Versione 2.1 – 21 settembre 2006
Avvertenza
Il presente testo è da considerarsi come documento di
lavoro.
Vi invitiamo pertanto a voler segnalare eventuali errori e
imprecisioni al seguente indirizzo
[email protected]
Come passare da una mungitura tradizionale a
una mungitura robotizzata?
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Come aumentare l’efficienza della mungitura robotizzata?
Nell’azienda agricola in esame si contano 100 mucche. Da alcuni mesi è stata introdotta la
mungitura robotizzata grazie ad un apparecchio innovativo. Nonostante l’importante investimento
nella suddetta azienda non si è potuto beneficiare pienamente dei vantaggi di questa innovazione,
dato che oltre un quarto del bestiame deve ancora venir munto in maniera tradizionale.
Tre mucche vengono infatti eliminate in partenza dalla macchina, 5 mostrano delle difficoltà
d’attracco e non possono perciò venir munte, mentre 18 mostrano una morfologia poco adatta a
questo tipo di mungitura e perciò diventa addirittura più dispendioso eseguirla in maniera
robotizzata.
Come si potrebbe risolvere il problema?
3% (da eliminare)
5% (difficoltà d’attracco)
18% (poco adatte)
74% (adatte)
Compito: (lavoro a gruppi di 3 o 4 allievi);
1. Pensare e riflettere su una strategia da adottare per risolvere il problema presentato (cosa posso fare per
arrivare ad avere solo mucche adatte alla mungitura robotizzata);
2. Rappresentare (disegni, spiegazioni, osservazioni,…) la strategia individuata su un foglio A3;
3. Presentare alla classe la propria soluzione al problema posto.
Conclusioni:
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Esercizio 1:
Scrivi un breve testo in cui presenti una persona che conosci (parente o amico/a).
Come la descriveresti a qualcuno che ti chiede: “com’è questa persona”?
Descrizione:…...……………………………………………………………………………………………
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Alcune caratteristiche citate dalla classe:
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Domanda:
Le caratteristiche riportate qui sopra sono tutte della stessa natura? Come si potrebbero classificare? È
possibile creare almeno due gruppi?
Possiamo suddividere le caratteristiche in:
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Dalle caratteristiche di un individuo ai suoi caratteri fisici:
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Esercizio 2:
Ci siamo accordati su una serie di espressioni di caratteri fisici quali “occhi azzurri”, “magro”, “alto”,
“capelli biondi”, ecc. Fai riferimento all’elenco di caratteristiche trascritto sul foglio e assegna ognuna di
esse al carattere fisico che ritieni più appropriato.
Completa inoltre le ultime righe della tabella con alcuni caratteri fisici che non sono ancora stati citati, e
collegali con le loro espressioni.
espressioni.
Carattere fisico
Espressioni possibili
Colore degli occhi
Colore dei capelli
Forma dei capelli
Tipo di pelle
Costituzione
Statura
……………
……………
……………
……………
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Esercizio 3:
Compila, anche facendoti aiutare da un’altra persona, la tua carta d’identità fisica.
CARTA D'IDENTITÀ FISICA
Cognome ……………….……..
Classe …………
Scuola ……………………….. Data ……………………….
□
SESSO
Nome …………………………….
M
□
F
ETÀ …………….
STATURA ………… PESO …………….
Scegli, fra le espressioni di caratteri fisici sotto riportate, quelle che ti contraddistinguono:
Carattere fisico
Colore degli occhi
Colore dei capelli
Tipo di capello
Tipo di pelle
Caratteristica della lingua
Caratteristica dell’orecchio
Caratteristica del mento
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Espressione del carattere
Marrone
Verde
Azzurro
Rosso
Biondo
Castano
Nero
Liscio
Ondulato
Riccio
Chiara
Olivastra
Scura
Può essere arrotolata
Impossibilità di arrotolarla
Lobo attaccato
Lobo pendente
Con fossetta
Senza fossetta
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Codice
O1
O2
O3
C0
C1
C2
C3
T1
T2
T3
P1
P2
P3
L1
L2
U1
U2
M1
M2
Esercizio 1:
Ripensando al breve testo con cui hai presentato una persona che conosci (parente o amico/a) e alla tua carta
d’identità fisica, riunisci in un gruppo i caratteri le cui espressioni ritieni si possano suddividere in categorie
ben definite. Riunisci poi, in un altro gruppo, quelli invece le cui espressioni non si possono suddividere in
categorie ben definite.
