Bioinformatica:
Leven in de computer

Het humane genoom

Het humane genoom bestaat uit 3 miljard basen (A, C, T, en G) en de mens heeft zo’n 20.000. Dankzij genomics onderzoek is er veel meer bekend over de functie en structuur van de genen en hun eiwitproducten. Daarnaast zijn nieuwe experimenten mogelijk geworden waarbij niet langer één gen of één molecuul centraal staat, maar het geheel van erfelijke informatie (het genoom) van de mens en andere organismen onderzocht wordt. Gezien de enorme omvang in gegevens is de computer onmisbaar geworden om al deze complexe data over genen, eiwitten en hun functies op te slaan en te analyseren. Dit is het domein van de bioinformatica.  Via het internet zijn enorm grote databanken met genomics informatie vrij toegankelijk. Door slim gebruik van software en rekenmethoden worden er bijvoorbeeld nieuwe verbanden ontdekt tussen bepaalde genen en mogelijke ziektebeelden die ontstaan als er iets fout is in het bijbehorende eiwit. Naast een (moleculair) genetische insteek, kan bioinformatica ook gebruikt worden om substraat/enzym binding te verklaren door middel van modellen die de bindingsplek van het substraat (met interacties) visualiseren.

DNA lab Bioinformatica, leven in de computer

Omdat bioinformatica vaak niet expliciet behandeld wordt in de klas en de leerlingen niet bekend zijn met het  vakgebied, wil het Nijmeegs DNA lab de brug slaan tussen alle genomics data, de computer, en de onderzoeksvragen die hiermee beantwoord kunenn worden. De principes om het practicum goed te begrijpen zijn daarnaast onderdeel van het CE/SE curriculum op middelbare scholen (HAVO/VWO). Het Nijmeegse DNA lab ‘Leven in de computer’ bestaat uit twee varianten: variant B (Biologie) getiteld “Zicht en zicht verliezen” en variant C (Chemie) getiteld “Vliegveldmoord”). Beide practica zijn geschikt voor 5HAVO en 5/6 VWO. Wij adviseren alleen te boeken voor 4HAVO/VWO wanneer leerlingen meer verdieping zoeken. Tot slot is het van belang dat de leerlingen scheikunde in hun pakket hebben als de C-variant geboekt wordt. Voor de B-variant is dit minder van belang. 

C-variant: Vliegveldmoord

Tijdens dit practicum stappen de leerlingen in de wereld van CSI (crime-scene-investigators)! Ze vormen per koppel van twee leerlingen een onderzoeksteam dat een aantal verdachte eiwitten moet onderzoeken die zijn gevonden bij een moordzaak. Ze zoeken hiervoor in de databanken met eiwit volgordes (BLAST’en in Swissprot) die onmisbaar zijn voor het genomics onderzoek. Daarna gaan ze kijken naar de 3D-structuur van het giftige eiwit en naar mogelijke interacties van dat eiwit met een tegengif. Hierbij wordt ingegaan op de moleculaire principes achter enzym/substraat binding. Ze kunnen zelf op het scherm met deze 3D structuur-experimenteren (roteren, inzoomen, kleuren etc.). Hiervoor wordt het programma Yasara gebruikt.

B-variant: Zien en zicht verliezen

In de B-variant van het bioinformatica practicum wordt dieper ingegaan op het gevolg van mutaties in het DNA op de structuur/functie van een eiwit. De opzet is een praktische case opdracht waarin toekomstige ouders willen weten of hun kindje zicht verlies zal hebben. Er wordt ‘van groot naar klein’ ingegaan op het zicht/de ogen, vanaf de basale fysiologie van het oog tot eiwitten met een belangrijke rol in zicht. De leerlingen gaan mutaties in het DNA doorvoeren die leiden tot een gealtereerde versie van het eiwit. Ze kunnen vervolgens met Yasara op moleculair niveau het ‘zieke’ en ‘gezonde’ eiwit vergelijken en zo ook eventueel verklaren waarom er functieverlies optreedt.

Kosten

Doe-Het-Zelf variant: gratis (zowel B- als C-variant)
Een student-assistent komt naar uw school en geeft het practicum met hulp van de docent. Het practicum wordt gedaan op laptops of computers van de school zelf.
Laptopvariant (alleen C-variant): €250,- voor één klas per dag, en €350,- voor twee klassen op dezelfde dag. Het practicum wordt verzorgd door twee student-assistenten die laptops mee naar uw school brengen.

Noot:  Alle practicum materialen (inclusief docentenhandleiding) zijn vrij beschikbaar via www.bioinformaticaindeklas.nl (Nederlands) en www.bioinformaticsatschool.eu (Engels) zodat docenten het practicum geheel zelfstandig kunnen geven in de klas.

Bedoeld voor

Dit DNA-lab is bedoeld voor biologie en scheikunde leerlingen van de bovenbouw havo en vwo. Het lab gaat voornamelijk uit van kennis/attitude die de meeste leerlingen in 5HAVO/VWO en 6VWO hebben. Mocht u een erg gemotiveerde 4V klas hebben (of een talenten/verdiepingsklas oid) zijn die natuurlijk zeer welkom!
Nota bene: bij het laptop practicum wordt alle benodigde computerapparatuur door het team van de Reizende DNA-labs meegebracht en de leerlingen zitten in koppels van twee achter een laptop. Er is dus geen noodzaak voor het reserveren van het eigen computerlokaal van de school!

Voorwaarden
Let op: de voorwaarden verschillen per DNA-lab! De voorwaarden van dit lab vindt u onderaan het betreffende inschrijfformulier. Lees deze goed door voordat u een practicum boekt.

Dutch Techcentre for Life Sciences
Dit Reizend DNA-lab wordt verzorgd door studenten van de Radboud Universiteit Nijmegen namens het Dutch Techcentre for Life Sciences (DTL) en Radboudumc.