Genetica – S.M.S. Pende – Noicattaro

PROGETTO SeT
Scuola Media Pende
Noicattaro
Fare genetica nella scuola media.
PRIMA FASE: MOTIVANTE
Per focalizzare il problema DNA nel trattare l’argomento delle genetica è importante
stabilire una base emotiva come stimolo alla riflessione e alla discussione. Abbiamo
fatto vedere ai nostri alunni il film “GATTACA”, (dalle iniziali di Guanina, Citosina,
Adenina, Timina) che è ambientato in un ipotetico futuro non molto lontano, in cui il
valore e l’identità delle persone sono basati esclusivamente sul patrimonio genetico.
Solo chi è caratterizzato da un DNA corrispondente a caratteristiche perfette è
qualcuno in questa società (sono chiamati VALIDI) e sono nati da fecondazione
artificiale, per selezione solo di caratteri positivi. Gli altri, nati da fecondazione
naturale, con caratteri anche negativi (malattie e imperfezioni fisiche) sono chiamati
NON VALIDI e vivono ai margini della società. Il riconoscimento di un individuo ad
una delle due categorie avviene per mezzo dell’esame del DNA.
Il parere degli alunni
 La visione di questo film mi ha chiarito il concetto della posizione delle 4 basi,
che determina l’aspetto fisico.
 Ho capito come i poliziotti riescono a risalire dalle cellule all’identità di una
persona.
 Questo film mi ha fatto riflettere sulla funzione e l’importanza del DNA.
 Secondo me sarebbe terribile se esistessero persone geneticamente perfette.
 Da questo film ho capito meglio la funzione del DNA: cioè che è una vera e
propria carta d’identità del corpo umano.
 Mi ha colpito una frase del film:”Non importa dove sei nato, ma come”.
 Ho capito che l’uomo, ovunque va, lascia delle cellule da cui, con l’analisi dal
DNA, si può risalire alla sua identità.
 Ho capito cosa vuol dire “manipolazione genetica”, ho imparato che la
scienza può fare cose che credevo impossibili.
 Secondo me è sbagliato alterare il codice genetico; bisogna lasciare al caso la
nascita di un essere vivente.
 Ho capito che l’uomo, ovunque va, lascia delle cellule da cui, con l’analisi dal
DNA, si può risalire alla sua identità.
 Ho capito cosa vuol dire “manipolazione genetica”, ho imparato che la
scienza può fare cose che credevo impossibili.
 Secondo me è sbagliato alterare il codice genetico; bisogna lasciare al caso la
nascita di un essere vivente.
ATTIVITA’ PRATICA
Per avere un’idea più precisa della struttura del DNA è utile far costruire agli alunni
dei modelli. Si possono realizzare in cartocino, Das, plastilina, polistirolo, ecc.
Si preparano i 4 tipi di nucleotidi, si uniscono alternando zucchero e fosfato per
formare due filamenti ripettando la complementarietà delle basi azotate. (per la
plastilina e il Das sono stati usati degli stuzzicadenti)
Il cartoncino, di colori diversi, è stato ritagliato a forma di pentagono per
rappresentare il desossiribosio, a cerchio per il fosfato, a strisce con bordi
complementari per Adenina-Timina e Citosina-Guanina. I singoli pezzi sono stati
uniti con uno spago e nastro adesivo.
ATTIVITA’ PRATICA:
DISTANZE GENETICHE Osservazione di caratteri in vegetali.
Dallo studio dei diversi caratteri osservati in alcune piante si passa al concetto di
fenotipo come manifestazione del genotipo.
Si guida gli alunni all’individuazione di caratteri immediatamente visibili a occhio
nudo, quali:
 Presenza/assenza di fiore
 Colore, forma del fiore
 Sezione trasversale (mediale) del fusto: tonda, spessore della cuticola esterna,
 Disposizione delle foglie sul fusto
 Forma delle foglie
 ……………………..
Caratteri microscopici:
Preparazione di vetrini con epidermide di foglie, apparato radicale, sezione di fusto,
germogli, per osservare le diverse forme delle cellule nelle diverse piante.
Esempio: preparati di sezione obliqua di radice nelle diverse varietà evidenziano
cellule di forma diversa.
I vetrini possono essere osservati a fresco o previa colorazione con coloranti basici
per evidenziare il nucleo (BASOFILO) delle cellule: BLU DI METILENE –
EOSINA – FUCSINA BASICA
E’
importante
prendere
in
considerazione
anche
caratteri
non
immediatamente, quali:
 Tasso di accrescimento, in giorni.
(eventuale grafico)
 Tasso ponderale (aumento di peso) in giorni.
(eventuale grafico)
 Caratteristiche bio-elettriche (conducibilità elettrica, resistenza).
 Concentrazione di clorofilla (estrazione in alcool etilico).
 Forma delle cellule dei germogli, osservate al microscopio a fresco.
 pH (omogenare le piante in acqua distillata).
visibili
Per queste ultime caratteristiche abbiamo messo a germinare semi di ceci, lenticchie,
girasole, fagioli, grano, piselli, fave, orzo in vaschette di allumio, con cotone idrofilo
tenuto costantemente umido.