Carattere fisico che si può
categorizzare
Carattere fisico che non si può
categorizzare
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Secondo te, cosa permette di suddividere le espressioni di un carattere in categorie ben definite?
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Alcuni esempi di caratteri fisici le cui espressioni si possono suddividere in categorie e i criteri di
suddivisione scelti:
………………………………………
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………………………………………
………………………………………
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………………………………………
………………………………………
………………………………………
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Esercizio 2:
Per semplicità in questa attività abbiamo preso in considerazione solo alcuni caratteri fisici. La riflessione
vale nella stessa misura anche per gli altri caratteri, quelli che abbiamo chiamato della propria personalità.
Sapresti elencarne alcuni e, se ciò è possibile, indicare dei criteri di suddivisione?
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L’esercizio ti ha procurato le stesse difficoltà di quello precedente?
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Secondo te per quale ragione?
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Conclusione:
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Secondo te, a cosa è dovuto il fatto che, ad esempio, ogni essere umano abbia una certa forma del
naso, un certo colore degli occhi, una certa voce, un certo carattere, ecc.?
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Dove si trovano le informazioni che permettono l’espressione di questi caratteri?
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Conclusione:
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Compila, riprendendo la tua carta d’identità somatica, il tuo identificativo fisico.
IL MIO IDENTIFICATIVO FISICO È:
___
___
___
___
___
___
___
___
Elenco degli identificativi fisici della mia classe:
Allievo
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Identificativo fisico
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Mettendo a confronto gli identificativi fisici dell’intera classe cosa puoi concludere?
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Mettendo a confronto il tuo identificativo fisico con quello dei tuoi genitori cosa immagini
che potrebbe risultare?
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Conclusioni:
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Nel corso delle prime due lezioni abbiamo visto che i caratteri di un individuo provengono sia dal padre sia
dalla madre.
Gli allevatori di animali e i selezionatori di piante sanno che incrociando tra loro individui selezionati si
riesce a modificare le caratteristiche degli animali domestici e delle piante coltivate.
I cani bassotti ad esempio sono molto cambiati negli ultimi 100 anni perché gli allevatori hanno preferito gli
esemplari che avessero un pelo più liscio, fossero di costituzione meno massiccia e avessero le gambe più
corte e la testa più elegante.
Esempio: l’evoluzione dei cani
bassotti negli ultimi 100 anni
Una razza di cani totalmente nuova è stata prodotta incrociando tra loro esemplari di cani bulldog e terrier.
Ne è nata la razza degli Staffordshire bull terrier. Da ogni cucciolata gli allevatori hanno selezionato gli
esemplari che presentavano le caratteristiche desiderate. Questi animali venivano poi incrociati tra loro e il
processo veniva ripetuto, di generazione in generazione, fino a che gli allevatori non hanno ottenuto il tipo di
cane che desideravano.
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Lo Staffordshire bull terrier presenta contemporaneamente alcune caratteristiche del bulldog e altre del
terrier.
terrier
bulldog
Staffordshire bull terrier
Cerca di rispondere alle seguenti domande aiutandoti con le indicazioni che trovi al sito
http://www.gene-abc.ch/welt/abc/wg020/index_i.html.
Come è possibile che i caratteri di un individuo (es. della madre) vengano trasmessi ai figli se
contemporaneamente ricevono anche di caratteri tipici dell’altro genitore?
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Dove devono trovarsi le indicazioni che regolano l’espressione dei caratteri affinché ciò possa avvenire?
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Dove si troveranno queste indicazioni all’interno del nuovo individuo affinché ogni parte dell’individuo
possieda queste informazioni?
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Ma allora perché per certi caratteri rassomigliamo alla mamma, per altri al papà e per altri
ancora possiamo rassomigliare ai nonni o addirittura a parenti lontani? In rari casi si può
addirittura avere dei caratteri che non sono mai stati presenti in famiglia?
Prova a fare un’ipotesi:
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In sintesi1:
All’interno di quasi ogni cellula che costituisce il nostro organismo
c’è un nucleo;
all’interno di questo nucleo, si può notare, con un buon
microscopio, la cromatina.
