در فصل هفتم علوم هشتم با عنوان «الفبای زیست فناوری» با صفات ارثی، دِنا (DNA)، ژن و فامتنها آشنا میشویم و نقش وراثت و عوامل محیطی را در شکلگیری ویژگیهای جانداران بررسی میکنیم. همچنین میآموزیم دانشمندان چگونه با استفاده از زیستفناوری ژنها را به جانداران دیگر منتقل میکنند، تقسیم رشتمان (میتوز) چگونه باعث رشد و بازسازی بدن میشود و تقسیم کنترلنشده یاختهها چه ارتباطی با سرطان دارد.
در ادامه پاسخ کامل سؤالهای داخل متن، فعالیتها، آزمایش کنید، گفتوگو کنید، فکر کنید و اطلاعات جمعآوری کنید صفحات ۵۵ تا ۶۴ علوم هشتم را به ترتیب کتاب میخوانید.
جواب سوالات صفحه ۵۵ علوم هشتم
چه چیزی سبب میشود بعضی پوست تیره و بعضی پوست روشن داشته باشند؟ آیا میتوان گیاهی تولید کرد که در تاریکی، نور بتاباند؟
پاسخ: تفاوت رنگ طبیعی پوست افراد بیشتر به
عوامل ارثی و ژنها مربوط است؛ البته عوامل محیطی مانند تابش نور خورشید نیز میتوانند بر مقدار رنگدانه پوست و تیرگی آن اثر بگذارند.
بله، با استفاده از زیستفناوری و انتقال ژن مناسب میتوان در بعضی جانداران صفتی ایجاد کرد که به طور طبیعی در آنها وجود ندارد؛ برای نمونه میتوان ژنی را که دستور ساخت ماده یا پروتئین نورزا را دارد به جاندار دیگری منتقل کرد.
جدولی مانند جدول ۱ رسم و مشخص کنید، هر مورد در چه تعدادی از دانشآموزان کلاس دیده میشود. میتوانید ویژگیهای دیگری را نیز در کلاس بررسی کنید. دانشآموزان کلاس چه تفاوتها و چه شباهتهایی با یکدیگر دارند؟
نمونه پاسخ: تعداد افراد دارای هر ویژگی باید با مشاهده واقعی دانشآموزان همان کلاس مشخص شود و پاسخ ثابتی برای همه کلاسها ندارد.
| ویژگی |
تعداد در کلاس |
| چال روی گونه |
بر اساس مشاهده کلاس |
| توانایی لوله کردن زبان |
بر اساس مشاهده کلاس |
| رنگ چشم |
بر اساس مشاهده کلاس |
نتیجه: دانشآموزان در ویژگیهایی مانند رنگ چشم، وجود یا نبود چال گونه و برخی ویژگیهای ظاهری با هم تفاوت دارند؛ اما در بسیاری از ویژگیهای کلی بدن انسان مانند داشتن اندامهای اصلی و ساختار عمومی بدن با یکدیگر شبیهاند. هر فرد ترکیب ویژهای از صفات دارد و به همین دلیل انسانها کاملاً مانند یکدیگر نیستند.
جواب فعالیت صفحه ۵۶ علوم هشتم
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 همهٔ انگشتان شما یکسان است؟ آیا اثر انگشت همکلاسیهای شما یکسان است یا با هم فرق میکند؟
پاسخ: خیر. نقش خطوط همه انگشتان یک فرد دقیقاً یکسان نیست و اثر انگشت افراد مختلف نیز با یکدیگر تفاوت دارد. آرایش ریز خطوط و نقاط موجود در اثر انگشت هر فرد ویژگیهای مخصوص خود را دارد.
ب) اثر انگشت اشاره دوقلوهای همسان را تهیه کنید. آیا اثر انگشت یکسانی دارند؟
پاسخ: خیر. اثر انگشت دوقلوهای همسان ممکن است از نظر
الگوی کلی شباهت زیادی داشته باشد، اما جزئیات خطوط آنها کاملاً یکسان نیست و میتوان اثر انگشت آنها را از یکدیگر تشخیص داد.
