Reizend DNA-lab bioinformatica

Voorafgaand aan het uitvoeren van het biologiepracticum 'zien en zicht verliezen' of het scheikundepracticum 'vliegveldmoord' raden wij aan onze inleidende les door te nemen met jouw leerlingen. De les kan als klassikale les worden behandeld, maar ook als zelfstudie worden gebruikt. Een powerpoint is de rode draad van de les en kan gewoonweg worden gevolgd. De les zal starten met een korte opfris-opdracht over eiwitsynthese. Daarna volgt een opdracht over verschillende invloeden op organisatieniveaus van organisme tot eiwit. Tot slot geeft de powerpointpresentatie twee voorbeelden van onderzoek op het gebied van bioinformatica. 

Download de leerlingenhandleiding voor de inleidende les

Voor de overige benodigde bestanden kun je mailen naar nijmegen [at] dnalabs.nl (nijmegen[at]dnalabs[dot]nl). 

In de biologievariant van het bioinformatica practicum wordt dieper ingegaan op het gevolg van mutaties in het DNA op de structuur/functie van een eiwit. De opzet is een praktische case opdracht waarin toekomstige ouders willen weten of hun kindje zicht verlies zal hebben. Er wordt ‘van groot naar klein’ ingegaan op het zicht/de ogen, vanaf de basale fysiologie van het oog tot eiwitten met een belangrijke rol in zicht. De leerlingen gaan mutaties in het DNA doorvoeren die leiden tot een gealtereerde versie van het eiwit. Ze kunnen vervolgens met Yasara op moleculair niveau het ‘zieke’ en ‘gezonde’ eiwit vergelijken en zo ook eventueel verklaren waarom er functieverlies optreedt. 

Dit practicum duurt ongeveer 100 minuten. 

Klik hier om het practicum te starten

Download de leerlingenhandleiding voor het practicum Zien en zicht verliezen

Tijdens dit practicum stappen de leerlingen in de wereld van CSI (crime-scene-investigators)! Ze vormen per koppel van twee leerlingen een onderzoeksteam dat een aantal verdachte eiwitten moet onderzoeken die zijn gevonden bij een moordzaak. Ze zoeken hiervoor in de databanken met eiwit volgordes (BLAST’en in Swissprot) die onmisbaar zijn voor het genomics onderzoek. Daarna gaan ze kijken naar de 3D-structuur van het giftige eiwit en naar mogelijke interacties van dat eiwit met een tegengif. Hierbij wordt ingegaan op de moleculaire principes achter enzym/substraat binding. Ze kunnen zelf op het scherm met deze 3D structuur-experimenteren (roteren, inzoomen, kleuren etc.). Hiervoor wordt het programma Yasara gebruikt. 

Dit practicum duurt ongeveer 100 minuten. 

Klik hier om het practicum te starten 

Download de leerlingenhandleiding voor het practicum Vliegveldmoord

In het practicum CRISPR/Cas9 wordt dieper ingegaan op het gevolg van mutaties in het DNA op de structuur/ functie van een eiwitten hoe dit na te bootsen in een diermodel. Het practicum is geschikt voor 5/6 havo/vwo. De opzet is een casus waar onderzoekers een zebravismodel willen maken voor het Ushersyndroom, waarbij gen USH2A frequent gemuteerd is. CRISPR/Cas9 wordt uitgebreid behandeld, evenals termen als ‘DNA’, ‘RNA’, ‘eiwitten’ en ‘plasmide’.

Aansluiting vwo-curriculum:

• Subdomein B1. Eiwitsynthese
• C1.1 Genexpressie
• F1.1 DNA & F1.2 Mutatie

Dit practicum duurt ongeveer 100 minuten.

Klik hier om het practicum te starten

Download de leerlingenhandleiding voor het practicum CRISPR/Cas9

NAVIGENE is een navigatie-instrument ontwikkeld voor biologiedocenten in het voorgezet onderwijs door het Netherlands Bioinformatics Centre en het Freudenthal Instituut voor Didactiek van Wiskunde en Natuurwetenschappen. Bioinformatica is een onderzoeksveld waar onderzoek wordt gedaan aan DNA en eiwitten. Je kunt bioinformatica-tools en databanken gebruiken om authentiek onderzoek in jouw klas te halen. Daarnaast maakt het genetica-onderwijs tastbaarder en visueler, waarmee het begrip van DNA en eiwitten van jouw leerlingen zal worden vergroot.

Houd rekening met het volgende: NAVIGENE is en zal altijd in ontwikkeling zijn vanwege updates van tools, websites en nieuwe functies in bioinformaticabronnen. Dit betekent dat regelmatig een nieuwe versie zal worden geüpload.

Als je van plan bent de NAVIGENE te gebruiken, houd ons dan op de hoogte van jouw ervaringen via nijmegen [at] dnalabs.nl!

Download de handleiding van NAVIGENE (voor zowel leerlingen als docenten)

Deze les duurt 50 minuten.

Het practicum Risicoschatting gaat over de uitslag van een genetische test en de risico’s die hieraan verbonden zijn. De uitslag van een genetische test geeft resultaten in percentages of risico’s. De gebruiker van een test moet hier zelf de nodige nuance in aanbrengen. Toch kunnen de aanbieders van zo’n test behoorlijk overtuigend zijn. Tijdens de les kijken de leerlingen naar fragmenten uit een aflevering van Radar (AVROTROS) over genetisch testen. Aan de hand van rekensommen en voorbeelden leren leerlingen kritisch kijken naar de uitslag van een genetische test.