La cromatina è suddivisa
La cromatina è suddivisa in piccolissime porzioni, di cui alcune, chiamate geni, contengono le informazioni
necessarie per l’espressione di tutti i caratteri che costituiscono un individuo.
Porzione di cromatina chiamata gene
I geni sono a loro volta formati da una porzione di DNA, una specie di alfabeto costituito da 4 lettere
accoppiate, con cui sono scritte le informazioni necessarie per l’espressione di un carattere ereditario.
Un gene è formato da DNA
1
Fotografie tratte da: http://www.gene-abc.ch/welt/abc/wg020/index_i.html
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Nei momenti particolari in cui una cellula si sta dividendo, la cromatina si raggruppa formando delle
strutture visibili al microscopio, chiamate cromosomi.
Nel nucleo i cromosomi formano sempre delle coppie (23 nell’essere umano).
Dato che abbiamo visto che i figli ereditano le informazioni necessarie all’espressioni dei vari
caratteri sia dal padre sia dalla madre, ciò significa che abbiamo ricevuto sia da nostra madre sia da
nostro padre solo la metà di ogni coppia di cromosomi che loro possedevano.
Infatti, l’ovulo e lo spermatozoo che costituiscono l’inizio di un nuovo essere umano sono cellule
particolari (gameti): il loro nucleo contiene solo una metà di ogni coppia di cromosomi presenti in
tutte le altre cellule del loro corpo.
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Riassumendo:
In ogni nucleo di ogni cellula di un individuo c’è quindi
una specie di libro in cui sono codificate tutte le
informazioni necessarie per l’espressione di ogni
carattere che possediamo.
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Ricordiamo che riceviamo una metà delle informazioni che riguardano tutti i nostri caratteri (geni) da
nostra madre e una metà da nostro padre. In ogni nostra cellula abbiamo quindi a disposizione due
volte lo stesso tipo di informazione per ogni carattere (coppie di geni). Questo tipo di informazione
non sempre si esprime: può essere infatti ti tipo dominante o recessivo.
I termini dominante e recessivo indicano due estremi opposti: un gene si esprime pienamente oppure
non si esprime affatto. Per molti geni non è chiaro come la loro espressività venga controllata.
Attenzione però: i geni recessivi non sono persi; possono essere ereditati dai figli e, a questo punto,
anche essere visibili a livello di fenotipo.
Conclusioni:
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Esercizio: a gruppi di 2 cercate di riscrivere il testo sottostante, sostituendo le lettere o parti di parole che
ritenete errate, in modo da renderlo comprensibile.
“La comunità manica attuale mente è
inaffiata da un'organizzazione che sa da
chiomare
a
Mangiaforte.
Osservate
le
seguenti semplici tegole di sicaretta mi fiuterà
a protellare voi, la mostra fagliami e la
mostra capa da acciacchi estremi. […]”.
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Riprovate con questo testo, forse sarà più facile.
“Le colunità lagica attuallente è linacciata de
un'organizzazione
che
si
fe
chialare i
Langialorte. Osservare le seguenti selplici
regole di sicurezza vi aiuterà a proteggere voi,
le vostra faliglia e le vostra casa de attacchi
esterni. […]”.
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pagina 19 di 33
E questo testo, lo sapete decifrare?
“La
comunità
magica
attualmente
è
minacciata da un'organizzazione che so fa
chiamare
i
Mangiamorte.
Osservare
le
seguenti semplici regole do sicurezza vi
aiuterà a proteggere voi, la vostra famiglia e
la vostra casa da attacchi esterni. […]”.
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Qualcuno sa da che libro proviene?
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Osservando i 4 testi, cosa potete notare? Indicate per ogni testo quali sono gli errori che trovate.
Testo 1
“La comunità manica attuale mente è inaffiata da un'organizzazione che sa da
chiomare a Mangiaforte. Osservate le seguenti semplici tegole di sicaretta mi fiuterà a
protellare voi, la mostra fagliami e la mostra capa da acciacchi estremi. […]”.
Testo 2
“Le colunità lagica attuallente è linacciata de un'organizzazione che si fe chialare i
Langialorte. Osservare le seguenti selplici regole di sicurezza vi aiuterà a proteggere
voi, le vostra faliglia e le vostra casa de attacchi esterni. […]”.
