Moduł 1-Komórka jako podstawowa jednostka struktury, funkcji i reprodukcji-Biologia komórki 2600-BKBIOT-1-S1

Przedmiot jest prowadzony w formie wykładów oraz zajęć laboratoryjnych.
Celem wykładu jest przekazanie studentom wiedzy o komórce jako podstawowym układzie aktywności biologicznej, który stanowi wysoce złożoną i doskonale zintegrowaną jednostkę struktury, funkcji i reprodukcji. Wiedza ta pozwala na zrozumienie mechanizmów podstawowych procesów życiowych komórki, których zaburzenie prowadzi do powstawania wielu chorób.

Treści merytoryczne wykładów:
1. Błona komórkowa. Budowa i rola lipidów błonowych, funkcje białek błonowych. Organizacja transportu błonowego.
2. Przestrzenna organizacja jądra komórkowego – domeny jądrowe, udział macierzy jądrowej w regulacji procesów jądrowych.
3. Molekularna organizacja chromatyny: DNA, histony, białka niehistonowe. Poziomy organizacji chromatyny: nukleosom, solenoid, supersolenoid, chromosom mitotyczny. Sekwencje unikatowe i powtarzające się. Chromosomy politeniczne i chromosomy szczoteczkowe jako modelowe obiekty badań nad funkcjonowaniem chromatyny.
4. Wewnątrzjądrowa organizacja replikacji DNA, rola telomerazy w regulacji liczby podziałów komórkowych.
5. Komórkowa organizacja ekspresji genów. Transkrypcja. Rodzaje transkryptów i polimeraz RNA u Eukariota.
6. Synteza i dojrzewanie mRNA. Mechanizmy regulacji ekspresji genu: czynniki transkrypcyjne, interferencja RNA. Identyfikacja subkompartymentów komórkowych związanych z syntezą i dojrzewaniem RNA.
7. Lokalizacja genów rDNA w komórce eukariotycznej (NOR). Jąderko – wysoce zorganizowany subkompartyment jądrowy jako strukturalny wyraz syntezy, gromadzenia i dojrzewania rybosomalnego RNA.
8. Mechanizmy sortowania i transportu białek. Import białek do jądra, mitochondriów i chloroplastów.
9. Translokacja białek przez błonę ER, tworzenie białek transbłonowych i rozpuszczalnych. Dojrzewanie białek w ER, rola białek chaperonowych.
10. Transport pęcherzykowy. Organizacja i funkcja aparatu Golgiego. Sortowanie i transport białek z ER przez aparat Golgiego do innych kompartymentów komórkowych. Biogeneza i funkcja lizosomów. Mechanizmy endocytozy i egzocytozy.
11. Molekularne mechanizmy powstawania opłaszczonych pęcherzyków. Rola białek SNARE w ukierunkowaniu transportu pęcherzykowego.
12. Odbieranie i przekazywanie sygnałów. Funkcjonowanie receptorów wewnątrzkomórkowych i receptorów powierzchni komórki. Integracja szlaków sygnałowania.
13. Mitochondria i plastydy: ich struktura, funkcje, podział i zakres autonomii genetycznej.
14. Cytoszkielet w komórce interfazowaej. Filamenty pośrednie, mikrotubule i filamenty aktynowe. Współdziałanie mikrotubul i filamentów aktynowych z białkami motorycznymi. Budowa oraz ruch rzęsek i wici, mechanizm skurczu mięśnia.
15. Adhezja komórkowa, połączenia międzykomórkowe oraz zewnątrzkomórkowa matriks w komórkach zwierzęcych i roślinnych.
16. Molekularna kontrola cyklu komórkowego i śmierć komórki. Udział kompleksów cyklina i cyklino-zależna kinaza białkowa w regulacji cyklu komórkowego. Zaburzenia cyklu komórkowego a powstawanie nowotworów. Programowana śmierć komórki.