Le vaschette sono state tenute nelle stesse condizioni di luce, temperatura e umidità.
CROMATOGRAFIA DELLA CLOROFILLA, ESTRATTA IN ALCOOL ETILICO
Prelevare alcune foglie dalle diverse piantine ottenute dai semi messi a germinare,
meglio se essiccate.
Pestarle nel mortaio fino a ridurle in briciole.
Aggiungere nel mortaio 3 - 4 ml di alcool Etilico e mescolare.
Filtrare con carta da filtro o CENTRIFUGARE (velocità C per 2 - 3 minuti).
Trasferire la parte liquida in una provetta e tappare.
Preparare l'eluente con ACETONE e ETERE in rapporto 1:10 in quantità tale da
riempire per 1 cm il fondo di una vaschetta o un becher.
Con la pipetta prelevare un po' di miscela alcoolica e depositarla, tracciando una
sottile linea a circa 2 cm dal bordo del rettangolo (oppure al centro di un disco) di
carta da cromatografia
Lasciare asciugare la traccia verde per circa 10 minuti, poi inserire la carta nella
vaschetta o il disco appoggiato sul becher con la linguetta immersa nell’eluente.
L'Eluente sale lentamente verso il bordo superiore della carta trascinando con velocità
diverse i vari pigmenti presenti nelle foglie.
Dal confronto dei diversi tracciati cromatografici si può osservare la diversa
concentrazione di clorofilla nelle piante esaminate.
ESTRAZIONE DI
DNA DA CIPOLLA Allium cepa
Soluzione di PROTEASI: nella provettina contenente 3 microgrammi = 0,003 mg)
aggiungere 0,03 ml di acqua distillata per avere soluzione 1 mg/1 ml. Va bene anche
aggiungere 0,1 ml (circa 3 volte più diluita)
1. In un cilindro graduato da 100 cc: 10 cc di detersivo piatti (tensioattivo) + 3
gr. sale grosso (shock osmotico). Aggiungere acqua distillata fino a 100.
Questa soluzione serve per rompere le membrane cellulari delle cellule di
cipolla.
2. Tritare con un coltello la cipolla, versarla in un beker, aggiungere la soluzione
precedente. Incubare per 15 minuti a 60 °C. (Poiché il DNA è associato a
proteine, RNA, enzimi, l’incubazione a 60° serve per denaturare gli enzimi
senza danneggiare il DNA e per ammorbidire i tessuti vegetali e favorire la lisi
delle cellule)
3. Mettere il beker in ghiaccio per 5 minuti (per salvare il DNA)
4. Frullare per 20 – 30 secondi.
5. Filtrare con carta da filtro o con 2 strati di garza (messa in un imbuto) e
raccogliere il filtrato in un altro beker. (Per separare i frammenti grossolani di
cellule) . Nel filtrato ci sono DNA e proteine.
6. Prelevare 10 cc di filtrato, contenente DNA e proteine, versarli in una provetta
e aggiungere 2 – 3 gocce di soluzione di PROTEASI (preparata come detto
all’inizio) per staccare le proteine dal DNA. Mescolare.
7. Aggiungere LENTAMENTE, facendo scorrere sulle pareti della provetta, 10 cc
o comunque uguale quantità di Etanolo ghiacciato (tenuto precedentemente in
freezer). Questo si deposita nella provetta sopra il filtrato, senza mescolarsi; il
DNA, più leggero dell’etanolo, sale nell’etanolo e si rende visibile come un
filamento sottile, biancastro, mucillaginoso.
8. Con una bacchetta di vetro girare sempre nello stesso verso per raccogliere i
filamenti di DNA, visibili come materiale biancastro, mucillaginoso.
ESTRAZIONE DI
DNA DA RAPE Brassica rapa (anche senza proteasi)
1. Cime di rape: 5 gr. Si pestano in un mortaio
2. In un cilindro graduato da 100 cc: 10 cc di detersivo piatti (tensioattivo) + 6
gr. sale grosso (shock osmotico). Aggiungere acqua distillata fino a 100.
Questa soluzione serve per rompere le membrane cellulari delle cellule.
3. Prelevare 5 - 10 cc di questa soluzione, secondo necessità, aggiungere 1 cc di
EDTA (per stabilizzare pH).
4. Aggiungere questi cc (5 – 10) alla poltiglia di rape, riscaldare in bagno
termostatato a 60° - 65° C per 30 minuti (massimo 60 minuti). (Per denaturare
gli enzimi senza danneggiare il DNA e per ammorbidire i tessuti vegetali e
favorire la lisi delle cellule)
5. Centrifugare per 5 minuti a 1000 giri/minuto (velocità B della nostra
centrifuga)
6. Nel sopranatante sono presenti DNA + RNA; prelevarne 5 cc e aggiungere
stessa quantità di etanolo, versandolo lentamente lungo le pareti della provetta.
Nell'etanolo salgono gomitoli di DNA. (sono più evidenti se si aggiunge un
colorante basico (BLU di METILENE o EOSINA, meglio quest'ultima, più
basica).
