Temat: Klonowanie ssaków

Adresat

Uczniowie liceum ogólnokształcącego i technikum

Podstawa programowa

Wymagania ogólne

V. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów biologicznych. Uczeń:

1. interpretuje informacje i wyjaśnia związki przyczynowo‑skutkowe między procesami i zjawiskami, formułuje wnioski;

Wymagania szczegółowe

VIII. Biotechnologia. Podstawy inżynierii genetycznej. Uczeń:

7. opisuje klonowanie organizmów i przedstawia znaczenie tego procesu;

Ogólny cel kształcenia

Uczniowie wyjaśniają, jakimi możliwościami klonowania organizmów dysponuje dzisiejsza nauka.

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• przedstawiać historię klonowania;

• wyjaśniać techniki klonowania;

• oceniać przydatność klonowania ludzkich komórek;

• wymieniać wady i zalety oraz nadzieje i obawy związane z klonowaniem ssaków.

Metody/techniki kształcenia

• podające

  • pogadanka.

• aktywizujące

  • dyskusja.

• programowane

  • z użyciem komputera;

  • z użyciem e‑podręcznika.

• praktyczne

  • ćwiczeń przedmiotowych.

Formy pracy

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne

• e‑podręcznik;

• zeszyt i kredki lub pisaki;

• tablica interaktywna, tablety/komputery;

• wywiad Olgi Woźniak z prof. Keithem Campbellem (Olga Woźniak, Dolly i jej siostry (wywiad z prof. Keithem Campbellem), [w:] „Gazeta Wyborcza”, z dn. 18–19 lutego 2012, s. 30–31).

Przebieg lekcji

Przed lekcją

• Uczniowie zapoznają się z treścią abstraktu. Przygotowują się do pracy na lekcji w taki sposób, żeby móc przeczytany materiał streścić własnymi słowami i samodzielnie rozwiązać zadania.

Faza wstępna

• Nauczyciel podaje temat, cele lekcji i kryteria sukcesu sformułowane w języku zrozumiałym dla ucznia.

Faza realizacyjna

• Prowadzący lekcję wyjaśnia, czym są klony i na podstawie ilustracji interaktywnej „Jak powstają klony organizmów?” omawia aspekty związane z powszechnością występowania klonów roślinnych i klonów niektórych zwierząt oraz sporadycznością ich występowania wśród ssaków. Nauczyciel omawia również najważniejsze metody, za pomocą których naukowcy dokonywali udanych prób klonowania zwierząt.

• Uczniowie, pracując w grupach, czytają wywiad z prof. Keithem Campbellem i na podstawie zawartych w nim informacji próbują ustalić, dlaczego pomimo licznych prób klonowanie nie zawsze się udaje. Następnie wszystkie zespoły dzielą się swoimi wnioskami.

• Nauczyciel inicjuje dyskusję na temat celów klonowania zwierząt hodowlanych oraz perspektyw tworzenia klonów zwierząt zaliczanych do gatunków ginących i wymarłych.

• Uczniowie wykonują kolejne ćwiczenia i polecenia. Nauczyciel sprawdza i uzupełnia odpowiedzi, przedstawiając uczniom niezbędne informacje. Udziela informacji zwrotnej..

Faza podsumowująca

• Nauczyciel krótko przedstawia najważniejsze zagadnienia omówione na zajęciach. Odpowiada na dodatkowe pytania podopiecznych i wyjaśnia wszelkie ich wątpliwości. Uczniowie uzupełniają notatki.

Praca domowa

• Odsłuchaj w domu nagrania abstraktu. Zwróć uwagę na wymowę, akcent i intonację. Naucz się prawidłowo wymawiać poznane na lekcji słówka.

• Jakie trudności trzeba pokonać, aby klonowanie zwierząt hodowlanych stało się powszechną praktyką?.

W tej lekcji zostaną użyte m.in. następujące pojęcia oraz nagrania

Pojęcia

Teksty i nagrania

Mammalian cloning

Cloning of organisms consist in creating their genetically identical copies. This process sometimes occurs in nature, for example, during the development of a human embryo. Then, during the first two weeks of zygote development, the embryo divides and each of its parts independently develops into a separate organism. Children born this way come from one pair of gametes and therefore have the same genotype which makes their physicality and mentality very similar. Identical (monozygotic) twins are thus their own copies – clones. However, the birth of such twins in humans is quite rare and affects about 0.35% of all pregnancies.

The first attempts at cloning animals were made at the turn of the 19th century. They consisted in dividing an embryo consisting of 2‑8 cells. Unfortunately, the resulting twin nuclei showed high mortality. In 1901, Hans Spemann succeeded in his attempts and divided a salamander embryo into two parts. A fully functional individual developed from each of them. This experience shows that embryo cells at early stages of division retain genetic information necessary for a complete organism to be born. Later on, numerous attempts at cloning mouse and frog embryos were made, but they failed.

As late as 1996, i.e. after changing the technique of creating embryos, the first cloned animal – Dolly – was born. A mouse was cloned two years later and a rhesus monkey – later on. At the beginning of the 21st century, as a result of the multiplication of organisms, scientists obtained a pig and 5 identical piglets, a buffalo, a cow, a rabbit and even a cat named CopyCat. A deer, a Snuppy dog and a wolf were successfully cloned later. A camel was cloned from cells isolated from ovaries of a female killed for meat 4 years earlier.

The most commonly used method of cloning animals is the so‑called cellular transplantation method. It consists in replacing an egg cell nucleus of one individual with a somatic cell nucleus of another individual. Cloning takes place at several stages. The nucleus of the recipient's egg cell is removed. A diploid cell is isolated from a selected tissue (e.g. skin) of another organism of the same species (donor), and the nucleus of the cell is removed and transferred to a pre‑prepared egg. It is then subjected to an electric shock which causes it to divide and create a several cell embryo. All these stages take place in vitro, i.e. outside the organism. To allow the embryo to develop further, it must be implanted in the womb of a surrogate mother – a female of the same species as the clone or very closely related to it.

Cloning makes it possible to reproduce extinct species if their genetic material is preserved. One example is a subspecies of a Pyrenean ibex (bucardo) which has been eradicated in recent years. It was possible, as the frozen skin of one individual of the subspecies has been stored since 1999, so scientists had complete genetic material. Egg cells were taken from domestic goats closely related to a bucardo, and surrogate mothers were female crossbreeds of a bucardo and a male goat. Embryos (clones) were implanted into 208 goats, of which 7 got pregnant, but only one female gave birth to a bucardo lamb. Unfortunately, the animal lived for only 7 minutes due to lung malformations. The premature termination of pregnancy in the other goats was due to the fact that the embryonic development environment was not sufficiently similar to that created by females of the proper species. That is why other extinct species, whose DNA we have, cannot be brought back on Earth for now.

At present, cloning makes it possible to preserve particularly rare species threatened with extinction and to increase the number of species whose reproduction is very slow. We face one huge problem when it comes to cloning species threatened with extinction, i.e. obtaining an egg cell. To get a gamete from a female giant panda, you have to put her to sleep which can kill her. A panda surrogate mother can only be a female of other bears. Using mothers of another species to carry pregnancy significantly reduces the chances of success.

A mammoth will not be cloned soon. Complete genetic material has not yet been found in its remains.

• Cloned organisms have identical genetic information.