الفبای زیست‌فناوری
» برای دانلود پی‌دی‌اف فصل الفبای زیست‌فناوری، اینجا کلیک نمایید.
چه چیزی سبب می‌شود بعضی پوست تیره و بعضی پوست روشن داشته باشند؟ آیا می‌توان گیاهی تولید کرد که در تاریکی، نورانی شود؟ امروزه انسان با زیست فناوری توانسته است پاسخ بعضی از این پرسش‌ها را به دست آورد و در تلاش است تا با استفاده از آن، جانداران را تغییر دهد.
» هر فردی بی نظیر است
جدولی مانند جدول ۱ رسم و مشخص کنید. هر مورد در چه تعدادی از دانش آموزان کلاس دیده می‌شود. می‌توانید ویژگی‌های دیگری را نیز در کلاس بررسی کنید. دانش آموزان کلاس چقدر با هم تفاوت و چقدر با یکدیگر شباهت دارند؟
جدول ۱- بعضی ویژگی‌های ظاهری
فعالیت
الف) سر انگشتان خود را به طور کامل با جوهر رنگ کنید. سپس روی کاغذ طوری فشار دهید تا نقش خط‌های آن روی کاغذ بیفتد. آیا نقش این خطوط در همه انگشتان شما یکسان است؟ آیا اثر انگشت هم کلاسی‌های شما یکسان است یا با هم فرق می‌کند؟
ب) اثر انگشت اشاره دوقلوهای همسان را تهیه کنید. آیا اثر انگشت یکسانی دارند؟
پ) اثر انگشت چه کاربردی در زندگی اجتماعی دارد؟
به شکل ۱ نگاه کنید. نرمه گوش شما به کدام یک از دو حالتی است که در این شکل می‌بینید؟
پیوسته یا آزاد بودن نرم گوش به دلیل وجود عامل مربوط به این صفت در سلول‌های بدن ماست، پیوستگی یا آزاد بودن نرمه گوش و همچنین صفاتی که در جدول ۱ دیدید، صفات ارثی نامیده می‌شوند؛ زیرا عامل ایجاد کننده این صفات از والدین به فرزندان و به عبارتی دیگر از نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شود. به نظر شما این عامل چیست و در چه بخشی از سلول قرار دارد؟
شکل ۱- الف) نرمه آزاد ب) نرمه پیوسته
» نگاهی دقیق به هسته سلول
می‌دانید که سلول، واحد تشکیل دهنده پیکر همه جانداران و هسته یکی از بخش‌های سلول است (شکل ۲). دانشمندان با آزمایش‌های فراوان پی برده‌اند که عامل تعیین کننده صفات، درون هسته سلول قرار دارد؛ اما چه ماده‌ای در هسته وجود دارد؟
از علوم هفتم به یاد دارید که سلول از پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها و لیپیدها ساخته شده است. ماده دیگری نیز در سلول وجود دارد که به آن DNA (بخوانید دی‌ان اِی) می‌گویند. DNA درون هسته سلول قرار دارد.
DNA در واقع دارای اطلاعات و دستورهایی برای تعیین و ایجاد صفات ارثی ما و همه جانداران است. این اطلاعات در واحدهایی به نام ژن سازماندهی شده‌اند. ژن بخشی از DNA و همان عامل تعیین کننده صفات است که از سلولی به سلول دیگر و نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شود (شکل ۳). ژن‌ها شکل، رنگ و بسیاری دیگر از صفات جانداران را تعیین می‌کنند. بیشتر صفات ارثی، مانند رنگ چشم به دلیل وجود چند ژن است که با هم کار می‌کنند.
شکل ۲- هسته یکی از بخش‌های سلول است. آیا بخش‌های دیگر آن را به خاطر دارید؟
شکل ۳- DNA و ژن بخشی از DNA است.
آیا می‌دانید؟
با توجه به اطلاعات به دست آمده DNA را مانند نردبانی پیچ خورده نشان می‌دهند. در هر سلول تقریباً دو متر DNA وجود دارد. ضخامت ۲۵۰۰۰ رشته DNA که کنار هم قرار گرفته‌اند، به اندازه یک تار مو است.