PREPARAZIONE DI VETRINO CON DNA
Mettere su vetrino il DNA presente nel flocculato.
1. Osservazione a fresco, prima a ingrandimento 10 x e poi 40 x.
2. Colorazione: aggiungere al flocculato sul vetrino 1 goccia di BLU di Metilene
o EOSINA (meglio questa, più basica). Si osservano cristalli in corrispondenza
del DNA
CROMATOGRAFIA del DNA
1. Eliminare gran parte dell’Etanolo con una pipetta Pasteur, senza smuovere
il DNA.
2. Agitare quello che è rimasto nella provetta, prenderne un po’ e trasferirlo in
un’altra provetta a cui si aggiunge EOSINA (per vivualizzare meglio il
risultato della cromatografia) e dopo un po’ di ETERE. Agitare bene.
3. Deporre alcune gocce in fila sulla parte bassa di una striscia di carta o su
una lastrina per CROMATOGRAFIA.
4. Immergere la striscia di carta in un cilindro o la lastrina in un beker, in cui
si è messo l’eluente = ACETONE, per un livello appena sotto le gocce
deposte.
5. Chiudere il tutto con pellicola.
UN’APPLICAZIONE TECNOLOGICA DI UN PRINCIPIO SCIENTIFICO: LA
FERMENTAZIONE LATTICA. FACCIAMO IL FORMAGGIO
Occorrente: 4 litri di latte intero di mucca, pastorizzato; 30 ml di caglio (si compra in
farmacia o nei caseifici); una pentola, un fornello elettrico, un termometro.
Riscaldare il latte fino alla temperatura di 35°C (controllare con un termometro); a
fornello spento aggiungere il caglio e mescolare. Già dopo 5 minuti il latte comincia a
coagulare e si separa il siero.
Dopo 1 ora si riaccende il fornello e si procede al “taglio” della cagliata, con un
mestolo di legno.
Quindi, con un colino, si raccoglie il formaggio che è pronto per essere gustato così
com’è o con l’aggiunta di un po’ di sale.
Da 4 litri di latte abbiamo ottenuto 700 grammi di formaggio.
Per fare la ricotta abbiamo aggiunto al siero rimasto dalla preparazione del formaggio
1/2 litro di latte intero e un pizzico di sale. Si rimette tutto sul fornello e si fa
riscaldare alla temperatura di 60 – 70 °C (senza far bollire); si spegne il fornello e la
ricotta è già pronta in superficie. Dopo averla raccolta in superficie con un colino, il
siero rimasto si può bere (ha proprietà di regolatore intestinale).
LA FERMENTAZIONE ALCOLICA
Per dimostrare la fermentazione alcolica abbiamo besso in tre beute la stessa quantità
di acqua, 250 ml, e abbiamo aggiunto:
 Nella prima un cucchiaio di zucchero e mezza tavoletta di lievito di birra.
 Nella seconda solo un cucchiaio di zucchero.
 Nella terza solo mezza tavoletta di lievito di birra.
Abbiamo fissato al collo delle beute un palloncino e già dopo un’ora il palloncino
della prima beuta ha cominciato a gonfiarsi.
Dopo un giorno è ancora più evidente che solo nella prima beuta è avvenuta la
fermentazione del glucosio con formazione di alcool etilico e anidride carbonica, che
ha gonfiato il palloncino. Per verificare che il gas raccolto nel palloncino è anidride
carbonica, abbiamo sgonfiato il palloncino in un becher capovolto su una candela
accesa, che si è subito spenta.
L’INNESTO
Si tratta di una tecnica usata da molti anni per modificare determinate varietà di
piante, inserendovi una gemma o un rametto gemmifero di un’altra.
Scopo principale dell’innesto è limitare la diffusione di malattie.
In passato una malattia che ha distrutto gran parte di vigneti è stata la Phillosera; si è
scoperto, però, che la vite americana è immune da questa malattia. Per cui sulle
piante madri di vite nostrane sono stati innestati rami o gemme di vite americana,
ottenendo così piante con le caratteristiche delle nostre viti, ma anche resistenti alla
Phillossera.
L’innesto avviene seguendo determinate procedure e precauzioni.
Innanzitutto occorre che vi sia compatibilità tra le varietà; meglio se sono piante della
stessa specie. Occorre inoltre che l’innesto avvenga in posizione tale che le gemme
siano rivolte verso l’alto. Questi incroci avvengono spontaneamente, anche in natura;
il risultato in questi casi è una pianta ibrida.
Nel passato, quando gli innesti erano eseguiti manualmente, in campagna e in
condizioni a volte scomode per il contadino, non sempre riuscivano. Oggi il 99%
degli innesti avviene nei vivai e si usano innestatrici meccaniche; gli insuccessi così
si sono ridotti all’1%.
Una volta effettuato l’innesto, occorre proteggere la parte lesa della pianta: per fare
ciò si utilizzano catrame a freddo, paraffina o fili di rafia naturale o artificiale. E’
consigliabile praticare questa tecnica nel periodo di riposo vegetativo della pianta.
A seconda del tipo di taglio si possono effettuare vari tipi di innesti: a spacco, a
corona, a scudo …