ژنها در شکلگیری الگوی کلی نقش دارند، اما شرایط دوران رشد جنینی نیز بر جزئیات اثر انگشت اثر میگذارد.
پ) اثر انگشت در زندگی اجتماعی چه کاربردی دارد؟
پاسخ: اثر انگشت در مواردی مانند تشخیص و تأیید هویت افراد، بررسیهای پلیسی و پزشکی قانونی، باز کردن قفل بعضی تلفنهای همراه و رایانهها و سامانههای حضور و غیاب کاربرد دارد.
جواب سوالات صفحه ۵۶ علوم هشتم
به شکل ۱ نگاه کنید. نرمهٔ گوش شما به کدام یک از دو حالتی است که در این شکل میبینید؟
نمونه پاسخ: این پاسخ به ویژگی گوش خود دانشآموز بستگی دارد. نرمه گوش ممکن است مانند شکل آزاد باشد یا مانند شکل دیگر پیوسته باشد.
به نظر شما این عامل چیست و در چه بخشی از یاخته قرار دارد؟
پاسخ: عامل تعیینکننده صفات ارثی ژن است. ژن بخشی از مادهای به نام دِنا (DNA) است و دِنا در یاختههای بدن ما بیشتر در هسته یاخته قرار دارد.
جواب سوالات صفحه ۵۷ علوم هشتم
شکل ۲ـ هسته یکی از بخشهای یاخته است. آیا بخشهای دیگر آن را به یاد دارید؟
پاسخ: بله. علاوه بر هسته، از بخشهای اصلی یاخته میتوان به غشای یاخته و میانیاخته (سیتوپلاسم) اشاره کرد.
دانشمندان با آزمایشهای فراوان پی بردهاند که عامل تعیینکنندهٔ صفات، درون هستهٔ یاخته قرار دارد؛ اما چه مادهای در هسته وجود دارد؟
پاسخ: در هسته یاخته مادهای به نام دِنا (DNA) وجود دارد. دِنا دارای اطلاعات و دستورهایی برای تعیین و ایجاد صفات ارثی است. این اطلاعات در واحدهایی به نام ژن سازماندهی شدهاند.
جواب گفت و گو کنید صفحه ۵۸ علوم هشتم
الف) جدول مقابل، تعداد فامتنها را در چند جاندار نشان میدهد. با توجه به اطلاعات جدول دربارهٔ درستی یا نادرستی این جمله گفتوگو کنید: تعداد فامتنها به اندازهٔ پیکر جانداران بستگی دارد.
| جاندار |
تعداد فامتن |
| انسان |
۴۶ |
| مرغ و خروس |
۷۸ |
| پروانه |
۳۸۰ |
| برنج |
۲۴ |
پاسخ: این جمله نادرست است. تعداد فامتنها به اندازه پیکر جاندار ارتباط مستقیمی ندارد؛ برای مثال پروانه با پیکری بسیار کوچکتر از انسان، در جدول کتاب فامتنهای بیشتری دارد.
ب) دانشآموزی میگوید از شباهت دو نفر میتوانیم به شباهت ژنهای آنها پی ببریم. نظر شما در اینباره چیست؟
پاسخ: شباهت در بعضی صفات ارثی میتواند نشان دهد که افراد برخی ژنهای مشابه دارند؛ اما از شباهت ظاهری به تنهایی نمیتوان میزان شباهت همه ژنهای دو فرد را تعیین کرد. بسیاری از صفات حاصل اثر چند ژن و همچنین عوامل محیطی هستند.
بعضی بیماریها مانند بیماری قند جوانی بهعلت نقص در ژنهاست. به این بیماریها، بیماریهای ارثی یا ژنی میگویند. پژوهشگران در تلاشاند تا با انتقال ژن سالم به چنین بیمارانی آنها را درمان کنند. میتوانید با مراجعه به منابع معتبر، اطلاعاتی دربارهٔ موفقیت پژوهشگران در ژندرمانی بهدست آورید.
