bioinformatica: leven in de computer. inleidende les binnenkort is er een computerpracticum van...
TRANSCRIPT
Bioinformatica:Leven in de computer
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
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.
Eiwitsynthese (3 min.)
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!
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:
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:
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:
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:
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.
Voorbeeld 1:Voorbeeld 1:Het vogelbekdierHet vogelbekdier
Snavel
Gifklieren
Zogen
Legt eieren
Een mengelmoes
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
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)
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
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
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.
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
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!