Powerpointpresentatie

Bioinformatica:
Leven in de
computer
Inleidende les
Binnenkort 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 kennis
2. Een aantal voorbeelden van de
bioinformatica in de praktijk.
Benodigdheden:
• Pen of potlood
• Antwoordblad -inleidende les• BINAS of BioData
Inzoomen
Van organisme naar molecuul
De vorm en functie van
eiwitten zijn verantwoordelijk
voor de functie van
organellen en cellen
De cellen bepalen hoe het weefsel werkt,
DNA is het bouwplan
hoe het orgaan functioneert en uiteindelijk
voor een eiwit
hoe het hele organisme leeft.
In (bijna) iedere cel zit DNA
Eiwitsynthese (3 min.)
Aminozuren en eiwitten
Pak je antwoordblad erbij!
TACGCCATACGACGGACCGACGACCCA
DNA
AUGCGGUAUGCUGCCUGGCUGGGUUGA
RNA
……….
transcriptie
translatie
……….
aminozuren
MethionineHoe
(start),
arginine,
tyrosine,die
alanine,
alanine,
tryptofaan,
leucine, glycine
heten
de processen
met pijlen
staan
aangegeven?
M
R zijn deY namen A
W
L
G
Wat
van dezeAaminozuren?
Wat is de één-letter code van de gevonden aminozuren?
Er bestaat geen
diestopcodon,
past op UGA,
ketting
UGAtRNA
is een
hoe de
werkt
een aminozuren
stopcodon? wordt hierdoor
onderbroken.
Klik nogmaals voor de antwoorden
Invloeden op niveau
Vul het schema op het antwoordenblad in. Er mogen vakken leeg blijven.
Een voorbeeld voor de eerste kolom:
Een organisme wordt blootgesteld aan veel UV-straling
Organisme
Cel
DNA
Eiwit
Wat gebeurt er met een organisme bij veel UV-straling?
Een organisme kan (huid)kanker krijgen.
Wat gebeurt er met een cel bij veel UV-straling?
In pigmentcellen wordt pigment aangemaakt, bij andere
cellen gebeurt weinig.
Wat gebeurt er met het DNA bij veel UV-straling?
Er treden mutaties in het DNA op.
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.
Invloeden op niveau
Antwoorden van de tweede kolom:
Een levercel deelt
Organisme
Een organisme heeft meer levercellen.
Cel
DNA
Een cel deelt (verdeelt organellen en legt DNA in juiste
positie).
Het DNA verdubbelt zich.
Eiwit
Er gebeurt niets met de eiwitten zelf.
Invloeden op niveau
Antwoorden van de derde kolom:
Het DNA muteert in een niet-coderend gedeelte
Organisme
-
Cel
-
DNA
Het DNA heeft een andere volgorde van basen dan
voorheen.
-
Eiwit
Invloeden op niveau
Antwoorden van de vierde kolom:
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.
Er verandert niets aan het DNA, wel kan de oorzaak van
de verkeerde vouwing in het DNA liggen. Door een
mutatie bijvoorbeeld.
Door de verkeerde vouwing kan de functie van het eiwit
verloren gaan.
DNA
Eiwit
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:
Het vogelbekdier
Een mengelmoes
Snavel
Gifklieren
Zogen
Legt eieren
Ook genetische mengelmoes
DNA-volgorde
De
genen coderen
met genen:
voor verschillende eigenschappen van het vogelbekdier:
ACGTGCATCGATCAACGCTACGCCCTAGCTGACTACGATTTCAGACTAGCTACGCTAGCTAGCTAGCTAGGCTTAGCTAAATCGCACATACTGCTACATATCGATACCATAGGATACAGATACAGATATAGAAATAGACACAGAGGGATAGACAGAGAGATATATAGAG
Bestanddelen
van de melk
zijn hetzelfde
als mensenmoedermelk
Componenten
van het
vogelbekdiergif
komen overeen
met slangengif
De
voortplanting
wordt bepaald
door genen van
reptielen én
zoogdieren
Evolutionair gezien
Stamboom
vanaf Amniotes
aangepast in
2008
Warren, W. et al. Genome analysis of the platypus reveals unique signatures of evolution Nature 453, 175-184 (2008)
Symptomen:
Spierzwakte in armen en benen
Coördinatieproblemen
Beperkt gezichtsvermogen
Gehoorverlies
Onduidelijke spraak
Ongeneeslijk
Erfelijk!
Spierziekte
Mutatie in het eiwit
frataxine
Voorbeeld 2:
Ataxie van Friedriech
Frataxine
Frataxine is een eiwit dat betrokken is bij de verwijdering van ijzerionen
(giftig!) rond de mitochondriën in het cytoplasma.
Zonder frataxine worden de zenuwen spiercellen aangetast.
Gevolg: ruggenmerg wordt steeds
dunner (degeneratie)
Gevolg: slecht evenwicht, slappe
armen en benen, vaak dingen laten
vallen, slechte hand-oog-coördinatie
DNA-alignment
Het gen dat codeert voor het eiwit frataxine bij Friedreich’s ataxie patiënten
bevat heel veel repetities van de basen GAA:
GAAGAAGAAGAAGAAGAAGAA
GAA x 70 tot 1000
Bij het gezonde gen frataxine, wordt GAA slechts 5-30 keer herhaald.
Meer herhalingen leiden geleidelijk tot uitschakelen van het gen.
Met behulp van deze ontdekking (2006), worden specifieke medicijnen
ontwikkeld! Klinische studies zijn nu gaande.
Andere toepassingen van bioinformatica
Kennis van sterolen helpt
bij het maken van
cholesterolverlagende
boter
Met hulp van DNAvolgordes
kunnen diagnostische tests
worden uitgevoerd
Bioinformatica
Enzymen die bij lage
temperaturen actief zijn
maken wasmiddelen beter
Selectie op genen
vergemakkelijkt
plantenveredeling
Afsluiting
Kijk 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!