De recente vloed aan gegevens van genoomsequenties en functionele genomica heeft geleid tot een nieuw vakgebied, bioinformatica, dat elementen van biologie en computerwetenschappen combineert1. Bioinformatica is tegenwoordig een inherent onderdeel van onderzoek in de moleculaire biologie. Gelbart en Yarden2 schrijven dat een bioinformatica-leeromgeving de constructie van nieuwe kennisstructuren van het geneticadomein bevordert en daarom de verwerving van een dieper, multidimensionaal begrip van het domein door studenten beïnvloedt.

Wij denken dat databases en software die in bioinformatica worden gebruikt, kunnen bijdragen aan verschillende uitdagingen in het biologieonderwijs in Nederland:

1. Begrip van abstracte concepten als eiwitten, genoom en evolutionaire relaties door studenten

Eiwitten en genen kunnen niet door het menselijk oog worden waargenomen. Er is dure apparatuur nodig om deze moleculen te visualiseren. En zelfs dan is het nog maar de vraag of studenten een beter begrip van de processen en functies krijgen. Goedkoper en waarschijnlijk nuttiger is een computergestuurde aanpak. Met behulp van 3D-software kun je een bepaald eiwit vanuit alle verschillende hoeken bekijken. Je kunt inzoomen, het eiwit omdraaien en specifieke aminozuren selecteren. Een eiwitstructuur kan worden gedownload van de Protein Data Bank. Andere databases maken het mogelijk om de structuur van genen op een wetenschappelijke manier weer te geven. Je kunt eenvoudig inzoomen op een gen en de exonen, intronen en regulerende domeinen onderscheiden. Je kunt zelfs simplistische fylogenetische bomen maken of direct naar eiwitten kijken die gerelateerd zijn aan het eiwit van je interesse.

Wij denken dat wanneer studenten met deze tools kunnen werken, abstracte genomische concepten tastbaarder worden en daarom gemakkelijker te begrijpen.

2. De samenhang tussen DNA, eiwit en eigenschappen, en andere thema’s in de biologie

In schoolboeken wordt vaak de relatie tussen DNA, genen en erfelijkheid besproken in de context van zichtbare eigenschappen zoals de kleur van de ogen of het haar. Het feit dat mensen 99,9% van de (meestal niet-zichtbare) erfelijke eigenschappen gemeen hebben, wordt nauwelijks aan studenten geleerd. Een manier om aandacht te besteden aan de relaties tussen DNA en eigenschappen buiten het hoofdstuk over erfelijkheid is door een link te leggen naar eiwitten, die worden besproken als onderdeel van andere thema’s binnen het biologiecurriculum. Bijvoorbeeld: bij het bespreken van spijsvertering kun je gewoon opzoeken op welk chromosoom het gen voor amylase zit en/of de 3D-structuur van amylase laten zien. Deze links kunnen worden verpakt als kleine opdrachten (max. tien minuten) die direct zijn gekoppeld aan eiwitten in het biologiecurriculum3.

Wij denken dat het maken van meer links vanuit verschillende hoofdstukken in het biologiecurriculum naar genen en eiwitten het begrip van het genoom van studenten helpt.

3. Inzicht in huidige onderzoeksmethoden

Bijna elke discipline in de levenswetenschappen maakt gebruik van bio-informatica. Bachelor- en universitaire opleidingen in de levenswetenschappen maken ook gebruik van bio-informatica. Nederland heeft zelfs een volledige bacheloropleiding in bio-informatica.

Wij denken dat het voortgezet onderwijs dat inzicht wil bieden in huidige onderzoeksmethoden, bio-informatica niet kan negeren.

Notities

1. Luscombe NM, Greenbaum D en Gerstein M (2001) Wat is bio-informatica? Een voorgestelde definitie en overzicht van het vakgebied. Method Inform Med 4: 346-3582
2. Gelbart H en Yarden A (2006) Genetica leren via een authentieke onderzoekssimulatie in bio-informatica. Authentieke onderzoekssimulatie 40-3: 107-112
3. Een overzicht van eiwitten in het Nederlandse biologiecurriculum is hier te vinden.