Bioinformatika az oktatásban

Az előadások a következő témára: "Bioinformatika az oktatásban"— Előadás másolata:

1 Bioinformatika az oktatásban
Természettudomány tanítása korszerűen és vonzóan Nemzetközi szeminárium 2011. augusztus ELTE/ Info Park Alapítvány József Éva Bolyai Farkas Elméleti Líceum Marosvásárhely

2 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

3 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

4 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

5 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

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

7 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.

8 A www.geneious.org adatbázis használata

9 - belépés az adatbázisba - a szekvenciaillesztés kiválasztása

10 -a kívánt szekvenciák kiválasztása

11 - a kívánt szekvenciák összehasonlítása

12 - az evolúciós törzsfa felállítása a szekvenciaillesztés alapján

13 - az evolúciós törzsfa

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

15 Bővebben a vizsgált génről

16 Az Appendix Természettudományos Diákkör
A foglalkozás témája Időpont 1. Klasszikus humángenetika- kromoszómák és gének 2011. február 2. Hogyan öröklődnek tulajdonságaink?- matematikai modellek a monohibridizáció, polihibridizáció, poliallélia, poligénia, episztázis esetében 3. A rokonházasságok genetikai következményei-esettanulmányok 2011. március 4. Férfiasság és nőiesség genetikai háttere 5. Geneious program megismerése, szekvenciaillesztés és evolúció 2011. április

17 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 adatbázis megismerése és felhasználása május 8. Fehérjemodellezés számítógépen - nanotechnológia alkalmazása a biológiában, weboldal bemutatása 9. Génhalászat- DNS azonosítás az osztályban június 10. Felismersz egy rák mutációt?-A DNS szekvenálás szimulálása, a weboldal megismerése

18 A diákköri munka

19 Előadások Magyar Tannyelvű Középiskolák Országos Tantárgyversenye
Mindentudás Iskolája

20 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? TUDOK Nagydíj

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

22

23

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

25 Köszönöm a figyelmet!