ĆWICZENIA
W ramach ćwiczeń student utrwala i praktycznie wykorzystuje wiedzę z zakresu budowy i procesów życiowych komórek. Student poznaje metody badawcze wykorzystywane w cytologii, przeprowadza obserwacje i sporządza dokumentację rysunkową obrazów mikroskopowych rozwijając zdolności analizowania i interpretacji wyników przeprowadzanych doświadczeń.
W ramach kursu student poznaje:
• zasady mikroskopowania, oraz podstawowe techniki mikroskopowe w tym mikroskopię świetlną (fluorescencyjną i konfokalną) oraz mikroskopię elektronową,
• zasady preparatyki mikroskopowej
• metody biologii molekularnej między innymi techniki immunocytochemiczne, hybrydyzacje in situ oraz barwienia cytochemiczne
W trakcie zajęć student przeprowadza doświadczenia laboratoryjne i interpretuje ich wyniki posługując się zdobytą wiedzą. Analizując stawiane przed nim problemy badawcze znajduje zależności pomiędzy strukturą kompartymentów komórkowych a ich funkcją.
Przeprowadzając samodzielnie doświadczenia student:
• analizuje organizację chromatyny i przebieg procesów zachodzących w jądrze komórkowym (replikacja, transkrypcja), poznaje domeny jądrowe związane z syntezą i dojrzewaniem różnych typów RNA m.in. mRNA, rRNA, niskocząsteczkowe RNA
• opisuje i identyfikuje procesy zachodzące w cytoplazmie, w tym translację, budowę i funkcje organelli jedno błonowych, tj. ER (translokacja i dojrzewanie białek), aparatu Golgiego (sortowanie białek, transport pęcherzykowy), lizosomów (trawienie wewnątrzkomórkowe) peroksysomów (detoksykacja) oraz dwu błonowych, tj. mitochondriów i plastydów (centra energetyczne komórek),
• porównuje budowę i funkcję matriks zewnątrzkomórkowej komórek roślinnych i zwierzęcych,
• rozpoznaje i inerpretuje kolejne fazy cyklu życiowego komórki, w tym podziału mitotycznego i mejotycznego.

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (65 godz.): - udział w wykładach - 30 h - udział w ćwiczeniach - 30 h - konsultacje i praca z nauczycielem akademickim - 5 h Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (60 godz.): - przygotowanie do ćwiczeń - 20 h - przygotowanie do kolokwiów - 20 h - przygotowanie do egzaminu i obecność na egzaminie – 20 h Łącznie 125 godz. (5 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1: Ma wiedzę w zakresie strukturalno-funkcjonalnej organizacji komórki pro- i eukariotycznej – K_W01, K_W03, K_W14 W2: Definiuje podstawowe pojęcia z biologii komórki: kompartymenty komórkowe, cytoplazma, cytozol, organelle komórkowe, chromatyna, chromosom, cytoszkielet, cykl komórkowy, mitoza, mejoza, różnicowanie komórkowe, komórki macierzyste – K_W01, K_W03, K_W14 W3: Analizuje przestrzenno-molekularną złożoność mechanizmów ekspresji genów – K_W01, K_W03, K_W14 W4: Opisuje przestrzenną lokalizację i przebieg podstawowych procesów życiowych na poziomie komórkowym (tłumaczy mechanizmy: transportu błonowego, segregacji i transportu wewnątrzkomórkowego, endo- i egzocytozy, odżywiania, oddychania, „trawienia”, utrzymania kształtu i ruchu komórki, interakcji komórkowych) – K_W01, K_W03, K_W14 W4: Charakteryzuje procesy włączone w wytwarzanie gamet, zapłodnienie i przebieg wczesnych etapów rozwoju embrionalnego u zwierząt i roślin – K_W04, K_W05, K_W10, K_W14