نمونه گزارش: ژندرمانی روشی است که در آن پژوهشگران تلاش میکنند با افزودن، جایگزین کردن یا اصلاح ژن، علت بعضی بیماریهای ژنی را درمان کنند. امروزه برای تعدادی از بیماریهای ژنتیکی خاص، روشهای ژندرمانی به مرحله استفاده پزشکی رسیدهاند؛ اما این روش برای همه بیماریهای ارثی مناسب نیست و همچنان زمینهای فعال در پژوهشهای پزشکی است.
جواب آزمایش کنید صفحه ۵۹ علوم هشتم
مواد و وسایل: یک عدد سیبزمینی 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. سیبزمینی را به چهار بخش تقسیم کنید به طوری که هر بخش یک جوانه 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 اندازهٔ کافی به آن آب دهید. |
آن را در جای تاریک بگذارید و به اندازهٔ کافی به آن آب دهید. |
آن را در آفتاب بگذارید. بعد از کاشت، دیگر به آن آب ندهید. |
همهٔ بخش خوراکی قطعهٔ سیبزمینی را بردارید. لیوان را در آفتاب بگذارید و به اندازهٔ کافی به آن آب دهید. |
پ) پیشبینی میکنید که از کدام قطعه(ها)، گیاه سیبزمینی رشد میکند و از کدام قطعه(ها) رشد نمیکند؟ چه استدلالی برای این پیشبینی دارید؟
پیشبینی:
لیوان شماره ۱: مناسبترین رشد را خواهد داشت؛ زیرا جوانه، آب، نور و ماده غذایی ذخیرهشده در سیبزمینی را در اختیار دارد.
لیوان شماره ۲: در آغاز میتواند جوانه بزند و رشد کند؛ زیرا آب و مواد غذایی ذخیرهشده دارد، اما به علت نبود نور، ساقهها معمولاً کمرنگ یا زرد، باریک و ضعیف میشوند و رشد طبیعی ادامه پیدا نمیکند.
لیوان شماره ۳: به علت نرسیدن آب پس از کاشت، رشد آن بسیار محدود میشود یا پس از مدتی متوقف میشود.
لیوان شماره ۴: به علت برداشته شدن بخش خوراکی و ذخیره غذایی سیبزمینی، جوانه برای شروع رشد غذای ذخیرهشده بسیار کمتری دارد؛ بنابراین رشد آن بسیار کم است یا ممکن است رشد قابل توجهی نداشته باشد.
استدلال: این آزمایش نشان میدهد رشد گیاه فقط تحت تأثیر ژن نیست و عوامل محیطی مانند آب، نور و مواد غذایی نیز در آن نقش دارند.
ت) به مدت دو هفته هر روز لیوانها را مشاهده کنید و مشاهدات خود را در جدولی بنویسید. نتیجهٔ آزمایش را در کلاس گزارش کنید. آیا نتیجه آزمایش، پیشبینی شما را تأیید میکند؟
نمونه نتیجه مورد انتظار:
| لیوان |
مشاهده مورد انتظار |
| ۱ |
رشد بهتر، ساقه سبز و نسبتاً طبیعی |
| ۲ |
جوانهزنی اولیه، ولی ساقه کمرنگ، زرد و ضعیف به علت نبود نور |
| ۳ |
رشد کم یا توقف رشد به علت کمبود آب |
| ۴ |
رشد بسیار کم به علت کاهش شدید ذخیره غذایی قطعه سیبزمینی |
توجه: چون این یک آزمایش واقعی است، جدول اصلی باید با مشاهده روزانه خود دانشآموز طی دو هفته تکمیل شود. میزان رشد ممکن است با توجه به اندازه قطعه سیبزمینی، دما، مقدار آب، شدت نور و شرایط خاک کمی متفاوت باشد.
