Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van...

19
Bioinformatica : Leven in de computer

Transcript of Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van...

Page 1: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Bioinformatica:Leven in de computer

Page 2: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Inleidende lesBinnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica.

Deze les is noodzakelijk om voorbereid te worden in de bioinformatica.

Inhoud van deze les:1.Opfrissen moleculaire kennis2.Een aantal voorbeelden van de bioinformatica in de praktijk.

Benodigdheden: •Pen of potlood•Antwoordblad -inleidende les-•BINAS of BioData

Page 3: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

InzoomenVan organisme naar molecuul

In (bijna) iedere cel zit DNA

DNA is het bouwplan voor een eiwit

De vorm en functie van eiwitten zijn verantwoordelijk voor de functie van organellen en cellen

De cellen bepalen hoe het weefsel werkt, hoe het orgaan functioneert en uiteindelijk hoe het hele organisme leeft.

Page 4: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Eiwitsynthese (3 min.)

Page 5: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Aminozuren en eiwitten

TACGCCATACGACGGACCGACGACCCA

AUGCGGUAUGCUGCCUGGCUGGGUUGA

Hoe heten de processen die met pijlen staan aangegeven?Wat zijn de namen van deze aminozuren?

Wat is de één-letter code van de gevonden aminozuren?UGA is een stopcodon, hoe werkt een stopcodon?

Klik nogmaals voor de antwoorden

Methionine (start), arginine, tyrosine, alanine, alanine, tryptofaan, leucine, glycineM R Y A A W L G

Er bestaat geen tRNA die past op UGA, de ketting aminozuren wordt hierdoor onderbroken.

DNA

RNA

aminozuren

……….

……….

transcriptie

translatie

Pak je antwoordblad erbij!

Page 6: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Invloeden op niveau

Een organisme wordt blootgesteld aan veel UV-straling

Organisme Wat gebeurt er met een organisme bij veel UV-straling?Een organisme kan (huid)kanker krijgen.

Cel Wat gebeurt er met een cel bij veel UV-straling?In pigmentcellen wordt pigment aangemaakt, bij andere cellen gebeurt weinig.

DNA Wat gebeurt er met het DNA bij veel UV-straling?Er treden mutaties in het DNA op.

Eiwit Wat gebeurt er met een eiwit bij veel UV-straling?Straling doet op zich niets met bestaande eiwitten, maar door het gemuteerde DNA worden nieuwe eiwitten verkeerd gevormd.

Vul het schema op het antwoordenblad in. Er mogen vakken leeg blijven.

Een voorbeeld voor de eerste kolom:

Page 7: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Invloeden op niveau

Een levercel deelt

Organisme Een organisme heeft meer levercellen.

Cel Een cel deelt (verdeelt organellen en legt DNA in juiste positie).

DNA Het DNA verdubbelt zich.

Eiwit Er gebeurt niets met de eiwitten zelf.

Antwoorden van de tweede kolom:

Page 8: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Invloeden op niveau

Het DNA muteert in een niet-coderend gedeelte

Organisme -

Cel -

DNA Het DNA heeft een andere volgorde van basen dan voorheen.

Eiwit -

Antwoorden van de derde kolom:

Page 9: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Invloeden op niveau

Één eiwitmolecuul is verkeerd gevouwen

Organisme Met een organisme gebeurt niet zo veel.

Cel Afhankelijk van de functie van het oorspronkelijke eiwit, verandert er iets aan de cel. Een verkeerde vouwing in een structuureiwit kan bijvoorbeeld een misvormde cel opleveren.

DNA Er verandert niets aan het DNA, wel kan de oorzaak van de verkeerde vouwing in het DNA liggen. Door een mutatie bijvoorbeeld.

Eiwit Door de verkeerde vouwing kan de functie van het eiwit verloren gaan.

Antwoorden van de vierde kolom:

Page 10: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Wat is bioinformatica?Schrijf termen die te maken hebben met bioinformatica op het bord.