DNA درون سلول، رشته‌هایی به نام کروموزوم می‌سازد (شکل ۴- الف). سلول‌های هر جاندار تعداد مشخصی کروموزوم دارند؛ مثلاً سلول‌های بدن ما ۴۶ کروموزوم دارند (شکل ۴- ب).
شکل ۴- الف) چند کروموزوم
شکل ۴- ب ) از ۴۶ کروموزوم، دو کروموزوم جنسی‌اند که جنسیت انسان را تعیین می‌کنند. کروموزوم‌های جنسی در زن کروموزوم‌های جنسی در مرد
گفت وگو کنید
جدول مقابل تعداد کروموزوم‌ها را در چند جاندار نشان می‌دهد. با توجه به اطلاعات جدول درباره درستی یا نادرستی این جمله گفت وگو کنید: تعداد کروموزوم‌ها به اندازه پیکر جانداران بستگی دارد.
جاندار تعداد کروموزوم انسان ۴۶ مرغ و خروس ۷۸ پروانه ۳۸۰ برنج ۲۴
کروموزوم‌ها در سلول‌های در حال تقسیم و با استفاده از میکروسکوپ دیده می‌شوند.
گفت و گو کنید
دانش‌آموزی می‌گوید از شباهت دو نفر می‌توانیم به شباهت ژن‌های آنها پی ببریم. نظر شما در این‌باره چیست؟
آیا می‌دانید؟
بعضی بیماری‌ها مانند دیابت جوانی به علت نقص در ژن‌هاست. به این بیماری‌ها، بیماری‌های ارثی یا ژنی می گویند. پژوهشگران در تلاش‌اند تا با انتقال ژن سالم به چنین بیمارانی آنها را درمان کنند. می‌توانید با مراجعه به منابع معتبر، اطلاعاتی در باره موفقیت پژوهشگران در ژن درمانی به دست آورید.
» آیا ژن تنها عامل تعیین کننده صفات است؟
آزمایش کنید مواد و وسایل:
یک عدد سیب زمینی که حداقل چهار جوانه (چشم) داشته باشد؛ چهار لیوان یک بار مصرف، خاک گلدان، کارد. کاغذ و مداد.
روش اجرا:
الف) ته هر لیوان یک سوراخ ریز ایجاد کنید. سپس آنها را با خاک پر و شماره‌گذاری کنید. سیب زمینی را به چهار بخش تقسیم کنید؛ به طوری که هر بخش یک جواند داشته باشد.
ب) هر قطعه را در یکی از لیوان‌ها مطابق جدول زیر بکارید. توجه داشته باشید که خاک لیوان‌ها مرطوب باشد.
لیوان شماره ۱ لیوان شماره ۲ لیوان شماره ۳ لیوان شماره ۴ آن را در آفتاب بگذارید و به اندازه کافی به آن آب دهید. آن را در جای تاریک بگذارید و به اندازه کافی به آن آب دهید. آن را در آفتاب بگذارید. بعد از کاشت دیگر به آن آب ندهید. قطعه سیب زمینی که همه بخش خوراکی آن را برداشته‌اید، در آفتاب بگذارید و به اندازه کافی به آن آب دهید. پ) پیش‌بینی می‌کنید که از کدام قطعه، گیاه سیب زمینی رشد می‌کند و از کدام قطعه (ها) رشد نمی‌کند؟ چه استدلالی برای این پیش بینی دارید؟
ت) هر روز لیوان‌ها را مشاهده کنید و مشاهدات خود را در جدولی بنویسید. نتیجۀ آزمایش را در کلاس گزارش کنید. آیا نتیجه آزمایش، پیش بینی شما را تأیید می‌کند؟
بعضی تفاوت‌ها که بین افراد یک نوع جاندار وجود دارند، به علت عوامل موجود در محیطی است که جانداران در آن رشد و زندگی می‌کنند. عوامل محیطی، عواملی‌اند که در خارج از پیکر جانداران قرار دارند. مثال‌هایی از تأثیر عوامل محیطی بر وراثت را در شکل ۵ می‌بینید.
شکل ۵- عوامل محیطی در شکل‌گیری جانداران نقش دارند.
الف) رنگ این گل‌ها در خاک‌های متفاوت، فرق می‌کند.
ب) این دو موش وراثت یکسانی دارند؛ اما تغذید متفاوت داشته‌اند. غذای موش شماره ۱ فقط یکی از ویتامین‌های گروه B را ندارد.
