Bioinformatika az oktatásban

Term észettudomány tanítása korszerűen és vonzóan Nemzetközi szeminárium 2011. augusztus 23.-25.

ELTE/ Info Park Alap ítvány József Éva Bolyai Farkas Elméleti Líceum Marosvásárhely

Miért használjunk a bioinformatikai adatbázisokat az oktatásban?

 Mert a molekuláris genetika nagyon elvont, nehezen érzékelhető, „látható” a diákok számára  Mert a diákok szeretik, ha az elvont dolgokat nem csak észérvekkel, hanem képekkel, ábrákkal, általuk is használható programokkal támasztjuk alá  Mert diákjaink kiválóan használják a számítógépet  Mert könnyen és logikusan fel lehet építeni bonyolultnak tűnő dolgokat  Mert végre megértik és „látják” az emberi kromoszómák, az emberi genom szerkezetét és összefüggésbe tudják hozni az ember evolúciójával valamint emberi betegségekkel

Mivel foglalkozik a bioinformatika?

 Nukleinsav szekvenciák illesztése → genomszekvenálások  Statisztikai elemzések, génkeresés, intron/exon térképezés.

 Nukleinsav (genom, mRNS), fehérje adatbázisok összeállítása  Hasonlóság alapú keresések az adatbázisokban  Filogenetikai törzsfák felállítása

A fajok eredete

 A világ első filogenetikai törzsfája Darwin kézirataiban  Hiányosságai:  Darwin semmit sem tudott a genetikáról  Darwin úgy tekintette, hogy a szülők tulajdonságai összekeverednek az utódokban  Néhány generáció után a különbségek összemosódnak

DNS alapú törzsfák előnyei

   Minden szervezetben megtalálható a genetikai anyag DNS vagy RNS formájában A molekuláris információ független az evolúciótól, így olyan élőlények is vizsgálhatók, amiknek nincs evolúciós múltjuk pl. HIV A DNS alapú törzsfák alkalmasak statisztikai felmérésekre, objektív összehasonlításra

Szekvenciaillesztés

 Szekvenciaillesztés („alignment”): két vagy több nukleotid- vagy aminosav-szekvencia olyan elrendezése, amely megmutatja, hogy az összehasonlított szekvenciák hol hasonlítanak,illetve hol különböznek egymástól .

http://scidiv.bellevuecollege.edu/gb/bio_ 199/biology199dnaalignment.html

Filogenetikai analízisek kapcsolata a szekvenciaillesztéssel  A szekvenciaillesztés meghatározza az illesztett szekvenciák közötti azonosság, illetve eltérés mértékét.

 Hasonló szekvenciák esetén a különböző fajokból származó szekvenciák közötti eltérések a fajok független evolúciós múltja során gyűjtött mutációk eredményei.

 A mutációk száma, vagyis a szekvenciaeltérés foka ezért megfeleltethető a két faj közti evolúciós távolsággal: minél régebben vált el egymástól két faj, annál nagyobb lesz a szekvenciaeltérés.

 Az optimális illesztés minimalizálja a fán a mutációs lépések számát.

A www.geneious.org

használata adatbázis

belépés az adatbázisba a szekvenciaillesztés kiválasztása

a kívánt szekvenciák kiválasztása

a kívánt szekvenciák összehasonlítása

az evolúciós törzsfa felállítása a szekvenciaillesztés alapján

az evolúciós törzsfa

Lehet, hogy ön mégis rokona a majomnak...?

B ővebben a vizsgált génről

Az Appendix Természettudományos Diákkör A foglalkozás témája 1. Klasszikus humángenetika- kromoszómák és gének Időpont 2011. február 3.

Hogyan öröklődnek tulajdonságaink?- matematikai 2.

modellek a monohibridizáció, polihibridizáció, poliallélia, poligénia, episztázis esetében A rokonházasságok genetikai következményei esettanulmányok 4. Férfiasság és nőiesség genetikai háttere 5.

Geneious program www.geneious.org

szekvenciaillesztés és evolúció megismerése, 2011. február 2011.

március 2011. március 2011. április

Az Appendix Természettudományos Diákkör 6. Bioinformatika papírral és ceruzával- az ember evolúciós törzsfája Bioinformatikai adatbázisok felkutatása - az emberi 7.

változatosság, SNPs fogalma, a www.ensembl.org

adatbázis megismerése és felhasználása Fehérjemodellezés számítógépen - nanotechnológia 8.

alkalmazása a biológiában, www.uniprot.org

weboldal bemutatása 2011. április 2011. május 2011. május 9. Génhalászat- DNS azonosítás az osztályban

10.

Felismersz egy rák mutációt?-A DNS szekvenálás szimulálása, a www.cosmic.org

weboldal megismerése

2011.

június 2011.

június

A diákköri munka

Előadások

Magyar Tannyelvű Középiskolák Országos Tantárgyversenye Mindentudás Iskolája

Diákmunkák a bioinformatikai adatbázisok felhasználásával, elért eredmények   2010- Bartha Noémi Eszter: Beltenyésztés a XXI. században?

 TUDEK I díj   TUDOK I díj Innovációs verseny: a legjobb külföldi versenyző 2011  Germán Salló Zsófia, Kelemen Krisztina: Különbözünk, de miért?

TUDEK I díj  TUDOK Nagydíj

Diákmunkák a bioinformatikai adatbázisok felhasználásával, elért eredmények  2011- Ferencz Arnold Béla: A rák mint genetikai betegség  A magyar tannyelvű középiskolák Országos Tantárgyversenye, dícséret

www.appendix.co.cc

www.appendix.co.cc

Köszönetnyilvánítás

 Az EMBL Heidelberg/EBI Hinxton munkacsoportjának  Prof. Dr. Somogyi Péter oxfordi profeszornak  Dr. Hantz Péter kutatónak

Köszönöm a figyelmet!