Module: Verwant of niet verwant - v456. CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie.

Transcriptie

1 Auteur VO-content Laatst gewijzigd 11 juli 2017 Licentie CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Webadres Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

2 Inhoudsopgave Verwant of niet verwant Intro Vooraf Eindproduct-Beoordeling Doelen-Concepten Kennisbank Werkwijze Verwerking Stap1 Stap2 Stap3 Stap4 Stap5 Stap6 Stap7 Stap8 Antwoorden Verwerking Over dit lesmateriaal Pagina 1

3 Verwant of niet verwant Intro Bloedverwantschap Ongeveer 20 jaren geleden werd het mogelijk om aan de hand van een DNA-profiel bloedverwantschap vast te stellen. Dat biedt veel nieuwe mogelijkheden. Als je wilt weten wie je voorouders zijn, kun je in de archieven duiken en proberen je afstamming te achterhalen. Maar tegenwoordig kun je ook de geschiedenis onderzoeken die in je DNA ligt opgesloten. Aan je DNA kun je zien, uit welk deel van de wereld je voorouders afkomstig zijn. Deze mogelijkheden kunnen voor allerlei doeleinden worden benut. In een vastgelopen moordonderzoek kan men aan de hand van DNA-profielen proberen verwanten van de dader op te sporen (en daarna mogelijk de dader). In de veeteelt kunnen DNA-profielen worden meegenomen in de beoordeling van de fokwaarde van het dier. Pagina 2

4 Vooraf Eindproduct-Beoordeling Eindproduct Aan het eind van deze module in stap 8 maak je een keuze uit twee opdrachten: A. je schrijft een folder voor deelnemers aan een DNA onderzoek, zodat zij goed geïnformeerd zijn over de mogelijkheden en de opzet van het onderzoek. B. je schrijft een artikel voor een magazine voor melkveehouders om uit te leggen hoe op een moderne manier de fokwaarde van melkvee kan worden bepaald. Beoordeling De producten worden door de docent beoordeeld. Doelen-Concepten Leerdoelen Aan het eind van deze module kun je: omschrijven wat onder een populatie wordt verstaan; uitleggen hoe frequenties van genotypen en fenotypen in populaties in tijd en ruimte veranderen; Pagina 3

5 uitleggen dat populaties emergente eigenschappen hebben. beschrijven wat onder genetische variatie in een populatie wordt verstaan; uitleggen hoe genfrequenties in een populatie kunnen veranderen door random mutaties, genetic drift en gene flow; verbanden kwantificeren tussen genfrequenties en frequenties van genotypen van opeenvolgende generaties met gebruik van de regel van Hardy-Weinberg; uitleggen dat adaptatie van populaties door selectie van organismen tot stand komen; uitleggen dat selectiedruk adaptaties bijeen brengt die het voortplantingssucces van de soort vergroten; overeenkomsten en verschillen tussen natuurlijke en kunstmatige selectie beschrijven. Deelconcepten Populatie, genotype, fenotype, emergente eigenschap adaptatie, fitness, selectiedruk, soort, natuurlijke selectie, seksuele selectie, eilandtheorie, founder effect, flessenhalseffect. Kennisbank KB: Lamarck KB: Darwin en darwinisme KB: Mutaties KB: De frequentie van allelen in een populatie Werkwijze De module 'Verwant of niet verwant' bestaat uit een groot aantal opdrachten. Op bijgaand werkplan kun je invullen welke opdrachten je gedaan hebt. Zo houd je goed overzicht. Download hier het Werkplan 'Verwant of niet verwant'. Werkvorm De stappen 1 t/m 7 werk je door. Je maakt aantekeningen van je resultaten en je verzamelt opbrengsten van opdrachten. Je werkt veel in tweetallen en je vergelijkt de resultaten met die van je partner. Stap 8 voer je uit in tweetallen. Benodigdheden: Werkblad Variatie Werkblad Hardy en Weinberg Pagina 4