پ) بیشتر موهای بدن این خرگوش، سفید است؛ اما اگر بخشی از موهای سفید را بتراشیم و پوست آن را با کیسه یخ بپوشانیم، موهای جدید در این بخش، به رنگ سیاه رشد می‌کنند.
در بسیاری از صفات، ژن تنها عامل تعیین کننده در شکل‌گیری جانداران نیست؛ بلکه عوامل محیطی نیز مهم‌اند. مثلاً خطر سکته قلبی در بعضی افراد، به علت ژن‌هایی که دارند، بیشتر از دیگران است. این افراد اگر تغذیه سالم داشته باشند و ورزش‌های مناسب انجام دهند، می‌توانند همانند افراد دیگر در سلامت زندگی کنند. شما چه نمونه‌هایی از تأثیر محیط بر صفات ارثی می‌شناسید؟
» ایجاد صفات جدید در جانداران
دانشمندان، دانش فراوانی درباره ژن‌ها و نقش آنها به دست آورده‌اند. این دانش به آنها کمک کرده است. تا بتوانند ژن‌ها را از جانداری به جاندار دیگر منتقل کنند. در نتیجه آنها توانسته‌اند، صفاتی را در جانداران تولید کنند که به طور طبیعی در آنها وجود ندارند. باکتری تولید کننده انسولین چنین جانداری است. تا قبل از ایجاد این نوع باکتری، برای درمان افرادی که دیابت وابسته به انسولین داشتند، از انسولین به دست آمده از پانکراس گاو استفاده می‌شد. دانشمندان ژن مربوط به تولید انسولین را از انسان استخراج و وارد DNA باکتری کردند. امروزه این نوع انسولین را برای درمان دیابت وابسته به انسولین به کار می‌برند (شکل ۶).
امروزه بعضی پژوهشگران تلاش می‌کنند تا با استفاده از ژن‌ها، محصولات کشاورزی با ویژگی‌های خاصی تولید کنند. برنج طلایی مثالی از این محصولات است (شکل ۷).
این نوع برنج دارای ماده‌ای است که در بدن به ویتامین A تبدیل می‌شود. این ماده به طور طبیعی در برنج وجود ندارد؛ زیرا برنج‌های معمولی، ژن تولید کننده این ماده را ندارند. پژوهشگران این ژن را به برنج‌های معمولی وارد، و برنج طلایی را تولید کردند.
۱- قطعه‌ای از DNA که دارای ژن مربوط به تولید انسولین است. ۲- این قطعه را در DNA باکتری می‌گذارند. ۳- باکتری‌هایی که تولید می‌شوند. انسولین می‌سازند.
شکل ۶- تولید انسولین انسانی در باکتری
شکل ۷- الف) برنج معمولی، ب) برنج طلایی
آیا می‌دانید؟
غذای بسیاری از مردم در کشورهای فقیر معمولاً اندکی غلات پخته شده است. در این کشورها به علت کمبود شدید ویتامین A در غذا، سالانه صدها هزار کودک در خطر نابینایی قرار می‌گیرند. برنج طلایی ماده‌ای تولید می‌کند که در بدن به ویتامین A تبدیل می‌شود. البته هنوز این نوع برنج در این کشورها تولید نشده است.
فعالیت
فرض کنید دانش، مهارت و امکانات مورد نیاز را برای دست کاری DNA دارید. یعنی می‌توانید صفات جانداران را به میل خود تغییر دهید. در این حالت چه کارهایی انجام می‌دادید؟ نظر و طرح خود را بنویسید و در آن هدف خود را نیز شرح دهید.
فکر کنید
ژن ماهی در گوجه فرنگی!
سال‌ها پیش گروهی از پژوهشگران، نوعی بوته گوجه فرنگی تولید کردند که دارای ژن مربوط به صفت مقاومت در برابر سرما بود. این ژن از نوعی ماهی آب سرد به دست آمده بود. گوجه فرنگی‌هایی که به این طریق تولید شده بودند، مقاومت بیشتری در برابر سرما داشتند. بدنظر شما چگونه ژن مربوط به مقاومت در برابر سرما، سبب ایجاد این ویژگی می‌شود؟
۱- ژن مربوط به مقاومت در برابر سرما را از DNA ماهی جدا می‌کنند.