Testo 3
“La comunità magica attualmente è minacciata da un'organizzazione che so fa
chiamare i Mangiamorte. Osservare le seguenti semplici regole do sicurezza vi aiuterà
a proteggere voi, la vostra famiglia e la vostra casa da attacchi esterni. […]”.
Testo originale
“La comunità magica attualmente è minacciata da un'organizzazione che si fa
chiamare i Mangiamorte. Osservare le seguenti semplici regole di sicurezza vi aiuterà
a proteggere voi, la vostra famiglia e la vostra casa da attacchi esterni. […]”.
J. K. Bowling, Harry Potter e il principe mezzosangue, Salani Milano 2005, p. 46
Testo1
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Testo2
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Testo3
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Conclusioni:
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Le regole che stanno alla base dell’ereditarietà ci permettono di capire perché i figli somigliano ai genitori e
che certe differenze che compaiono “all’improvviso” possono essere dovute alla ricomparsa di qualche
carattere recessivo.
In alcuni casi però può verificarsi la comparsa di caratteri nuovi, che non erano presenti in alcun antenato; in
questo caso si parla di mutazione.
Una mutazione è un cambiamento improvviso e durevole dell’informazione genetica, trasmissibile
geneticamente. Si possono distinguere almeno due tipi di mutazioni: quelle geniche e quelle cromosomiche.
Le mutazioni sono all’origine dell’evoluzione degli esseri viventi.
In una mutazione genica la modifica avviene nel DNA e coinvolge quindi uno o più geni. Ciò che avviene è
quindi che l’informazione necessaria per l’espressione di un carattere è modificata con conseguenze più o
meno gravi sull’organismo. Un esempio di mutazione genica è l’albinismo: la pelle di un albino è bianca
perché manca l’informazione che permette la sintesi2 della melanina3.
Una mutazione cromosomica è una modifica del numero dei cromosomi. Un esempio è la sindrome di Down
(o trisomia 21): i malati di Down possiedono tre copie del cromosoma 21 e quindi hanno in totale 47
cromosomi invece di 46.
Le mutazioni possono prodursi spontaneamente o essere indotte da particolari sostanze o radiazioni. Alcuni
esempi di questi agenti mutageni: sostanze utilizzate per la conservazione degli alimenti e nella
fabbricazione di mobili, sostanze contenute nei carburanti o prodotte durante la combustione degli stessi,
delle sigarette o di altri materiali, i raggi ultravioletti e le radiazioni.
2
3
sintesi: produzione, formazione
melanina: proteina di colore scuro responsabile della colorazione della pelle, dei capelli e dell’iride
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La storia di Seth Wright (1791)4
1
2
3
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A gruppi di 4 scrivete, sottoforma di storiella, ciò che le quattro figure vi raccontano.
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4
Liberamente tratto da L’origine delle specie, a cura del British Museum, Editori Riuniti/Cambridge University Press
1983
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Nuovi tipi di individui
Qualche volta compare una variazione completamente nuova, visibile a occhio nudo e che può essere
ereditata. A partire dalla fine del 1700 si iniziò a selezionare nuovi individui, con caratteristiche particolari,
basandosi su caratteristiche fenotipiche. Eccovi un esempio.
Il caso delle pecore a zampe corte
Nella fattoria di Seth Wright, nel New England, nacque nel 1791 uno strano montone che aveva le
zampe corte e storte.
Il fatto indusse il contadino a riflettere. Se quella caratteristica delle zampe corte poteva essere ereditata,
egli sarebbe riuscito ad ottenere un intero gregge di pecore con le zampe corte. E allora non sarebbero
state piú necessarie quelle staccionate cosí alte tutto intorno alla fattoria - con grande risparmio di spese
e di energie per la recinzione.
Cosí Seth decise di far accoppiare il montone. E in effetti, tra i piccoli nati, ve ne erano anche due con le
zampe corte e storte.
Incrociando tra loro questi esemplari a zampe corte, Seth Wright alla fine ottenne un intero gregge con questa
caratteristica - la razza Ancon.
Seth fu fortunato. Le zampe corte del montone erano state determinate, come abbiamo visto la settimana scorsa,
da una modificazione di uno o più geni, una mutazione.
Il montone trasmise la mutazione ad una parte della sua prole - e quindi anche questi animali avevano zampe
corte. Incrociando tra loro questi esemplari a zampe corte, alla fine si ottenne un intero gregge con questa
caratteristica.