6 Tijd Voor deze module heb je ongeveer 15 slu nodig. Pagina 5

7 Verwerking Stap1 Variatie Als je de klas rondkijkt, zie je dat iedereen er anders uit ziet. Oogkleur, lengte en lichaamsbouw verschillen. Ook minder zichtbare eigenschappen als bloedgroep variëren. Een deel van de variatie is erfelijk. Andere verschillen tussen mensen worden bepaald door de omgeving (het milieu) waarin ze opgroeien. Opdracht 1 Erfelijk Neem de tabel over en vink de juiste antwoorden aan. oogkleur erfelijkheid milieu lichaamsgewicht bloedgroep lichaamslengte sproeten litteken schoenmaat spierkracht computervaardigheid Opdracht 2 Lamarck KB: Lamarck Beredeneer wat er volgens Lamarck met het kenmerk computervaardigheid in de volgende generatie gebeurt. Pagina 6

8 Overleg het antwoord met de docent of medeleerling. Een groep individuen van dezelfde soort die in een bepaald gebied leven, noem je een populatie. Niet alleen binnen een populatie, maar ook tussen populaties komt variatie voor. Opdracht 3 Lactose intolerantie Bekijk de figuur en beantwoord de vragen: a. b. c. d. e. Wat is de variatie in lactose-intolerantie tussen de onderzochte populaties Welke klimaten zijn geschikt voor veeteelt In welke klimaten komt de hoogste lactose tolerantie voor Is de variatie in lactose tolerantie een erfelijk kenmerk Waaruit leid je dat af Mogelijk kun je die laatste hypothese testen in de klas. Hoe zou je en dergelijk onderzoek opzetten Opdracht 4 Variatie Ga naar het werkblad variatie. Voer de opdracht uit en lever het werkblad in bij de docent. Stap2 Variatie en fitness Je kent de uitdrukking vast wel: survival of the fittest. Daarmee is Darwin beroemd geworden. Deze uitdrukking is verwarrend, want fit betekent niet een goede conditie hebben. Het betekent geschikt zijn om te overleven en dus om je genen door te geven. Het individu met de meeste nakomelingen is dus de fitste! Opdracht 1 Variatie Welke van de volgende variaties bij mensen leiden tot een verschil in fitness Neem de tabel over en vink de juiste antwoorden aan. oogkleur bloedgroep zaadcelproductie taaislijmziekte Alzheimer lichaamslengte Opdracht 2 Kennisbank Pagina 7

9 Bestudeer de kennisbank: KB: Evolutietheorieën Stap3 De bron van variatie Opdracht 1 Evolutietheorie Bekijk de animatie: De drie evolutionaire basisprincipes en maak dan de opdracht. Opdracht 2 Mutaties Wat weet je al van mutaties Kies het juiste antwoord. a. Mutatie is een verandering in... I. fenotype II. genotype b. Een mutatie heeft... invloed op het uiterlijk. I. soms II. altijd c. Een voorbeeld van een mutatie die geen invloed heeft is Een mutatie in een deel van het DNA dat... voor een eiwit codeert. I. wel II. niet d. Pagina 8

10 Een voorbeeld van een mutatie die geen invloed heeft is e. f. g. h. Een mutatie in het DNA met... aminozuur als resultaat. I. hetzelfde II. een ander Mutaties zijn... de verandering die het organisme nodig heeft. I. toevallig II. gericht op Mutaties in lichaamscellen hebben... invloed op de evolutie van de soort. I. wel II. geen Variatie in een populatie kan ook ontstaan doordat genen vanuit een andere populatie van... soort binnenkomen. Dit heet gene flow (zie afbeelding). I. hetzelfde II. een ander Tenslotte kunnen bij... nieuwe combinaties van genen ontstaan. I. geslachtelijke II. ongeslachtelijke Opdracht 3 Kennisbank Bestudeer van de kennisbank: KB: Mutaties Stap4 Pagina 9

11 Selectie Deze stap heeft 6 opdrachten. Vergelijk jouw antwoorden van de opdracht 1 t/m 6 met de antwoorden van klasgenoten. Bestudeer de kennisbank: KB: Darwin en darwinisme Opdracht 1 Selectie Bekijk het filmpje: Over welk type selectie gaat het hier Wat moet de selectie opleveren Opdracht 2 Volgende generatie Niet alle individuen geven hun genen door aan de volgende generatie. Niet alle mannetjes veroveren een vrouwtje, niet alle vrouwtjes zijn vruchtbaar, niet alle jongen overleven. Hoe heet dit verschijnsel Opdracht 3 Natuurlijke selectie Bekijk het filmpje: Video: De evolutie Leg uit hoe door middel van natuurlijke selectie harige soorten dieren zijn ontstaan. Opdracht 4 Selectie Bestudeer: Drie vormen van selectie - Flash Teken de drie vormen en noteer er een korte beschrijving bij. Opdracht 5 Populatie Bekijk de figuur. Ga uit van een populatie muizen. Bedenk nu van elke vorm van selectie een situatie waarin deze vorm van selectie zal optreden. Beschrijf de situatie en het proces van selectie. Opdracht 6 Dotworld Speel het spel dotworld. Download ook de vragen en opdrachten en bespreek de resultaten in de klas. Pagina 10

