – „Wykrzyknik”.

Nasz projekt Informacje o naszej pracy można znaleźć na stronie naszego gimnazjum: http://www.gimnazjum.sierakowice.pl/. Przygotowaliśmy również wystawę, na której zaprezentowaliśmy prace wykonane podczas tego tematu projektowego.

BIBLIOGRAFIA http://www.interklasa.pl http://www.forum.biolog.pl http://portalwiedzy.onet.pl http://pl.wikibooks.org/wiki/Biologia http://www.zdronet.pl/daltonizm http://pl.shvoong.com/ http:// biomist.pl http:// biologia.opracowania.pl http://klub.chip.pl http://wikipedia.pl B. Sągin, A. Boczarowski, M. Sęktas, Podręcznik do biologii „Puls życia 3’’, Nowa Era, wydanie drugie, Straszyn 2011 Pod red. A. Jerzmanowskiego, Podręcznik „Biologia XXI” część 1 i część 2, WSiP, wydanie pierwsze, Warszawa 1999 Pod red. H. Nahorskiej „Tablice biologiczne”, Wydawnictwo Podkowa, Gdańsk 2007 Tablice dydaktyczne, Wydawnictwo Meridian-Skaner, Szczecin Encyklopedia PWN

Grupa 96/2_MP_G2 w składzie: DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ! Grupa 96/2_MP_G2 w składzie: Kamil Błaszkowski Natalia Drywa Ewa Gawin Ewa Hopa Joanna Kamińska Paulina Kotłowska Karolina Labuda Jakub Leszczyński Mateusz Pawelczyk Julia Penkowska Arian Płotka Paulina Wendt Opiekunki: p. Małgorzata Kostuch i p. Iwona Andraszewicz