Seth Wright non sarebbe invece mai riuscito ad ottenere un gregge di razza Ancon se si fosse limitato ad
incrociare tra loro quelle pecore del suo gregge originario che avevano le zampe un poco piú corte del
normale.
La selezione artificiale
Sin dall’antichità l’uomo ha utilizzato la selezione artificiale per migliorare e aumentare la varietà delle
piante e degli animali domestici. Le mucche da latte, per esempio, sono state selezionate partendo da bovini
selvatici, scegliendo di far riprodurre solo gli esemplari in grado di fornire la produzione maggiore.
Come si svolge in pratica la selezione artificiale?
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Procedendo attraverso questa strategia, quale lasso di tempo si dovrebbe attendere affinché si possa avere
unicamente organismi desiderati?
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Lo sviluppo degli organi sessuali è controllato da una particolare coppia di cromosomi, detti appunto
sessuali.
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Immagine tratta da: http://www.gene-abc.ch/welt/genes/index_i.html
L’espressione dei caratteri legati ad esempio alla mammella, essendo dei caratteri sessuali femminili, sono
codificati unicamente dai cromosomi sessuali presenti nella femmina?
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La scelta del maschio quale ruolo gioca allora?
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Conclusioni:
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Lo sviluppo della genetica ha conosciuto negli ultimi 40 anni uno sviluppo straordinario. Ciò ha messo in
luce anche preoccupanti interrogativi. L’uomo infatti è ora in grado di intervenire direttamente sul DNA e
quindi sulle informazioni presenti nei geni. Vengono quindi creati degli organismi il cui patrimonio genetico
è stato modificato: gli organismi geneticamente modificati(OGM) o transgenici. Tra le biotecnologie più
utilizzate troviamo l’ingegneria genetica e la clonazione.
L’ingegneria genetica
L’ingegneria genetica si basa sulla possibilità di tagliare il DNA in punti ben precisi per eliminarne una parte
(es. in caso di geni non funzionanti), oppure per incollare una parte di DNA di un essere vivente in una
cellula di un organismo diverso.
Oggigiorno l’ingegneria genetica viene utilizzata soprattutto per la produzione di sostanze, in generale
tramite l’utilizzo di batteri (es. insulina) e la creazione di piante geneticamente modificate. In medicina si
studia come poter individuare le malattie genetiche (scoperta delle informazioni genetiche che stanno alla
base di queste malattie) per poi curarle con terapie genetiche (correzione del DNA delle cellule del malato
tramite l’inserzione di una porzione sana di DNA).
Principio della produzione di una sostanza tramite un batterio5
Da un cellula si estrae il gene che interessa (es. gene che controlla la produzione di insulina).
gene dell’insulina
Il gene viene inserito nel patrimonio genetico di un batterio.
5
Fotografie tratte da: http://www.gene-abc.ch/welt/tech/index_i.html
genetica v. 23.8.06
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Il batterio che produce la sostanza desiderata si moltiplica e quindi la quantità di sostanza pure.
Principio della creazione di una pianta geneticamente modificata6
Da un cellula si estrae il gene che interessa (es. gene che controlla la produzione di vitamina A).
gene per la produzione
della vitamina A
Il gene viene inserito nel patrimonio genetico di un
batterio non pericoloso per la pianta (batterio vettore: in
questo caso la piantina di riso).
6
Fotografie tratte da: http://www.gene-abc.ch/welt/tech/index_i.html
genetica v. 23.8.06
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Il batterio che produce la sostanza desiderata si moltiplica.
Le piantine di riso vengono infettate con il batterio vettore.
Il gene passa dal batterio che ha infettato le piantine di
riso alle sue cellule.
Le piantine di riso, grazie al gene ora presente nelle loro
cellule, producono e quindi contengono nei loro chicchi
la vitamina A (che non è prodotta e contenuta nei chicchi
di riso normale).
