Com es reprodueixen els organismes: El Griu. Simulació de la meiosi.

 

 

Aquesta activitat ha estat traduïda i adaptada de la proposada a: Biology Lessons for Prospective and Practising teachers. Part 2, Population Biology. Lesson 2.5 How do organisms reproduce? Part I. Meiosis. Exercise 1: Modeling Meiosis. San Diego State University (2010, Juny 15).

En aquesta activitat estudiarem pas a pas el comportament dels cromosomes al llarg de la meiosi. Treballareu amb els cromosomes d'un Griu o Grifó, una criatura mitològica ferotge i perillosa.


Font:http://criaturasmitologicas.
6te.net/user4694_pic8185_1
228922969.jpg


Els Grius tenen el cap i les potes davanteres d'àliga gegant, amb plomes daurades, urpes esmolades i un bec ganxut. Les musculoses potes de darrera i la cua són de lleó.

 

Heu de saber que el Griu és un organisme diploide, 2n= 4.

  • Expliqueu el concepte d'organisme diploide.

 

Material

  • Plastilina o argila de quatre colors diferents: vermell, blau, groc i verd
  • Plastilina blanca pels centròmers
  • Un cercle gran, dos cercles mitjans i quatre cercles més petits de cartolina blanca
  • Un parell d'estisores
  • Fil gruixut de color negre
  • Rodet de fil blanc

 

Procediment


Organitzant la cèl·lula


1. Situeu el cercle gran de cartolina blanca en el centre de la taula de treball. Imagineu que és una de les cèl·lules mare dels òvuls o espermatozous del vostre Griu. El límit de la cartolina és la membrana cel·lular. Escolliu ara el sexe del vostre Griu.

2. On es troben situades aquestes cèl·lules mare (òrgan)?

 

Organitzant el genoma


3. Ara representarem el nucli diploide, amb els dos parells de cromosomes. Utilitzeu el fil de color negre per tal de delimitar el nucli amb la seva membrana nuclear. Primerament, partirem per la meitat cada una de les porcions de la plastilina / argila de colors

4. Agafeu una de les meitats de cada porció i feu amb les mans uns bastonets allargats, tal com es mostra a la figura següent. Ja heu construït els quatre models de cromosomes. Els cromosomes verd i groc ( parella 1) han de mesurar 7 cm de llargada, i els vermell i blau (parella 2) uns 10 cm aproximadament.

Figura 1. Mapa dels gens del griu
Font: http://naturalsciences.sdsu.edu/classes/lab2.5/colorkey.gif


Conceptes clau

  • Cada cromosoma està format per ____________.
  • Dintre de cada cromosoma trobem molts i molts de ____________.
  • Els cromosomes de cada parell són anomenats cromosomes ____________.
  • Els cromosomes ____________ contenen els mateixos ____________ però no necessariament els mateixos ____________.

Per exemple, dos cromosomes homòlegs poden ser portadors del gen que codifica pel color dels ulls, però la forma al·lèlica pot ser diferent: al·lel pel color blau en un dels cromosomes, i l'al·lel pel color marró en l'altre cromosoma.

 

5. Estudiarem quatre caràcters Mendelians en el nostre Griu, controlats per quatre gens.

  • Recordeu la definició de gen?

 

La taula següent descriu alguns dels trets imaginaris de la nostre mítica criatura i la seva localització en cada cromosoma:

 


Noteu que ens estem fixant tan sols en dos gens (dos parells d'al·lels) de cada cromosoma, i que ignorem els centenars d'altres gens que també es troben en aquest mateix cromosoma.

  • El nostre Griu és homozigot o heterozigot en relació als quatre gens estudiats?

    •
6. Marqueu la localització de cada gen en els cromosomes del Griu (gravant amb un punxó, amb una etiqueta autoadhesiva, amb un retolador permanent...) situeu els cromosomes en el nucli de la vostra cèl·lula. Feu una fotografia del conjunt.
  • Quin és el genotip del nostre Griu?
  • De on provenen cada un dels seus allels?
  • Quin és el seu fenotip?

 

Interfase

7. Al llarg de la interfase, cada cromosoma es replicat (recordeu el procés de duplicació del DNA que ja heu estudiat abans).Simuleu aquest procés de duplicació creant -amb la resta de plastilina no usada- una còpia de cada un dels cromosomes del genoma del vostre Griu. Etiqueteu cada una de les cromàtides amb els seus gens corresponents, de manera que quedin còpies exactes.
 

8. Connecteu les cromàtides germanes pel centròmer (podeu usar una mica de plastilina blanca per simular aquest lloc d'unió).

  • Quantes cromàtides presenta el nucli després de la duplicació del DNA?
  • Quants cromosomes presenta?
  • Feu una fotografía del conjunt.

Figura3. Cromosomes duplicats
Font:http://naturalsciences.sdsu.edu/classes/lab2.5/repchrom.g

 

 

Profase 1

Feu l'aparellament de cromosomes homòlegs.

  • Què anomenem tètrades?
  • Quantes cromàtides conté cada tètrada?

Un cop ha tingut lloc l'aparellament de cromosomes homòlegs, es pot produir l'entrecreuament o crossing over, fenomen que ara representareu: superposeu dues de les cromàtides germanes tal com queda indicat en la figura adjunta. Feu una fotografia del conjunt.

  • Com definiríeu el concepte d'encreuament?

 

Figura 4.Encreuament
http://naturalsciences.sdsu.edu/classes/lab2.5/crossover.gif

Trenqueu els braços verticalment pel lloc d'unió o encreuament, per tal de separar un altre cop els dos cromosomes. Uniu les parts intercanviades al seu nou cromosoma, tal com indica la figura adjunta. Feu una fotografia del conjunt.

