DNA og Genetik

Styrer generne dit liv? – undervisningsmateriale om DNA og genetik

Hvorfor ligner vi vores forældre – og hvorfor er søskende alligevel forskellige?
Hvad er et gen egentlig, og hvordan kan en mikroskopisk ændring i DNA få betydning for en levende organisme?
I dette undervisningsmateriale arbejder eleverne med DNA, gener, kromosomer, mutationer og proteinsyntese på et niveau, der er målrettet biologi i 8. klasse.

Materialet kombinerer faglig læsning, visuelle modeller og et praktisk forsøg, hvor eleverne får mulighed for at
udvinde og se DNA fra deres egne celler. Dermed kobles den usynlige molekylære biologi til noget konkret, som eleverne selv kan undersøge.

Materialet kan anvendes selvstændigt eller som en del af et større forløb om
genetik og DNA.

Fra celle til DNA, gener og kromosomer

DNA er cellernes arvemateriale og indeholder biologisk information, som blandt andet har betydning for organismens udvikling og funktion.
Hos mennesker findes størstedelen af DNA’et i cellekernen, hvor det er organiseret i kromosomer.
Menneskets almindelige kropsceller indeholder normalt 46 kromosomer fordelt på 23 par.

Et kromosom består af et langt DNA-molekyle, der er pakket sammen med proteiner.
På DNA’et findes gener. Et gen er et område af DNA, som indeholder information, der kan bruges til at danne et funktionelt produkt, ofte et protein.

Eleverne arbejder med sammenhængen:
celle → cellekerne → kromosom → DNA → gen.
Den visuelle opbygning hjælper eleverne med at forstå størrelsesforhold og sammenhænge mellem begreber, som ellers kan være vanskelige at forestille sig.

DNA som biologisk kode

DNA er opbygget af nukleotider med fire forskellige baser:
adenin (A), thymin (T), cytosin (C) og guanin (G).
I dobbeltstrenget DNA danner baserne bestemte par: A bindes til T, mens C bindes til G.

Det er blandt andet rækkefølgen af baserne, der bærer den genetiske information.
Det betyder, at DNA ikke blot er et stof inde i cellerne, men fungerer som et meget omfattende biologisk informationssystem.

Fra DNA til protein

Et vigtigt mål med materialet er, at eleverne får en begyndende forståelse af, hvordan information i DNA kan komme til udtryk i organismen.
Derfor introduceres eleverne også til proteinsyntesen.

I proteinsyntesen bliver information fra et gen først overført til et RNA-molekyle gennem
transskription. Et messenger-RNA, mRNA, kan derefter transportere informationen videre til et ribosom.
Her foregår translation, hvor informationen i mRNA bruges til at sammensætte aminosyrer i en bestemt rækkefølge.
Resultatet er en kæde, der kan foldes og blive til et funktionelt protein.

Proteiner har en lang række funktioner i levende organismer. De kan blandt andet fungere som enzymer, receptorer, transportproteiner og strukturelle bestanddele i celler og væv.

Gener bestemmer ikke alt

Titlen Styrer generne dit liv? lægger op til en vigtig biologisk diskussion.
Gener har stor betydning for vores biologiske egenskaber, men levende organismer formes ikke alene af deres gener.
Miljø, levevilkår, ernæring, tilfældigheder i udviklingen og samspillet mellem mange forskellige gener kan også have betydning for, hvordan egenskaber kommer til udtryk.

Genetik handler derfor ikke om, at der findes ét gen for hver enkelt egenskab.
Mange egenskaber er komplekse og påvirkes både af variation i mange gener og af miljøet omkring organismen.
Det giver eleverne mulighed for at arbejde med et mere nuanceret syn på arv og biologisk variation.

Mutationer – når DNA ændrer sig

En mutation er en ændring i DNA-sekvensen. Mutationer opstår naturligt og kan blandt andet ske i forbindelse med kopiering af DNA eller som følge af påvirkninger udefra.

Mange mutationer har ingen mærkbar betydning. Andre kan påvirke funktionen af et gen eller et protein.
Hvis mutationer opstår i kønsceller og videregives til næste generation, kan de bidrage til den genetiske variation, som evolutionen virker på.

Dermed kan arbejdet med genetik naturligt kobles til undervisning om variation, naturlig selektion og evolution.

Forsøg: Se dit eget DNA

En central del af undervisningsmaterialet er forsøget “Se dit eget DNA”.
Her arbejder eleverne praktisk med celler fra deres egen mundhule og forsøger at isolere DNA’et, så det kan observeres med det blotte øje.

Forsøget gør et ellers meget abstrakt emne konkret. Eleverne oplever, at DNA ikke kun er en tegning af en dobbeltspiral i en biologibog –
det er et fysisk molekyle, som findes i deres egne celler.

