Ett proteinprojekt att avsluta Kemi 2-kursen med

Bioinformatik och proteinanalys i skön förening!

När jag började undervisa 2001 träffade jag en del kemilärare som helt sonika hoppade över biokemin. ”Det där får biologerna ta hand om,” sade man, kanske för att man själv inte läst så mycket biokemi under utbildningen. Numer betonas dock biokemin mycket mer, både i läroplanen och i läromedlen. Och när eleverna har stabilt med kemisk jämvikt och organisk kemi med sig kan man gå mycket djupare än vad man någonsin hinner med i biologikurserna!

Som kronan på verket gör vi på gymnasieskolan Spykenlänk till annan webbplats ett avslutande ”proteinprojekt” med våra elever. I år gör vi det först efter att eleverna skrivit sitt slutprov, så vi kan med gott samvete lägga tid på det utan att eleverna tycker att tar av deras förberedelsetid inför slutprovet.

Projektet består av tre delar: Bioinformatik, analys av protein och så en kort presentation. Tack vare kontakter på Lunds universitet har vi tillgång till proteiner av olika slag, som våra elever kan analysera med hjälp av SDS-PAGE. Innan dess ska de dock undersöka sina proteiner i 3D och läsa in sig på proteinets struktur och biologiska funktion.

Vi utgår ifrån Henrik Brändéns utmärkta övning i bioinformatiklänk till annan webbplats, som vi kortat ner något. I övningen får eleverna använda Jmol, ett gratisprogram för att visualisera makromolekyler i 3D på skärmen. Målet med att eleverna får göra den här övningen är framför allt att de ska förstå hur Jmol fungerar, inte att de måste lära sig något om proteinerna i övningen (även om det förstås är en gynnsam sidoeffekt).

Modell av fosfofruktokinas i programmet Jmol.

Modell av fosfofruktokinas i programmet Jmol.

I nästa steg ska eleverna fördjupa sig i ett annat, utvalt protein med hjälp av både Jmol och vetenskaplig litteratur. Tack vare vårt samarbete med forskare på Lunds Universitet kan vi använda lite ”roligare” proteiner, såsom cytokrom Clänk till annan webbplats, myosinlänk till annan webbplats och Hsp-21länk till annan webbplats, men även andra proteiner, som går att köpa i bulk, är intressanta. Till exempel kan både lysozymlänk till annan webbplats, bovint serumalbuminlänk till annan webbplats och ovalbuminlänk till annan webbplats köpas i stora och relativt billiga mängder, och kanske också hemoglobinlänk till annan webbplats.

Från litteraturen ska eleverna ta reda på sådana saker som biologisk funktion, var proteinet finns (organism, vävnad, organell) och hur det kan kopplas till proteinets struktur. De tittar också på eventuella kofaktorer, proteinets storlek och andra intressanta fakta som de hittar.

Geler i avfärgningsbadet.

Geler i avfärgningsbadet.

Det laborativa momentet i den här övningen är som sagt att analysera proteinet med hjälp av SDS-PAGE. Vi denaturerar proteinerna i 95 °C i Laemmli-buffert och sätter sedan ut dem på en 10 % polyakrylamidgel tillsammans med en storleksstandard. På så vis kan eleverna uppskatta molekylvikten på sitt protein, och se om den stämmer med litteraturen. Gelerna färgar vi in med Coomassie Brilliant Blue och avfärgar sedan i vattenbad.

Alltsammans avslutas med att eleverna sammanställer sina resultat i en kort datorpresentation. Ibland har vi låtit eleverna hålla regelrätta ”katederpresentationer”, men vid andra tillfällen har vi helt enkelt skrivit ut bilderna (i färg!), suttit i mindre grupp kring ett bord och diskuterat resultaten på ett mer avslappnat sätt. På det hela taget har då eleverna fått ett fördjupande projekt, som lite mer visar vad en kemist håller på med – i alla fall en biokemist!

"My job is not to be easy on people. My job is to make them better."

Steve Jobs