Bioinformatika az oktatásban

Természettudomány tanítása korszerűen és vonzóanNemzetközi szeminárium2011. augusztus 23.-25.ELTE/ Info Park Alapítvány

József ÉvaBolyai 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 számítógépetMert könnyen és logikusan fel lehet építeni bonyolultnak

tűnő dolgokatMert 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 → genomszekvenálásokStatisztikai elemzések, génkeresés, intron/exon térképezés.Nukleinsav (genom, mRNS), fehérje adatbázisok összeállításaHasonlóság alapú keresések az adatbázisokbanFilogenetikai törzsfák felállítása

A fajok eredeteA világ első filogenetikai

törzsfája Darwin kézirataibanHiányosságai:

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

SzekvenciaillesztésSzekvenciaillesztés („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 adatbázis használata

- 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...?

Bővebben a vizsgált génről

Az Appendix Természettudományos Diákkör

  A foglalkozás témája Időpont

1. Klasszikus humángenetika- kromoszómák és gének2011.

február

2.

Hogyan öröklődnek tulajdonságaink?- matematikai

modellek a monohibridizáció, polihibridizáció,

poliallélia, poligénia, episztázis esetében

2011.

február

3.A rokonházasságok genetikai következményei-

esettanulmányok

2011.

március

4. Férfiasság és nőiesség genetikai háttere2011.

március

5.Geneious program www.geneious.org megismerése,

szekvenciaillesztés és evolúció

2011.

április

Az Appendix Természettudományos Diákkör

6. Bioinformatika papírral és ceruzával- az ember evolúciós

törzsfája

2011.

április

7.

Bioinformatikai adatbázisok felkutatása - az emberi

változatosság, SNPs fogalma, a www.ensembl.org

adatbázis megismerése és felhasználása

2011.

május

8.

Fehérjemodellezés számítógépen - nanotechnológia

alkalmazása a biológiában, www.uniprot.org weboldal

bemutatása

2011.

május

9. Génhalászat- DNS azonosítás az osztályban2011.

június

10.Felismersz egy rák mutációt?-A DNS szekvenálás

szimulálása, a www.cosmic.org weboldal megismerése

2011.

június

A diákköri munka

Magyar Tannyelvű Középiskolák Országos Tantárgyversenye Mindentudás Iskolája

Előadások

Diákmunkák a bioinformatikai adatbázisok felhasználásával, elért eredmények

2010- Bartha Noémi Eszter:

Beltenyésztés a XXI. században? TUDEK I díjTUDOK I díj Innovációs verseny: a

legjobb külföldi versenyző2011- Germán Salló Zsófia,

Kelemen Krisztina: Különbözünk, de miért?TUDEK I díjTUDOK 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

KöszönetnyilvánításAz EMBL Heidelberg/EBI Hinxton

munkacsoportjánakProf. Dr. Somogyi Péter oxfordi profeszornakDr. Hantz Péter kutatónak

Köszönöm a figyelmet!