Rekombinacje genomów 2600-BK-RGBIOL-2-S2

Celem wykładów i ćwiczeń laboratoryjnych jest przekazanie najnowszej wiedzy z zakresu rekombinacji/edycji genomu organizmów pro- i eukariotycznych. We wstępie omówione zostaną wybrane zagadnienia dotyczące procesu replikacji, organizacji genomu, rekombinacji i naprawy DNA oraz mechanizmy ekspresji genów u organizmów pro- i eukariotycznych. Studenci zapoznają się z: (i) budową kaset i wektorów molekularnych wykorzystywanych w procesie rekombinacji, (ii) molekularną charakterystyką oraz mechanizmem działania rekombinaz, (iii) systemem nabytej odporności mikroorganizmów CRISPR-CAS oraz (iv) systemami binarnymi stosowanymi w kontroli ekspresji genów. Omówiony będzie mechanizm mutagenezy ukierunkowanej ze szczególnym uwzględnieniem budowy oraz sposobu działania: meganukleaz, nukleaz miejscowo-swoistych z domeną palca cynkowego – ZNF i TALE. Przedstawione zostaną modyfikacje systemu CRISPR-CAS wraz z praktycznym aspektem wykorzystania procesu edycji genomu bakterii i zwierząt w badaniach naukowych oraz biotechnologii.
W trakcie ćwiczeń laboratoryjnych Studenci przeprowadzą inżynierię chromosomową Drosophila melanogaster. Ponadto wykonana zostanie edycja genomu w bakteriach E. coli polegająca na wywołaniu oporności na antybiotyk toksyczny dla tego szczepu.

W cyklu 2022/23Z:

Celem wykładów i ćwiczeń laboratoryjnych jest przekazanie najnowszej wiedzy z zakresu rekombinacji/edycji genomu organizmów pro- i eukariotycznych. We wstępie omówione zostaną wybrane zagadnienia dotyczące organizacji procesu replikacji, organizacji genomu, rekombinacji i naprawy DNA oraz mechanizmy ekspresji genów u organizmów pro- i eukariotycznych. Studenci zapoznają się z: (i) budową kaset i wektorów molekularnych wykorzystywanych w procesie rekombinacji, (ii) molekularną charakterystyką oraz mechanizmem działania rekombinaz, (iii) systemem nabytej odporności mikroorganizmów CRISPR-CAS oraz (iv) systemami binarnymi stosowanymi w kontroli ekspresji genów. Omówiony będzie mechanizm mutagenezy ukierunkowanej ze szczególnym uwzględnieniem budowy oraz sposobu działania: meganukleaz, nukleaz miejscowo-swoistych z domeną palca cynkowego – ZNF i TALE. Przedstawione zostaną modyfikacje systemu CRISPR-CAS wraz z praktycznym aspektem wykorzystania procesu edycji genomu bakterii i zwierząt w badaniach naukowych oraz biotechnologii.
W trakcie ćwiczeń laboratoryjnych Studenci przeprowadzą inżynierię chromosomową Drosophila melanogaster. Ponadto wykonana zostanie edycja genomu w bakteriach E. coli polegająca na wywołaniu oporności na antybiotyk toksyczny dla tego szczepu.

Całkowity nakład pracy studenta

1. Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (45 godz.): - udział w wykładach – 15 godz. - udział w ćwiczeniach laboratoryjnych – 30 godz. 2. Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta/słuchacza/uczestnika kursu: - przygotowanie i uzupełnienie notatek, zebranie i wybór odpowiednich materiałów do zajęć, wymagane powtórzenie materiału, pisanie prac, zapoznanie się z literaturą przedmiotu – 20 godz. 3. Czas wymagany do przygotowania się do uczestnictwa w procesie oceniania, - przygotowanie się do zaliczenia końcowego ćwiczeń – 25 godz. - przygotowanie się do egzaminu z wykładów – 35 godz. Łączna liczba godzin: 125 godz. (5 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1: Student zna poziomy organizacji genomu pro- i eukariotycznego oraz charakteryzuje proces ekspresji genu K_W02, K_W04, K_W05, K_W11 W: Student definiuje proces inżynierii chromosomowej/edycji genomu i charakteryzuje kolejne etapy metod wykorzystywanych do wprowadzenia kierunkowych zmian w genomie K_W02, K_W10, K_W11 W2: Student zna terminologię z zakresu inżynierii chromosowej/edycji genomu, poprawnie opisuje przebieg procesu naprawy/rekombinacji DNA oraz działanie systemu nabytej odporności mikroorganizmów (CRISPR-CAS) K_W02, K_W10, K_W11 W3: Student ma wiedzę dotyczącą zależności między zmianami indukowanymi w genomie gospodarza, a otrzymywanym fenotypem K_W02, K_W04, K_W05, K_W10 W4: Student zna typy i budowę narzędzi molekularnych wykorzystywanych do rekombinacji genomu (wektory molekularne, systemy binarne, rekombinazy i nukleazy-miejscowo swoiste, endonukleazy, sekwencje reporterowe/markerowe/strukturalne transgenu, elementy systemu CRISPR-CAS) K_W02, K_W04, K_W10, K_W11 W5: Student ma wiedzę umożliwiającą zastosowanie odpowiednich metod umożliwiających identyfikację zmiany wprowadzonej do genomu K_W03, K_W10, KW11 W6: Student wyjaśnia potrzebę ukierunkowanych modyfikacji genomu organizmów modelowych wykorzystywanych w nauce i przemyśle biotechnologicznym K_W10, K_W11, K_W15, K_W16