12 Stap5 De factor toeval In tweetallen. Ieder bekijkt één van de fragmenten A of B. Wissel je antwoorden uit. Maak daarna samen opdracht 2. Opdracht 1A Bison Bekijk het filmfragment: Beschrijf wat de situatie is en leg aan klasgenoot uit waardoor deze situatie is ontstaan. Opdracht 1B Amish Bekijk het filmfragment: Video: Gene disorders hit Amish hard Random sampling and genetic drift Pagina 11

13 Lees Inteelt speelde Darwin parten. a. Maak een schema van een de stamboom van Darwin, zijn vrouw en hun ouders. Gebruik voor de onderstaande vragen de link van de afbeelding hiernaast. Stel dat grootvader Josiah Wedgwood een recessieve mutatie had op een van zijn chromosomen. b. Hoe groot is de kans dat de kinderen van Darwin deze mutatie zowel via hun moeder als via hun vader hebben geërfd c. Hoe groot is deze kans als ouders niet verwant zijn d. Hoe noem je dit proces waarbij homozygotie toeneemt Stap6 De mate van genetische variatie Om te begrijpen hoe de frequenties van allelen veranderen onder invloed van evolutiekrachten, kun je kijken wat er gebeurt als die krachten niet aanwezig zijn. Twee wetenschappers, Hardy en Weinberg, hebben dat in 1908 gedaan en ze ontwikkelden een theorie. Opdracht 1 Kennisbank KB: De frequentie van allelen in een populatie Opdracht 2 Hardy en Weinberg Download het werkblad Hardy en Weinberg, maak de opgaven en lever het in. Stap7 Pagina 12

14 Genetisch stamboom onderzoek Door van veel mensen verspreid over de wereld het DNA te onderzoeken, is het mogelijk geworden alle mensen in afstammingsgroepen te rangschikken. Zo n groep heeft een gemeenschappelijke voorouder, ergens in de prehistorie. Men gebruikt voor dit onderzoek het DNA uit mitochondriën en uit het Y-chromosoom. Autosomaal DNA (het DNA in de andere chromosomen) is niet bruikbaar voor dit onderzoek. Het wordt immers bij elke celdeling gerecombineerd. Bij Y-DNA en mtdna gebeurt dit niet. Mensen met de zelfde genetische variatie worden haplogroepen genoemd. Er zijn twee soorten, op grond van: het Y-chromosoom het mitochondriaal DNA (mtdna) Opdracht 1 Cellen a. In welke celorganellen vind je Y-DNA I. Kern eicel, kern zaadcel II. Mitochondrie eicel, mitochondrie in staart zaadcel III. Kern zaadcel b. In welke celorganellen vind je mtdna I. Kern eicel, kern zaadcel II. Mitochondrie eicel, mitochondrie in staart zaadcel III. Kern zaadcel c. In welke celorganellen vind je autosomaal DNA I. Kern eicel, kern zaadcel II. Mitochondrie eicel, mitochondrie in staart zaadcel III. Kern zaadcel d. Via welke cel(len) heb jij jouw mtdna geërfd I. eicel II. zaadcel e. Als je een jongen bent, via welke cellen heb jij dan jouw Y-DNA geërfd I. eicel II. zaadcel f. De ene soort haplogroepen geeft inzicht in afstamming in de vrouwelijke lijn, de andere in de mannelijk. Leg dit uit. Opdracht 2 Haplogroepen Maak deze opdracht in tweetallen en bestudeer allebei een bron. Wissel uit wat je uit deze bron Pagina 13