Sådan fungerer forsøget

Eleverne opsamler celler fra mundhulen ved hjælp af en saltvandsopløsning.
Derefter tilsættes opvaskemiddel. Cellemembraner består i høj grad af lipider, og opvaskemidlet hjælper derfor med at nedbryde membranerne, så cellernes indhold frigives.

Når iskold alkohol forsigtigt tilsættes, bliver DNA’et mindre opløseligt og kan udfældes.
Det kan typisk ses som hvidlige, slimede tråde eller klumper i væsken.

Eleverne får på den måde mulighed for både at gennemføre en biologisk undersøgelse og forklare de biologiske processer, der ligger bag deres observationer.

Materialet indeholder

• elevvenlig læringstekst om DNA, gener og kromosomer
• forklaring af sammenhængen mellem celle, cellekerne, kromosom, DNA og gen
• visuel model af DNA’s opbygning og baseparrene A-T og C-G
• introduktion til mRNA, ribosomer og proteinsyntese
• forklaring af transskription og translation
• introduktion til mutationer og genetisk variation
• visuelle modeller, der understøtter elevernes begrebsforståelse
• forsøgsvejledning til udvinding af DNA fra celler i mundhulen
• forklaring af, hvad der biologisk sker under DNA-forsøget

Hvad skal eleverne lære?

Efter arbejdet med materialet skal eleverne blandt andet kunne forklare, hvad DNA, gener og kromosomer er, og beskrive hvordan begreberne hænger sammen.
De skal desuden kunne anvende en simpel model til at forklare, hvordan information i DNA kan føre til dannelsen af et protein.

Eleverne arbejder samtidig med centrale naturfaglige kompetencer inden for undersøgelse, modellering og kommunikation.
I forsøget skal de følge og forstå en biologisk forsøgsprocedure, mens modellerne bruges til at bevæge sig mellem det observerbare niveau – eksempelvis mennesket og cellen – og det molekylære niveau med DNA, RNA og proteiner.

Velegnet til biologi i udskolingen

Materialet er udviklet med 8. klasse som primær målgruppe, men kan også anvendes i andre dele af udskolingen.
Det forudsættes, at eleverne allerede har et grundlæggende kendskab til celler og cellens vigtigste organeller.

Materialet kan eksempelvis indgå i undervisningsforløb om:

• genetik og arvelighed
• celler og cellebiologi
• DNA og kromosomer
• proteinsyntese
• mutationer
• variation og evolution
• bioteknologi

Arbejd videre med genetik

Vil du bygge et længere undervisningsforløb op omkring materialet, kan du finde mere inspiration, aktiviteter og fagligt indhold på SkoleABC.dk.
Se vores side om
genetik og DNA i undervisningen.

Faglig baggrund og videre læsning

Vil læreren eller eleverne arbejde videre med emnet, findes der en række gode og fagligt kvalitetssikrede ressourcer om genetik og molekylærbiologi.

National Human Genome Research Institute – DNA

Det amerikanske National Human Genome Research Institute (NHGRI), som er en del af National Institutes of Health, har en grundig introduktion til DNA, dets opbygning, baser og organisering i genomet:
Deoxyribonucleic Acid (DNA) Fact Sheet.

National Human Genome Research Institute – kromosomer

NHGRI har desuden en illustreret faglig introduktion til kromosomers opbygning, funktion og nedarvning:
Chromosomes Fact Sheet.

NHGRI – genetisk begrebsordbog

I NHGRI’s genetiske begrebsordbog kan elever og lærere slå centrale begreber som DNA, gen, kromosom, mutation, RNA og protein op.
Definitionerne er udviklet og kvalitetssikret af forskere og fagpersoner inden for genetik:
Talking Glossary of Genomic and Genetic Terms.

National Library of Medicine – Genetics 101

National Center for Biotechnology Information (NCBI) under U.S. National Library of Medicine stiller et omfattende introduktionsmateriale til genetik til rådighed.
Her kan man blandt andet læse om celler, genomer, DNA, gener, kromosomer og arv:
Genetics 101 – Understanding Genetics.

NHGRI – undervisningsressourcer om DNA

National Human Genome Research Institute har også udviklet undervisningsmaterialet DNA from the Beginning, som arbejder med DNA, gener, arv og molekylær genetik og er målrettet elever fra de ældste klassetrin og opefter:
DNA from the Beginning – Lesson Plan.

Genetik bliver lettere, når det usynlige bliver synligt

DNA, gener og proteinsyntese foregår på et niveau, eleverne ikke umiddelbart kan se.
Derfor kombinerer dette materiale faglig tekst, modeller, visualisering og praktisk undersøgelse.
Målet er ikke blot, at eleverne lærer ordene, men at de får en forståelse af sammenhængen mellem cellernes arvemateriale og de egenskaber og processer, vi kan observere hos levende organismer.

Start med materialet her, og fortsæt derefter arbejdet med
genetik, DNA og arv på SkoleABC.dk.