جواب سوال صفحه ۶۰ علوم هشتم
در بسیاری از صفات، ژن تنها عامل تعیینکننده در شکلگیری جانداران نیست؛ بلکه عوامل محیطی نیز مهماند؛ مثلاً خطر سکتهٔ قلبی در بعضی افراد بهعلت ژنهایی که دارند از دیگران بیشتر است. این افراد اگر تغذیهٔ 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؟
پاسخ بر اساس نمونههای کتاب:
۱- رنگ گل: رنگ بعضی گلها در خاکهای متفاوت تغییر میکند.
۲- رشد و ظاهر جانور: دو جانور با وراثت یکسان اگر تغذیه متفاوتی داشته باشند، ممکن است رشد و ظاهر متفاوتی پیدا کنند؛ مانند موشهای نشاندادهشده در شکل کتاب که غذای یکی فاقد یکی از ویتامینهای گروه B است.
۳- رنگ موی خرگوش: در خرگوش نشاندادهشده، دمای پوست بر رنگ موی جدید اثر دارد؛ سرد کردن بخشی از پوست باعث رشد موهای سیاه در همان قسمت میشود.
۴- رشد انسان: ژنتیک در قد و رشد بدن نقش دارد، اما عواملی مانند تغذیه و سلامت نیز بر مقدار رشد اثر میگذارند.
جواب فعالیت صفحه ۶۱ علوم هشتم
فرض کنید دانش، مهارت و امکانات مورد نیاز را برای دستکاری دِنا 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.
نمونه پاسخ: اگر دانش و امکانات لازم را داشتم، تلاش میکردم از تغییر ژنها برای کارهای مفید و ایمن استفاده کنم؛ برای مثال:
۱- تولید گیاهانی مقاومتر به خشکی و شوری با هدف کاهش مصرف آب.
۲- تولید محصولاتی مقاومتر در برابر بعضی آفتها و بیماریهای گیاهی.
۳- افزایش مقدار بعضی مواد مغذی در محصولات غذایی.
۴- استفاده از روشهای ژنی برای کمک به درمان بعضی بیماریهای ارثی.
۵- تولید جاندارانی که بتوانند مواد مفیدی مانند دارو یا پروتئینهای مورد نیاز انسان را تولید کنند.
هدف: کمک به سلامت انسان، افزایش امنیت غذایی و کاهش آسیب به محیطزیست؛ البته هر تغییر ژنی باید پس از بررسی علمی دقیق از نظر ایمنی و پیامدهای احتمالی انجام شود.
جواب فکر کنید صفحه ۶۲ علوم هشتم
ژن ماهی در گوجه فرنگی!
سالها پیش گروهی از پژوهشگران، نوعی بوتهٔ گوجه فرنگی تولید کردند که دارای ژن مربوط به صفت مقاومت در برابر سرما بود. این ژن از نوعی ماهی آب سرد بهدست آمده بود. گوجه فرنگیهایی که به این طریق تولید شده بودند، مقاومت بیشتری در برابر سرما داشتند. بهنظر شما چگونه ژن مربوط به مقاومت در برابر سرما، سبب ایجاد این ویژگی میشود؟
پاسخ: ژنها دارای
اطلاعات و دستورهایی برای ساخت پروتئینها هستند. ژن مربوط به مقاومت در برابر سرما پس از قرار گرفتن در دِنای یاختههای گوجهفرنگی، دستور ساخت پروتئینی را در اختیار یاخته قرار میدهد که به مقاومت بیشتر گیاه در برابر سرما کمک میکند.
بنابراین انتقال یک ژن میتواند باعث شود جاندار گیرنده پروتئین جدیدی بسازد و صفت جدیدی نشان دهد.