15 geleerd hebt. Zoek uit wat er precies getest wordt om de beide soorten haplogroepen samen te stellen. Bronnen: De films The keys to discovery en The journey of your past genographic.nationalgeographic.com. Genetische genealogie Er wordt gezocht naar mutaties op mt-dna en Y-DNA., zg. SNP s en STR s. SNP betekent single nucleotide polymorphism, een enkele letter in de DNA-sequentie die verschilt tussen individuen. Uitgesproken als snip. STR: kleine stukjes DNA die in een bepaald aantal herhalingen voorkomen. SNP wordt gebruikt voor een haplogroep, STR voor het haplotype. a. Waardoor is de studie van het Y-chromosoom voor wetenschappers interessanter dan die van het mtdna Tot welke haplogroep hoor jij waarschijnlijk Wanneer is die groep vermoedelijk ontstaan Europese Y-DNA haplogroepen b. Wat kan dit onderzoek ons vertellen over de oorsprong van de mens Extra bron: Van Afrika tot in Amerika Stap8 Afronding Je weet nu dat er aan DNA veel af te lezen is. In de opdrachten A en B vind je twee voorbeelden van DNA onderzoek. Kies één van de beide opdrachten. Opdracht A DNA onderzoek Lees het artikel DNA-onderzoek: 8080 brieven op de mat. In deze opdracht bekijk je DNA onderzoek dat gedaan wordt om een moordzaak op te lossen. Bekijk het filmpje. Schrijf een folder waarin deelnemers van het onderzoek wordt uitgelegd waardoor het onderzoek in twee stappen verloopt en tot welke uitslagen elke stap zou kunnen leiden. Opdracht B Selecteren op DNA niveau Schrijf een artikel voor een tijdschrift, waarin je duidelijk maakt hoe kennis van het genoom een rol kan spelen in de veeteelt. Pagina 14

16 Bronnen: Selecteren op DNA niveau Genomics-stieren gaan fokwaardenlijst niet overheersen Pagina 15

17 Antwoorden Verwerking Stap 1 Opdracht 1 Erfelijk oogkleur erfelijkheid milieu lichaamsgewicht bloedgroep lichaamslengte sproeten litteken schoenmaat spierkracht computervaardigheid Opdracht 3 Lactose intolerantie a. b. c. d. Deze varieert van 0 100% Gematigde klimaten, waar voldoende gras kan groeien. Gematigd klimaat. Erfelijk, mensen die geen melk drinken kunnen het wel verteren. Mensen met voorouders uit de rode gebieden op de kaart, kunnen het niet verteren. e. Nagaan wie wel/niet intolerant en bovendien vragen waar de voorouders vandaan kwamen. Stap 2 Opdracht 1 Variatie oogkleur bloedgroep zaadcelproductie taaislijmziekte Alzheimer lichaamslengte Stap 3 Opdracht 2 Mutaties a. b. c. d. e. f. g. h. II. I. II. I. I. II. I. I. genotype soms niet hetzelfde toevallig geen dezelfde geslachtelijke Stap 5 Opdracht 2 Darwin b. 1/8 x 1/8 = 1/64 c. Die kans is dan nul. d. Inteelt. Stap 7 Opdracht 1 Pagina 16

18 Cellen a. III. Kern zaadcel b. II. Mitochondrie eicel, mitochondrie in staart zaadcel c. I. Kern eicel, kern zaadcel d. I. eicel e. II. zaadcel f. Mitochondriën worden via de eicel doorgegeven; het y chromosoom via de zaadcel, maar alleen van vader op zoon. Opdracht 2 Haplogroepen a. Het Y-chromosoom wordt altijd doorgegeven van vader op zoon, van een mitochondriën is het minder voorspelbaar of het doorgegeven wordt. b. De mogelijke oorsprong van de mens en de manier waarop de mens zich over de aarde heeft verspreid. Pagina 17

19 Over dit lesmateriaal Colofon Auteur VO-content Laatst gewijzigd 11 juli 2017 om 12:28 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om: het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden. Meer informatie over de CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Leerniveau VWO 6; VWO 5; Leerinhoud en Biologische eenheid; Biologie; Met DNA-analyse de graad van verwantschap doelen van soorten vaststellen; DNA; Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Studiebelasting 15 uur en 0 minuten Trefwoorden leerlijn, rearrangeerbare, rearrangeerbare leerlijn Pagina 18