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Sporządza dokumentację i interpretuje uzyskane wyniki – K_U01, K_U06, K_U07, K_U10, K_U15 U2: Wykazuje znajomość technik badawczych stosowanych w biologii komórki, takich jak mikroskopia świetlna i elektronowa, barwienia cytochemiczne, immunocytochemia, hybrydyzacje in situ – U2: Analizuje preparaty mikroskopowe, kontroluje ich jakość i ocenia wiarygodność uzyskanych wyników – K_U01, K_U03, K_U11, K_U12, K_U13, K_U14 U3: Formułuje hipotezy i wyciąga poprawne wnioski z przeprowadzanych doświadczeń – K_U04, K_U11, K_U12, K_U13

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Ma zdolność do formułowania niezależnych ocen, krytycznie ocenia informacje z internetu oraz mediów dotyczące komórkowych procesów wykorzystywanych w biotechnologii – K_K01, K_K04, K_K07 K2: Jest otwarty na poznawanie nowoczesnych technik bioobrazowania wykorzystywanych w biotechnologii – K_K02, K_K03, K_K12 K3: Jest chętny do współpracy i wykazuje dbałość o sprzęt i aparaturę badawczą – K_K09

Metody dydaktyczne

Wykład: prezentacja multimedialna. Ćwiczenia laboratoryjne: Wstęp teoretyczny - prezentacja multimedialna, dyskusja. Cześć praktyczna - wykonywanie zadań zgodnie z instrukcją ćwiczeń w 2-4 osobowych zespołach (zależnie od tematu ćwiczeń) nadzorowanych przez osobę prowadzącą zajęcia. Ze względu na bezpieczeństwo i higienę pracy (m.in. szkodliwe odczynniki chemiczne) oraz cenną aparaturę badawczą konieczne jest prowadzenie zajęć w grupach 8-12 osobowych. Ponadto ograniczona ilość osób w grupach warunkuje możliwość pełnego korzystania przez studentów z laboratorium oraz specjalistycznego sprzętu.

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Zaliczenie Podstaw cytofizjologii.

Koordynatorzy przedmiotu

Janusz Niedojadło

Kryteria oceniania

Wykład: egzamin pisemny w formie testu jedno- lub wielokrotnego wyboru, wymagany próg na ocenę dostateczną - 55-60%, 61-70% - dostateczny plus, 71-80% - dobry, 81-90% - dobry plus, 91-100% - bardzo dobry.
Ćwiczenia laboratoryjne: pisemne kolokwium, obejmujące tematykę realizowanych zajęć, ocena ciągła (bieżące przygotowanie studentów do ćwiczeń i ich aktywność); istotnym warunkiem zaliczenia jest co najmniej 80% frekwencja, ocena końcowa wyliczana jest jako średnia uzyskanych ocen; do 3,39 – dostateczny, 3,40-3,74 – dostateczny plus, 3,75-4,19 – dobry, 4,20-4,50 – dobry plus, powyżej 4,50 – bardzo dobry.
Egzamin- K_W01, K_W03, K_W04, K_W05, K_W10, K_W14, K_U01, K_U03, K_K01
Kolokwium - K_W01, K_W03, K_W04, K_W05, K_W10, K_W14, K_U01, K_U03, K_U04, K_U06, K_U07, K_U10, K_U11, K_U12, K_U13, K_U15, K_K01
Aktywność – K_K01, K_K02, K_K03

Praktyki zawodowe

nie dotyczy

Literatura

1. Alberts B., D. Bray, K. Hopkin, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter. Postawy biologii komórki. Tom 1 i 2 + CD. Wyd. II. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009
2. Brown T.A. Genomy. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009
3. Lizabeth A Allison. Podstawy Biologii Molekularnej. Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego, 2011
4. Litwin J. A., M. Gajda. Podstawy technik mikroskopowych. Wydawnictwo Uniwersytetu jagiellońskiego, 2011
5. Kurczyńska E., D. Borowska-Wykręt. Mikroskopia świetlna w badaniach komórki roślinnej. Ćwiczenia. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2007
6. Wróbel B., K. Zienkiewicz, D. J. Smoliński, J. Niedojadło,
M. Świdziński. Podstawy mikroskopii elektronowej. Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, 2005

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 2600-BKBIOT-1-S1 w USOSweb