جواب اطلاعات جمع آوری کنید صفحه ۶۲ علوم هشتم
با مراجعه به منابع معتبر درباره فایدهها و ضررهای احتمالی تغییر در ژنهای جانداران، اطلاعاتی جمعآوری کنید و در کلاس ارائه دهید.
| فایدههای احتمالی |
ضررها و نگرانیهای احتمالی |
• تولید داروها و پروتئینهایی مانند انسولین انسانی
• تولید گیاهان مقاوم به بعضی آفتها، بیماریها، خشکی یا سرما
• افزایش ارزش غذایی بعضی محصولات
• کمک به درمان برخی بیماریهای ژنی
• افزایش مقدار یا کیفیت بعضی محصولات کشاورزی |
• احتمال بروز اثرهای ناخواسته در جاندار تغییر یافته
• انتقال بعضی ژنها به جانداران دیگر در محیط
• اثر احتمالی بر تنوع زیستی و روابط بین جانداران
• احتمال ایجاد مقاومت در بعضی آفتها یا علفهای هرز
• نگرانیهای اخلاقی، اجتماعی و اقتصادی درباره بعضی کاربردها |
جواب سوالات صفحه ۶۳ علوم هشتم
زندگی همهٔ جانوران از یک یاخته آغاز شده است (شکل ۹). چگونه از یک یاخته، جانداری مانند انسان با هزاران میلیارد یاخته بهوجود میآید؟
پاسخ: یاخته اولیه بارها و بارها تقسیم میشود. در نتیجه تعداد یاختهها به تدریج افزایش مییابد. با ادامه تقسیمها، رشد و تخصصی شدن یاختهها، بافتها و اندامهای مختلف بدن شکل میگیرند و جاندار کامل به وجود میآید.
میدانید که یاختهها تقسیم میشوند. نوعی تقسیم یاختهای در سراسر عمر انجام میگیرد که سبب رشد و بازسازی بافتهای آسیبدیدهٔ بدن میشود. قبل از این تقسیم، مقدار دِنا دو برابر میشود. دِنا در این حالت به شکل کلافی نخ مانند، درمیآید (شکل ۱۰). در این نوع تقسیم که به آن رشتمان (میتوز) میگویند از یک یاخته، دو یاختهٔ یکسان بهوجود میآید (شکل ۱۱). آیا در رشتمان تعداد فامتنها تغییر میکند؟
پاسخ: خیر. در تقسیم رشتمان، تعداد فامتنهای یاختههای حاصل با یاخته اولیه
یکسان باقی میماند.
دِنا پیش از تقسیم دو برابر میشود تا هنگام تقسیم، هر یک از دو یاخته جدید مجموعه کاملی از اطلاعات ژنتیکی و همان تعداد فامتن را دریافت کند.
جواب فعالیت صفحه ۶۳ علوم هشتم
بهطور گروهی با استفاده از موادی مانند نخ، سیم یا خمیر بازی مدل سادهای از تقسیم رشتمان بسازید.
راهنمای ساخت مدل:
۱- ابتدا یک یاخته را با یک دایره یا شکل مناسب نمایش دهید و تعدادی فامتن با نخ، سیم یا خمیر بازی درون آن قرار دهید.
۲- مرحله دو برابر شدن دِنا را نشان دهید؛ به گونهای که از هر فامتن یک نسخه مشابه ایجاد شود.
۳- نسخههای مشابه را به دو سمت یاخته منتقل کنید.
۴- یاخته را به دو بخش تقسیم کنید.
۵- در پایان باید دو یاخته ایجاد شود که هر دو تعداد و نوع یکسانی از فامتنها داشته باشند.