Le piante modificate geneticamente hanno il quindi il vantaggio di essere resistenti ai parassiti (es. il mais a
un certo tipo di insetto dannoso, il frumento a certi funghi, la patata a certi virus), oppure agli erbicidi che
vengono spruzzati per uccidere erbacce (es. la soja), di essere in grado di far fronte in modo migliore alle
intemperie (siccità, freddo, umidità) o infine di eliminare caratteristiche indesiderate (es. pomodori che si
conservano più a lungo; riso, soja, noci, mele, sedano senza sostanze che provocano allergie; riso contenente
sostanze aggiuntive come delle vitamine).
http://www.gene-abc.ch/welt/plate/git002/index_i.html
genetica v. 23.8.06
pagina 28 di 33
La clonazione
Il termine clonazione suona al tempo stesso familiare e alquanto misterioso: a
causa infatti di certi film e di alcuni fatti avvenuti, questa parola ha assunto un
significato un po’ sinistro, come se indicasse un procedimento alla
“Frankenstein”, che crea mostri.
Il caso più famoso è quello della pecora Dolly, ottenuta per clonazione nel 1997 da Ian Wilmut e
collaboratori, in Scozia.
Osservando le due immagini si constata una stretta somiglianza a livello di fenotipo. Per quanto riguarda il
genotipo cosa si può dire?
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È possibile che in natura due individui a riproduzione sessuata abbiano lo stesso genotipo?
Argomenta la tua risposta.
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genetica v. 23.8.06
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Principio della clonazione
pecora da
clonare
pecora donatrice
di ovulo
cellula
di un’altra
parte del corpo
(somatica)
cellula
uovo
cellula
senza nucleo
nucleo
clone: cellula somatica che verrà spinta a moltiplicarsi.
Le cellule dell’individuo che nascerà conterranno lo
stesso patrimonio genetico della pecora da clonare
Conclusioni:
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Leggi attentamente la seguente situazione, realmente possibile, fatti un opinione e assieme ad alcuni
compagni prepara un gioco di ruolo da presentare al resto della classe che non è a conoscenza di questa
situazione. Nella scenetta vanno evidenziati diversi punti di vista!
Situazione
Una donna incinta è preoccupata a causa della presenza della sindrome
del cromosoma X fragile nella sua famiglia. Questa sindrome è una
forma di ritardo mentale ereditaria determinata da un gene
recessivo. Dichiara al consulente che si occupa di problemi ereditari a
cui si rivolge per effettuare un test genetico che abortirà se il feto è
portatore sano di questo gene e quindi suscettibile di trasmetterlo
alla generazione successiva, anche se lui stesso non è colpito dalla
sindrome. Conoscendo l’intenzione della paziente di abortire un feto
sano, il consulente dovrebbe effettuare il test?
Conclusioni:
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1. Scegli uno dei testi che trovi di seguito e che si riferisce a una questione raffigurante una situazione
realmente possibile. Cerca di farti una tua opinione.
Situazione 1
Un uomo e una donna, colpiti da una forma ereditaria di nanismo,
desiderano avere un figlio nano. Al consulente che si occupa di
problemi ereditari a cui fanno ricorso per effettuare un test genetico
dicono che ricorreranno all’aborto nel caso in cui il feto fosse
destinato a diventare una persona con una statura normale.
Conoscendo le intenzioni della coppia, il consulente dovrà effettuare il
test?
Situazione 2
Una coppia il cui figlio è affetto da fibrosi cistica (malattia che porta
alla morte nei primi 20-30 anni di vita) è ricorsa al test genetico per
conoscere i rischi di avere un secondo figlio affetto da questa
malattia ereditaria. I test di routine rivelano che il marito non è il
padre biologico del bambino. Cosa sarebbe indicato dire ai genitori?
Situazione 3
Alcuni test di individuazione saranno più economici, altri più cari.
Ciononostante se si cercassero di testare tutte le anomalie possibili in
una volta si arriverebbe a un programma di esami molto costosi. Dal
momento che la tendenza è quella di ridurre le spese sanitarie nella
maggior parte dei paesi europei, pensate che questi test dovrebbero
essere rimborsati dal sistema sanitario o dovrebbero essere
sostenuti dalle persone che li richiedono?
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2. Scrivi le tue considerazioni personali, mettendo in evidenza le ragioni della tua riflessione.
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3. Con altri compagni (da 2 a 4), costituisci un gruppo di lavoro che discute le opinioni di ognuno
riguardo alla situazione scelta.
(un gruppo ha nel frattempo messo in scena un’altra situazione problematica da esporre a tutta la classe)
Conclusioni:
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