Nu volgen twee voorbeelden van bioinformatica. Aan het einde van de les worden de opgeschreven termen

nogmaals bekeken.

Page 11: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Voorbeeld 1:Voorbeeld 1:Het vogelbekdierHet vogelbekdier

Page 13: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Ook genetische mengelmoes

ACGTGCATCGATCAACGCTACGCCCTAGCTGACTACGATTTCAGACTAGCTACGCTAGCTAGCTAGCTAGGCTTAGCTAAATCGCACATACTGCTACATATCGATACCATAGGATACAGATACAGATATAGAAATAGACACAGAGGGATAGACAGAGAGATATATAGAG

DNA-volgorde met genen:De genen coderen voor verschillende eigenschappen van het vogelbekdier:

Componenten van het vogelbekdiergif komen overeen met slangengif

De voortplanting wordt bepaald door genen van reptielen én zoogdieren

Bestanddelen van de melk zijn hetzelfde als mensen-moedermelk

Page 14: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Evolutionair gezien

Stamboom vanaf Amniotesaangepast in 2008

Warren, W. et al. Genome analysis of the platypus reveals unique signatures of evolution Nature 453, 175-184 (2008)

Page 15: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Voorbeeld 2:Voorbeeld 2:Ataxie van FriedriechAtaxie van Friedriech

Symptomen:Spierzwakte in armen en benen Coördinatieproblemen Beperkt gezichtsvermogen Gehoorverlies Onduidelijke spraak

Symptomen:Spierzwakte in armen en benen Coördinatieproblemen Beperkt gezichtsvermogen Gehoorverlies Onduidelijke spraak

OngeneeslijkOngeneeslijk

Erfelijk!Erfelijk!

Mutatie in het eiwit

frataxinefrataxineMutatie in het eiwit

frataxinefrataxine

SpierziekteSpierziekte

Page 16: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

FrataxineFrataxine is een eiwit dat betrokken is bij de verwijdering van ijzerionen (giftig!) rond de mitochondriën in het cytoplasma.

Zonder frataxine worden de zenuw- en spiercellen aangetast.

Gevolg: ruggenmerg wordt steeds dunner (degeneratie)

Gevolg: slecht evenwicht, slappe armen en benen, vaak dingen laten vallen, slechte hand-oog-coördinatie

Page 17: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

DNA-alignmentHet gen dat codeert voor het eiwit frataxine bij Friedreich’s ataxie patiënten bevat heel veel repetities van de basen GAA:

GAAGAAGAAGAAGAAGAAGAA

Bij het gezonde gen frataxine, wordt GAA slechts 5-30 keer herhaald.Meer herhalingen leiden geleidelijk tot uitschakelen van het gen.

GAA x 70 tot 1000

Met behulp van deze ontdekking (2006), worden specifieke medicijnen Met behulp van deze ontdekking (2006), worden specifieke medicijnen ontwikkeld! Klinische studies zijn nu gaande.ontwikkeld! Klinische studies zijn nu gaande.

Page 18: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

Andere toepassingen van bioinformaticaKennis van sterolen helpt bij het maken van cholesterolverlagende boter

Met hulp van DNAvolgordes kunnen diagnostische tests

worden uitgevoerd

Enzymen die bij lage temperaturen actief zijn maken wasmiddelen beter

Selectie op genen vergemakkelijkt

plantenveredeling

BioinformaticaBioinformatica

Page 19: Bioinformatica: Leven in de computer. Inleidende les Binnenkort is er een computerpracticum van Nijmeegse student(en) over bioinformatica. Deze les is.

AfsluitingKijk nogmaals naar de termen op het bord.

Welke termen kunnen worden weggehaald?

En kunnen nieuwe termen worden toegevoed?

Tijdens het practicum kun je zelf aan de slag met bioinformatica!Tijdens het practicum kun je zelf aan de slag met bioinformatica!