جواب سوالات صفحه ۶۴ علوم هشتم
عوامل محیطی متفاوتی در ایجاد سرطان نقش دارند. خطر سرطانزایی 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؟
پاسخ: از عوامل شناختهشدهای که میتوانند احتمال بعضی سرطانها را افزایش دهند میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
• دخانیات و دود سیگار
• پرتو فرابنفش شدید و طولانیمدت خورشید
• بعضی پرتوهای یونساز
• مصرف نوشیدنیهای الکلی
• بعضی عفونتها و ویروسها
• تماس شغلی با بعضی مواد سرطانزا مانند آزبست و بنزن
• آلودگی هوا
جواب گفت و گو کنید صفحه ۶۴ علوم هشتم
در سال گذشته با انواعی از سوختهای غیرفسیلی آشنا شدید. نظر خود را دربارهٔ جملهٔ زیر بیان کنید:
«سرمایهگذاری در تولید انرژیهای نو و تجدیدپذیر بهصرفهتر است».
پاسخ: سرمایهگذاری در انرژیهای تجدیدپذیر مانند
انرژی خورشیدی و بادی میتواند در بلندمدت سودمند باشد؛ زیرا منابع آنها تجدیدپذیر است و هنگام تولید انرژی، آلودگی هوای کمتری نسبت به سوختهای فسیلی ایجاد میکنند.
کاهش مصرف سوختهای فسیلی همچنین باعث کاهش تولید برخی آلایندههای زیانآور برای سلامت انسان و محیطزیست میشود. البته هزینه و مناسب بودن هر نوع انرژی به شرایط منطقه و فناوری مورد استفاده نیز بستگی دارد.
جواب فعالیت صفحه ۶۴ علوم هشتم
تغذیهٔ سالم در پیشگیری از سرطان مؤثر است. در دو گروه با مراجعه به منابع علمی معتبر دربارهٔ موارد زیر اطلاعاتی جمعآوری 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.
| گروه الف؛ مواردی که میتوانند احتمال سرطان را افزایش دهند |
گروه ب؛ تغذیهای که در کاهش خطر سرطان نقش دارد |
• مصرف زیاد گوشتهای فرآوریشده مانند سوسیس و کالباس
• زیادهروی در مصرف گوشت قرمز
• مصرف نوشیدنیهای الکلی
• مصرف زیاد غذاهای بسیار شور و نمکسود
• مصرف زیاد غذاهای پرانرژی و افزایش بیش از حد وزن بدن
• مصرف مداوم نوشیدنیهای بسیار داغ |
• مصرف متنوع میوهها و سبزیها
• استفاده از غلات کامل و حبوبات و دریافت فیبر کافی
• حفظ وزن مناسب با تغذیه متعادل و فعالیت بدنی
• محدود کردن گوشتهای فرآوریشده و زیادهروی نکردن در گوشت قرمز
• پرهیز از نوشیدنیهای الکلی
• انتخاب غذاهای متنوع و متعادل به جای مصرف زیاد خوراکیهای پرچرب و پرقند |
نکته مهم فصل: صفات جانداران فقط نتیجه فعالیت ژنها نیستند. در بسیاری از ویژگیها، ژن و محیط با یکدیگر اثر میگذارند. ژنها بخشی از دِنا و حامل اطلاعات لازم برای ساخت پروتئینها هستند و با انتقال ژن میتوان بعضی صفات جدید را در جانداران ایجاد کرد.
جمعبندی فصل هفتم علوم هشتم: صفات ارثی از نسلی به نسل دیگر منتقل میشوند و عامل اصلی انتقال اطلاعات مربوط به آنها ژن است. ژن بخشی از دِناست و دِنا در یاخته به صورت فامتن سازماندهی میشود. تعداد فامتنهای هر گونه مشخص است و به بزرگی یا کوچکی جاندار ارتباط ندارد. محیط نیز میتواند بر چگونگی ظاهر شدن بسیاری از صفات اثر بگذارد. دانشمندان با انتقال ژن میان جانداران میتوانند صفات جدیدی ایجاد کنند و از این فناوری در پزشکی و کشاورزی استفاده کنند. تقسیم رشتمان نیز باعث افزایش تعداد یاختهها، رشد و ترمیم بافتها میشود؛ اما تقسیم کنترلنشده یاختهها میتواند تودههای سرطانی ایجاد کند.