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Student potrafi samodzielnie zaprojektować i przeprowadzić proces inżynierii chromosomowej/edycji genomu wybranego organizmu modelowego oraz zidentyfikować wprowadzoną do genomu zmianę K_U02, K_U03, K_U06, K_U10 U2: Student wykorzystuje w praktyce wiedzę dotyczącą budowy transgenu oraz sposobu działania rekombinaz/nukleaz miejscowo-swoistych w celu dokonania kierunkowej modyfikacji cech organizmu K_U02, K_U03 U3: Student stosuje poprawną terminologię podczas opisu procesu inżynierii chromosomowej/edycji genomu, naprawy/rekombinacji DNA oraz działania systemu nabytej odporności mikroorganizmów (CRISPR-CAS) K_U02, K_U15 U4: Student potrafi scharakteryzować poszczególne etapy procesu rekombinacji genomu oraz wskazać problemy, które pojawiają się na poszczególnych jego etapach K_U02, K_U05, K_U09, K_U15 U5: Student analizuje i właściwie interpretuje wyniki uzyskane podczas pracy eksperymentalnej K_U08 U6: Student krytycznie analizuje dyskutowane w literaturze specjalistycznej zagrożenia dla zdrowia i życia człowieka wynikające z procesu edycji genomu oraz pozyskanych w wyniku inżynierii chromosomowej GMM i GMO K_U05, K_U09

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Student rozumie potrzebę ustawicznego pogłębiania wiedzy oraz zdobywania kolejnych kompetencji zawodowych z zakresu nauk przyrodniczych K_K01, K_K02 K2: Student racjonalnie i krytycznie podchodzi do informacji uzyskanej z literatury naukowej, Internetu, i innych źródeł masowego przekazu, a także obiegowych przekonań odnoszących się do nauk biologicznych K_K03, K_K07 K3: Student ma świadomość konieczności przestrzegania zasad etyki oraz rzetelnego wykonania powierzonych obowiązków K_K04, K_K05 K4: Student pracuje zgodnie z zasadami BHP K_K09, K_K10 K5: Student jest zdolny do pracy zespołowej K_K11

Metody dydaktyczne

Metoda dydaktyczna podająca: - wykład informacyjny z prezentacjami multimedialnymi Metody dydaktyczne eksponujące i poszukujące: - ćwiczenia laboratoryjne mają charakter eksperymentalno-pokazowy, studenci realizują zadania w zespołach 2-osobowych z uwzględnieniem metodyki prowadzonych doświadczeń i obserwacji. Wykonują doświadczenia zgodnie z pisemną instrukcją oraz po omówieniu podstaw teoretycznych i zaplanowaniu pracy – dostęp do sprzętu laboratoryjnego oraz zachowanie podstawowych zasad BHP dotyczących pracy laboratoryjnej z materiałem biologicznym i odczynnikami chemicznymi.

Metody dydaktyczne eksponujące

- pokaz

Metody dydaktyczne podające

- opis
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- pogadanka
- opowiadanie

Metody dydaktyczne poszukujące

- obserwacji
- laboratoryjna
- ćwiczeniowa

Metody dydaktyczne w kształceniu online

- metody ewaluacyjne

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Ugruntowana wiedza z biologii komórki, genetyki, biochemii i biologii molekularnej.

Koordynatorzy przedmiotu

Robert Lenartowski

Kryteria oceniania

Metoda oceniania:
- zaliczenie na ocenę (ćwiczenia laboratoryjne)
- zaliczenie na ocenę (wykład)
Kryteria oceniania:
- zaliczenie pisemne (ćwiczenia)
test zamknięty jednokrotnego wyboru wymagany próg na ocenę dostateczną:
51-60% - dostateczny
61-70% - dostateczny plus
71-80% - dobry
81-90% - dobry plus
91-100% - bardzo dobry
- egzamin pisemny (wykład)
test zamknięty jednokrotnego wyboru wymagany próg na ocenę dostateczną:
51-60% - dostateczny
61-70% - dostateczny plus
71-80% - dobry
81-90% - dobry plus
91-100% - bardzo dobry
Możliwość wielokrotnego zaliczania - nie.

Praktyki zawodowe

Nie dotyczy.

Literatura

1. Genomy; T.A. Brown, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009
2. Podstawy Biologii Molekularnej; L.A Allison, Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego, 2009
3. Biologia Molekularna Bakterii; J. Baj, Z. Markiewicz, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2015
4. Aktualna wiedza podawana przez wykładowców

W cyklu 2022/23Z:

Uwagi

W cyklu 2022/23Z:

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 2600-BK-RGBIOL-2-S2 w USOSweb