Download de handleiding van Risicoschattting (voor leerlingen)

De docentenhandleiding kun je opvragen door een mail te sturen naar nijmegen [at] dnalabs.nl (nijmegen[at]dnalabs[dot]nl).

Deze les duurt 50 minuten.

Het practicum Eiwitten visualiseren gaat over eiwitten en hun vorm en functie. Eiwitten hebben vele functies in het lichaam: transport, chemische omzettingen, structuur, regulatie en communicatie. Hoe kun je aan de vorm van een eiwit zien welke functie een eiwit heeft?

Alpha-Helices en Beta-sheets zijn onderdelen van de secundaire structuur. Waterstofbruggen, ionogene bindingen en andere atoominteracties vouwen een eiwit tot een bepaalde vorm. En verschillende eiwitten samen kunnen een complex vormen.
Met behulp een klein oefeneiwit leren leerlingen omgaan met 3D-modelling software (Yasara). Vervolgens bekijken ze hoe het eiwit hemoglobine in elkaar steekt en op welke manier dit eiwit haar functie vervult. Tot slot mogen leerlingen zelf een eiwit uitkiezen om nader te bekijken en te bepalen wat voor soort eiwit dit is.

Download de handleiding van Visualiseren van eiwitten (voor leerlingen)

De docentenhandleiding kun je opvragen door een mail te sturen naar nijmegen [at] dnalabs.nl (nijmegen[at]dnalabs[dot]nl).

Deze les duurt 30 minuten.

Het practicum Biobanking gaat over het koppelen van databanken. Bloedgroep, afwijkingen in het DNA of de uitslag van een allergie testje bij de huisarts; allemaal voorbeelden van biologische gegevens die kunnen worden opgeslagen in databanken. Voor verschillende doeleinden is dat heel handig. Een bloedtransfusie is sneller en succesvoller als het ziekenhuis weet welke bloedgroep de patiënt heeft. Een diagnose stellen op basis van een DNA-onderzoek kan zelfs gebeuren als de patiënt in het buitenland is.

In forensische databanken worden DNA-profielen gekoppeld aan daden, misdrijven in dit geval. Veel mensen staan achter deze koppeling van gegevens, een koppeling van nature met nurture. Maar als het medische databanken betreft, levert dat veel discussie op. Aanleg voor obesitas is te meten met behulp van de body mass index. De Albert Heijn kan voor alle bonuskaarthouders bijhouden wanneer wie welke boodschappen doet. Het koppelen van deze gegevens kan handig zijn voor zorgverzekeringsmaatschappijen.

Wat zijn de gevolgen van biobanking? Wat kan allemaal met deze gegevens gebeuren? Leerlingen krijgen een korte introductie op biobanking en de mogelijkheden hiervan. Met behulp van stellingen worden zij stap voor stap geleid door een meningsvormend proces over dit onderwerp.

Download de handleiding voor Biobanking (voor leerlingen)

De docentenhandleiding kun je opvragen door een mail te sturen naar nijmegen [at] dnalabs.nl (nijmegen[at]dnalabs[dot]nl).

Deze les duurt 40 minuten.

Zelf aan de slag als enzym? Het kan in de praktische module Tandenstokerase +! Met simpele en tot de verbeelding sprekende proefjes waarbij leerlingen samenwerken in teams, moeten overleggen, berekenen en tekenen wordt het voor de leerlingen zichtbaar en duidelijk gemaakt hoe enzymen werken.

De werking van enzymen wordt door leerlingen vaak als moeilijk beschouwd door het hoge abstractieniveau. Het doel van de les Tandestokerase +! Is om leerlingen een beter en completer beeld te geven van de werking van enzymen. Dit door middel van simpele proefjes waarbij de leerlingen fungeren als het enzym ‘tandestokerase’ dat tandenstokers (substraat) in gemeten intervallen afbreekt.

Deze module sluit aan bij het practicum Vliegveldmoord en is bedoeld voor de bovenbouw van havo en vwo. De les kan zowel in de biologieles als in de scheikundeles gebruikt worden.

Download de handleiding van Tandenstokerase + (voor leerlingen)

De docentenhandleiding kun je opvragen door een mail te sturen naar nijmegen [at] dnalabs.nl (nijmegen[at]dnalabs[dot]nl).

Deze les duurt 15 minuten.

Deze kruiswoordpuzzel kan gebruikt worden als afsluiting van het practicum Vliegveldmoord en Tegengif ontwerpen. In de puzzel worden vragen gesteld die alleen beantwoord kunnen worden als de leerlingen goed hebben opgelet tijdens het maken van deze twee practica.

Download de handleiding van Kruiswoordpuzzel (voor leerlingen)

De docentenhandleiding kun je opvragen door een mail te sturen naar nijmegen [at] dnalabs.nl (nijmegen[at]dnalabs[dot]nl).

Deze les duurt 100 minuten.

Het practicum Protein Next Top Model gaat over het beste eiwit van de klas. Groepjes van vijf leerlingen kiezen een eiwit uit een lijst. Met behulp van een eiwitdossier en informatie op het internet verdiepen zij zich in dit eiwit. Vervolgens geeft elk groepje een korte presentatie (elevator pitch) over hun eiwit en maken zij aan de klas duidelijk waarom hun eiwit het beste is en in aanmerking komt voor de titel ‘Protein Next Top Model’. Aan de hand van een klassikale stemming wordt uiteindelijk het nieuwe ‘Protein Next Top Model’ gekozen.

Download de handleiding van Protein Next Top Model (voor leerlingen)

De docentenhandleiding kun je opvragen door een mail te sturen naar nijmegen [at] dnalabs.nl (nijmegen[at]dnalabs[dot]nl).