Bioinformatik

 

Från den moderna biologin genereras en stor mängd data såsom olika molekylstrukturer, DNA -och proteinsekvenser och annan mätdata. Bioinformatik är det område som möjliggör en hantering av all denna data. Många av de databaser där informationen sparas är tillgängliga och kan användas av skolor. Ett exempel på detta är att studera släktskap mellan olika arter genom att jämföra sekvenser av DNA eller proteiner. Övningarna passar för högstadiet och gymnasiet.


 

För högstadiet och gymnasiet

Spåra hepatit C-virus med bioinformatik

I övningen använder eleverna verktyget BLAST som finns inbyggt i NCBI´s virusdatabas för att jämföra en patients virus-sekvens med de som finns lagrade i databasen. Misstänkta smittotillfällen diskuteras. För den som vill avslutas övningen med en beskrivning hur man arbeta vidare med att konstruera egna ”case”.
Spåra hepatit C med bioinformatik (elevinstruktion, pdf)
Spåra hepatit C med bioinformatik (lärarhandledning, pdf)

SARS-CoV-2

Covid-19-panedmin pågår ännu 2022. Med PCR-test kan viruset som infekterat en patient påvisas. Med sekvensering kan också virusets typ bestämmas. Här används samma databaser som forskarna söker data i. Utifrån ett patientfall ska eleven försöka spåra smittan och vilken virustyp det är frågan om. Två oilka varianter på övningen finns (uppgifterna är inte helt identiska).

Webb-baserad övning där man stegvis tar sig an uppgiften:
Patient med andningsproblem – virusjakt!
SARS-CoV-2 – undersökning med bioinformatik (elevinstruktion, pdf)
SARS-CoV-2- undersökning med bioinformatik (lärarhandledning, pdf)

Lär känna din släkt

I övningen får eleverna själva välja ut 12 olika organismer som de vill jämföra släktskap mellan. I uppgiften använder man sig av sidan Genbank för att leta upp en viss DNA-sekvens som är välkonserverad och som går att jämföra. Av DNA-sekvenserna skapar sedan eleverna ett släktträd som de får tolka och diskutera.
Lär känna din släkt (elevinstruktion, pdf)
Läs artikel i Bi-lagan om Människans evolution (Bi-lagan nr 1 2014, pdf)
Läs artikel i Bi-lagan om att Bygga och diskutera släktträd (Bi-lagan nr 1 2015, pdf)
Läs artikel i Bi-lagan om Likhet på DNA-nivå (Bi-lagan nr 2 2018, pdf)

Hoten mot fjällräven

Fjällräven är en hotad art i Sverige trots att de sista åren har visat en postiv trend med ökande kullar. En metod, som forskare använder för att ta reda på hur många individer det finns av en viss art, är att inventera spillningshögar och sedan göra DNA-tester på spillningen för att ta reda på vilka högar som lämnats av fjällräv.

Hoten mot fjällräven (elevinstruktion, pdf)

Banan och tomat – olika släktträdsövningar

Banan och tomat – hur är de släkt? Genom att göra jämförelser av specifika DNA-sekvenser i några växters genom kan man studera släktskap med hjälp av ett fylogenetiskt träd. Övningarna är presenterade i tre olika varianter, en släktträds-övning som innehåller frågor som kan besvaras med hjälp av ett fylogenetiskt träd, en beskrivning av hur man själv kan hitta och jämföra sekvenser och konstruera ett fylogenetiskt träd med hjälp av webbprogram, samt en beskrivning som redogör för hur en laboration kan genomföras för att ta fram dessa specifika DNA-sekvenser.

Banan och tomat – hur är de släkt? (elevinstruktion, pdf)
Banan och tomat – hur är de släkt? Alignment. (elevinstruktion, pdf)
Banan och tomat – hur är de släkt? Laborationsbeskrivning. (elevinstruktion, pdf)

En bioinformatisk genjakt

I den här övningen får eleverna självständigt undersöka det mänskliga genomet samt göra en jämförelse med andra arters genom. Målet för den här aktiviteten är att eleven skall kunna:
• Hämta data från en biologisk databas genom att använda bioinformatiska nätbaserade
verktyg.
• Jämföra genom från olika organismer.
• Studera evolution på gennivå

En bioinformatisk genjakt (elevinstruktion, pdf)

Tays Sachs sjukdom

Tay-Sachs sjukdom är en mycket ovanlig, men allvarlig sjukdom. I Sverige får i genomsnitt ett barn om året diagnosen. Sjukdomen orsakas av en förändring (mutation) i genen HEXA, vilket leder till att det protein som genen kodar för inte bildas. En övning där eleven får göra jämförelser i DNA- och aminosyrasekvenser i den gen som orsakar sjukdomen Tay-Sachs. Övningen görs med hjälp av olika databaser med genetisk data.

Tay Sachs sjukdom elevinstruktion (pdf)

Alexanders sjukdom

Alexanders sjukdom är en allvarlig fortskridande hjärnsjukdom som främst drabbar små barn. Den vita substansen i hjärnan (myelinet) förändras genom en kraftig inlagring av proteiner i storhjärnans stödjeceller (gliacellerna). Sjukdomen orsakas av en skada (mutation) i GFAP (glial fibrillary acidic protein)-genen och finns på den långa armen av kromosom 17. I denna övning får elever jämföra aminosyrasekvenser från olika patienter med för att upptäcka eventuella förändringar.

Alexanders sjukdom (elevinstruktion, pdf)

Övningar med DNA-streckkodning

2003 fick några forskare gehör i hela världen för att en specifik standardiserad genregion för djur skulle kunna bli ett nytt artidentifieringsverktyg. Detta kom att kallas DNA Barcoding på engelska, vilket ibland försvenskas till DNA-barkodning eller ersätts med termen DNA-streckkodning. Syftet med den här övningen är att du ska få bekanta dig med några olika databaser på nätet och få en inblick i vilken information som finns där och hur den kan användas.

Datorövning med streckkoder (elevinstruktion, pdf)
Artbestämning av fisk med DNA-streckkodning (laborationsbeskrivning, pdf)
Läs om DNA-streckkodning i Bi-lagan (pdf)

Hur arter kan identifieras med DNA barcoding, DNA learning center

Autofagi

I artikeln om Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2016, om autofagi, presenteras två förslag på bioinformatikövningar.

En livsnödvändig process (artikel, pdf)