  • Quina importància des del punt de vista evolutiu creieu que pot tenir aquest fenomen d'encreuament o crossing over?

 

Figura 5.Resultat de l'encreuament
http://naturalsciences.sdsu.edu/classes/lab2.5/crovverres.gif

 

 

Metafase 1

9. La membrana nuclear de la vostra cèl·lula de Griu s'ha trencat. Alineeu les dues tètrades al llarg del pla equatorial de la cèl·lula tal com indica la figura adjunta.Inseriu un fragment de fil blanc (fibra del fus acromàtic) que vagi del centròmer de cada un dels cromosomes al pol cel·lular més proper , tal com indica la figura adjunta.Feu una fotografia del conjunt.

  • Hi ha alguna raó que determini la ordenació dels cromosomes al llarg del pla equatorial o és aquesta situació completament aleatòria o a l'atzar?
  • Quines implicacions evolutives penseu que pot tenir aquest fet? La següent animació us ajudarà a raonar la vostra resposta.
   

 

 

Figura 6. Metafase 1
Font: http://naturalsciences.sdsu.edu/classes/lab2.5/metaph.gif

Random Orientation of Chromosomes During Meiosis
McGraw-Hill Higher Education

 


Anafase 1

10. Separeu cada tètrada fent tracció sobre les fibres del fus acromàtic per tal de arrossegar els cromosomes homòlegs als pols oposats de la cèl·lula. Feu una foto del conjunt.

 

 

Figura 7.Anafase 1
Font:http://naturalsciences.sdsu.edu/classes/lab2.5/ana1.gif

 

 

Telofase 1

11. Te lloc la citocinesis o divisió del citoplasma per tal de formar dues cèl·lules filles. Useu els dos cercles de cartolina tamany mitjà per tal de representar les dues cèl·lules filles. Feu una fotografia del conjunt

 

  • Aquestes dues cèllules filles són haploides o diploides? Per què?
  • Hem obtingut dues cèllules filles idèntiques o diferents? En què s'assemblen i en què es diferecien?


Figura 8. Telofase 1
Font: http://naturalsciences.sdsu.edu/classes/lab2.5/telo1.gif

 

 

Profase 2 i Metafase 2

12. Ordeneu els cromosomes en cada cèl·lula al llarg del seu pla equatorial. Uniu cada cromosoma a una fibra del fus acromàtic tal com indica la figura adjunta. Feu una fotografia del conjunt.

 

 

 

Figura 9. Metafase 2
Font: http://naturalsciences.sdsu.edu/classes/lab2.5/pro2met2.gif

 


Anafase 2

13. Separeu les dues cromàtides germanes fent tracció sobre les fibres del fus acromàtic per tal de arrossegar-les i situar-ne cada una d'elles als pols oposats de la cèl·lula. Feu una fotografia del conjunt.
  • Què passa amb el centròmer en l'anafase 2?

 

Figura 10. Anafase 2
Font: http://naturalsciences.sdsu.edu/classes/lab2.5/anaph2.gif

Telofase 2

14. Torna a tenir lloc la citocinesi i obtenim un total de 4 cèl·lules filles o gàmetes. Utilitzeu els quatre cercles petits de cartolina blanca per tal de representar-les. Feu una fotografia del conjunt.

Figura 11. Telofase 2
Font: http://naturalsciences.sdsu.edu/classes/lab2.5/telo2.gif

 

15. Dibuixeu els al·lels i escriviu els genotips de cada un dels gàmetes obtingudes.Com s'anomenen? (recordeu el sexe del vostre Griu)

 

  • Com son els genotips dels gàmetes, iguals o diferents?
  • Compareu els cromosomes que presenten els gàmetes amb els cromosomes de la cèl·lula mare. Com són entre ells?
  • Són cèl·lules haploides o diploides?
  • Quantes combinacions diferents de cromosomes són possibles? (És a dir, quants gàmetes diferents poden formar-se a partir de cadascuna de les cèl·lules del vostre grup).
  • Quants gàmetes diferents podrien formar-se a partir d'una cèl·lula amb 4 cromosomes?
  • Calculeu quants gàmetes diferents pot formar un ésser humà. Recordeu que en les cèl·lules humanes somàtiques hi ha 46 cromosomes.
  • Calculeu quants fills diferents pot tenir una parella humana.
  • Quina és la probabilitat que una parella humana tingui dos fills idèntics que no siguin bessons?

16. Recapitulem, quins diríeu que són els trets més importants de la meiosi?

1.  
2.  
3.  
4.  

 


Fecundació

17. Si el vostre Griu és mascle, agafeu un dels seus espermatozous i trobeu una femella per aparellar-lo.

 

18. Si el vostre Griu és femella,agafeu un dels seus òvuls i trobeu un mascle per aparellar-lo.

 

19. Un cop feta la fecundació,quin és el genotip de l'ou fecundat o zigot? Feu una fotografia del conjunt.

 

20. Quin serà el fenotip de la nova cria de Griu?

 

21. Quants cromosomes tindran les cèl·lules de la nova cria de Griu? Serà un organisme haploide o diploide?

 

22. Per què els gàmetes han de ser haploides? Què passaria si els gàmetes es produïssin per mitosi i fossin diploides?

 

23. Serà aquesta cria de Griu idèntica als seus pares?

 

 

Informe de l'activitat

  • Elaboració d'un Powerpoint amb totes les fotografies i observacions i conclusions que heu fet de cada etapa de la meiosi al llarg de la realització de l'activitat.
  • Presentació i discussió davant el grup classe.