DNA-mutaties wiskundig berekend
"Hoe verandert DNA doorheen de tijd?"
Op deze site vind je alle informatie nodig voor het uitvoeren van dit STEM-project.
Veel plezier en succes!
Bekijk de inhoud van deze pagina
Met het vakoverschrijdend project ‘DNA-mutaties wiskundig berekend’, geven we zowel leerlingen als leerkrachten de kans om vakoverschrijdend te werken. Het doel is om leerlingen verder te laten denken dan enkel een specifieke vakinhoud en hen te laten kennismaken met echte toepassingen van de opgedane kennis.
We combineren in dit project zowel biologie als wiskunde en we geven de deelnemers ook nog een dosis programmeren mee om meer complexe vraagstukken op te lossen.
Voor de leerkracht:
Naast versie 1 van de documenten waarin Replit als IDE (integrated development environment) voor Python werd gebruikt, werd een versie 2 toegevoegd waarin het gebruik van PyCharm als IDE voor Python stap voor stap wordt aangeleerd.
Doelgroep: leerlingen 3e graad secundair onderwijs ASO/TSO, met sterke affiniteit voor wetenschappen
Disciplines: biologie, wiskunde, STEM
Aantal lesuren: minimum 14 lesuren
Leerlingenbundel
Het project bestaat uit 5 grote onderdelen.
- Biologie
- Wiskunde
- DNA-mutaties wiskundig berekend
- DNA-mutaties wiskundig berekend in Python
- Fylogenetisch stamboom
Door de opbouw van het project is het aangeraden om een bepaalde volgorde aan te houden bij het oplossen van de verschillende onderdelen.
Aan de hand van de onderstaande bundel doorloop je stap voor stap het ganse project.
Bestanden die je per onderdeel nodig hebt vind je terug via de tabbladen boven aan deze website.
Biologie
Belangrijke leerstof uit de lessen biologie kun je leren/herhalen via de bookwidget.
Inhoud van de leerstof in deze Bookwidget:
- Celkern
- Chromosomen
- DNA-structuur
- Replicatie
- Transcriptie en translatie
- Mutaties
Nu je alle belangrijke leerstof rond DNA hebben herhaald, kunnen we deze toepassen op echte situaties.
Hieronder vind je vier vraagstukken die allemaal gelinkt zijn aan een toepassing van DNA.
Je kiest in groep één van de vier onderwerpen rond DNA waarrond je opzoekingen en onderzoek doet via internet. Daarna presenteer je je bevindingen in groep aan de rest van de klas.
Wiskunde
Om DNA-mutaties wiskundig te berekenen en te begrijpen, hebben we ook een opfrissing nodig van kansrekenen. Verschillende aspecten en denkwijzen komen namelijk daarin terug.
Opfrissen van kansrekenen doe je hier.
Het DNA bevat een enorme schat aan informatie. Dit maakt het soms moeilijk om het overzicht te bewaren. Om overzichtelijk te kunnen rekenen met zo een grote hoeveelheid gegevens worden in de praktijk meestal matrices gebruikt.
Om je bekend te maken met het onderwerp matrices maak je zelfstandig of per twee de invulbundel matrices. Hierbij leer je:
- het begrip matrix
- invullen en interpreteren van matrices
- bewerkingen uitvoeren met matrices (optellen, aftrekken, vermenigvuldigen, machten)
Basisopdrachten: Oefening 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10, 13, 14
Uitbreidingsopdrachten: Oefening 4, 9, 11, 12
DNA-mutaties berekenen
DNA-mutaties wiskundig berekend
In dit deel zullen we op een wiskundige manier het effect bestuderen van mutaties op de verdeling van de nucleotiden voor toekomstige generaties.
Voor dit hoofdstuk werken we weer met een invulbundel die je hieronder terug vindt.
DNA-mutaties in Python berekend
Herinner je de onderzoeksvraag: we moesten niet enkel de verdeling na n generaties berekenen, maar ook op een efficiënte manier! Dit is de reden dat we dit in Python zullen doen.
De opgave staat opnieuw in de invulbundel DNA-mutaties wiskundig berekend.
Fylogenetische stamboom
Deel 1: kennismaking fylogenetisch stamboom, een algoritme en toepassing op primaten
Eerst krijg je meer uitleg over de fylogenetische boom en hoe je die moet opstellen. Hieruit kan je vaststellen dat daarvoor de hulp van Python handig is. Dit pas je toe op een voorbeeld van de stamboom van de primaten.
- Leerlingenbundel
- Computer met internetverbinding en online of offline Python programma zoals Replit of PyCharm
De Python-code hierbij is:
- FylogenetischeBoom.py
- primaten_aligned.fasta
- primaten_unaligned.fasta
Deel 2: opstellen van een eigen fylogenetische stamboom
Het tweede deel gaat dan ook over een toepassing van Python rond primaten en het opstellen van een eigen fylogenetische stamboom.
- Leerlingenbundel
- Computer met internetverbinding met een offline Python programma zoals PyCharm
De Python-code hierbij is:
- FylogenetischeBoom.py
- primaten_aligned.fasta
- primaten_unaligned.fasta
- Omzetting.py
- muscle3.8.31_i86win32.exe
Instructiefilmpjes Python
Leerkrachtenbundel
Ben je leerkracht en wil je dit project graag gebruiken in de klas?
Vul dit formulier in en ontvang de leerkrachtenbundel met verbetersleutel. Je hebt hiervoor je stamboeknummer nodig.
Bij het verzenden van het formulier krijg je een melding met de link naar de bundel.
Je kopieert en bewaart deze link best.
Als je een foutmelding krijgt bij het klikken op de link, probeer deze dan eens te kopiëren en te plakken in je url - dit werkt meestal wel.
Contact
Stuur ons gerust een e-mail met vragen en/of opmerkingen (of foto's, video's, ...): steminactie@uhasselt.be
Dit STEMOOV-project werd:
- ontwikkeld door Maartje De Weyer, Julie Scevenels, Sofie Vandemoortele, Kevin Watjou (studenten Educatieve Master Wetenschappen en Technologie - UHasselt)
- onder begeleiding van Ilse Engelen (UHasselt), prof. dr. Katleen Denolf (UHasselt)
- gefinaliseerd door Kristel Heerwegh (educatieve medewerker - UHasselt)
- Met dank aan Thomas Peeters (student Educatieve Master Wiskunde - UAntwerpen) voor hulp bij LateX en Python