۲- ژن را در DNA گیاه گوجه فرنگی می‌گذارند.
دیدید که سرد کردن پوست خرگوش، سبب سیاه شدن موهای آن می‌شود. در واقع سرما سبب تولید نوعی پروتئین می‌شود که در ایجاد رنگ سیاه در موهای این خرگوش نقش دارد. ژن مربوط به این پروتئین در خرگوش وجود دارد. ژن‌ها دارای اطلاعات و دستورالعمل‌هایی برای تولید پروتئین‌ها در سلول‌اند (شکل ۸). پروتئین‌ها در همه سلول‌ها، بافت‌ها و اندام‌های بدن وجود دارند. پروتئین‌ها حتی برای ساخته شدن مواد دیگر بدن، ضروری‌اند.
شکل ۸- ژن‌ها دستورهایی برای ساخت پروتئین‌ها دارند
» سلول‌ها تقسیم می‌شوند
بدن ما از میلیاردها سلول ساخته شده، در حالی که زندگی همه ما از یک سلول آغاز شده است (شکل ۹). چگونه از یک سلول، میلیاردها سلول به وجود می‌آید؟
شکل ۹- زندگی همه ما از یک سلول تخم آغاز شده است.
می‌دانید که سلول‌ها تقسیم می‌شوند. نوعی تقسیم سلولی در سراسر عمر ما انجام می‌گیرد که سبب رشد و ترمیم بافت‌های آسیب دیده بدن می‌شود. قبل از این تقسیم، مقدار DNA دو برابر می‌شود. DNA در این حالت به شکل کلافی نخ مانند، در می‌آید (شکل ۱۰). در این نوع تقسیم که به آن تقسیم میتوز می¬گویند از یک سلول، دو سلول به وجود می‌آید (شکل ۱۱). آیا در تقسیم میتوز تعداد کروموزوم‌ها تغییر می‌کند؟
شکل ۱۰- DNA قبل از اینکه سلول تقسیم شود.
شکل ۱۱- در تقسیم میتوز از یک سلول دو سلول به وجود می‌آید.
فعالیت
به طور گروهی با استفاده از موادی مانند نخ، سیم یا خمیر بازی مدل ساده‌ای از تقسیم میتوز بسازید.
» تقسیم مشکل ساز
انواعی از سلول‌های بدن ما، مانند سلول‌های پوست دائماً تقسیم می‌شوند تا جای سلول‌های از بین رفته را بگیرند؛ اما گاهی بدون اینکه نیازی به سلول‌های بیشتری در بدن باشد، سلول‌ها به سرعت تقسیم می‌شوند و توده‌های سرطانی تشکیل می‌دهند.
عوامل محیطی متفاوتی در ایجاد سرطان نقش دارند. خطر سرطان¬زایی بعضی مواد، مانند کودهای شیمیایی که برای رشد محصولات کشاورزی استفاده می‌شود و آلاینده‌های حاصل از سوخت‌های فسیلی مشخص شده است. شما چه عوامل سرطان‌زای دیگری می‌شناسید؟
آیا می‌دانید؟
موادی که در سیگار و تنباکو وجود دارند، احتمال ایجاد سرطان‌هایی مانند سرطان مِری و شُش را افزایش می‌دهند. این خطر فقط برای افراد سیگاری نیست؛ بلکه شامل افرادی نیز می‌شود که در فضای آلوده به دود سیگار و تنباکو تنفس می‌کنند.
گفت و گو کنید
در سال گذشته با انواعی از سوخت‌های غیرفسیلی آشنا شدید. نظر خود را درباره جمله زیر بیان کنید:
«سرمایه‌گذاری در تولید انرژی‌های نو و تجدیدپذیر به صرفه‌تر است».
فعالیت
تغذیه سالم در پیشگیری از سرطان مؤثر است. در دو گروه با مراجعه به منابع علمی معتبر درباره موارد زیر اطلاعاتی جمع آوری کنید و در کلاس ارائه دهید:
گروه الف) نوع تغذیه‌ای که احتمال سرطان را افزایش می‌دهد.
گروه ب) نوع تغذیه‌ای که در پیشگیری از سرطان نقش دارد.
زیستشناسی علوم تجربی هفتم
زیستشناسی علوم تجربی هشتم
زیستشناسی علوم تجربی نهم
