Biologia komórki 2600-BKOMBIOL-2-S1

Przedmiot jest prowadzony w formie wykładów oraz ćwiczeń laboratoryjnych.
Celem wykładu jest przekazanie studentom wiedzy o (1) strukturalno-funkcjonalnej organizacji komórki, (2) molekularnym przebiegu i przestrzennej lokalizacji podstawowych procesów życiowych na poziomie komórkowym, (3) organizacji, funkcjonowaniu i regulacji aparatu genetycznego komórki, (4) mechanizmach uczestniczących w przebiegu cyklu życiowego i śmierci komórki. Wiedza ta pozwala na poznanie komórki jako podstawowego układu aktywności biologicznej, który stanowi wysoce złożoną i doskonale zintegrowaną jednostkę struktury, funkcji i reprodukcji.
Treści merytoryczne przedmiotu:
• Ewolucja komórki; od Prokariota do Eukariota. Jedność i zróżnicowanie komórek.
• Przestrzenna organizacja jądra komórkowego - budowa i funkcje otoczki jądrowej, nukleoplazma, chromatyna i przestrzenie interchromatynowe, matriks jądrowa.
• Molekularna organizacja chromatyny: DNA, histony, białka niehistonowe. Poziomy organizacji chromatyny: nukleosom, solenoid, supersolenoid, chromosom mitotyczny. Chromosomy politeniczne i szczoteczkowe.
• Replikacja chromosomu. Zakończenie replikacji chromosomu, rola telomerazy.
• Transkrypcja. Struktura genów Prokariota i Eukariota. Polimerazy RNA u Eukariota. Regulacja transkrypcji – czynniki transkrypcyjne, miRNA oraz siRNA. Transkrypcja i dojrzewanie mRNA. Subkompartymenty jądrowe uczestniczące w splicingupre-mRNA.
• Jąderko jako strukturalny wyraz transkrypcji i dojrzewania rRNA.
• Kompartymenty wewnątrzkomórkowe i sortowanie białek. Drogi przemieszczania się białek: transport przez pory jądrowe, transport transbłonowy, transport pęcherzykowy. Import białek do mitochondriów i chloroplastów.
• Translokacja białek przez błonę ER, tworzenie białek transbłonowych i rozpuszczalnych. Dojrzewanie białek w ER, rola białek chaperonowych.
• Organizacja i funkcja aparatu Golgiego. Sortowanie i transport białek z ER przez aparat Golgiego do innych kompartymentów komórkowych. Biogeneza i funkcja lizosomów.
• Endocytoza. Egzocytoza. Molekularne mechanizmy powstawania opłaszczonych pęcherzyków. Rola białek SNARE w ukierunkowaniu transportu pęcherzykowego.
• Błona komórkowa. Dwu warstwa lipidowa i białka błonowe. Organizacja transportu błonowego - przenośniki i kanały błonowe. Funkcjonowanie i bramkowanie kanałów jonowych. Udział białek przenośnikowych w pasywnym i aktywnym transporcie błonowym.
• Sygnałowanie komórkowe. Receptory wewnątrzkomórkowe i receptory powierzchni komórki. Receptory powierzchni komórki: sygnałowanie przez receptory jonotropowe, receptory związane z białkiem G i receptory katalityczne.
• Mitochondria i plastydy: ich struktura, funkcje, podział i zakres autonomii genetycznej.
• Cytoszkielet. Filamenty pośrednie, mikrotubule i filamenty aktynowe. Rola białek motorycznych (kinezyny, dyneiny) w przemieszczaniu organelli wzdłuż mikrotubul. Budowa i ruch rzęsek i wici. Współdziałanie aktyny z miozyną, mechanizm skurczu mięśnia.
• Kontrola cyklu komórkowego i śmierć komórki. Rola kompleksu cyklina i cyklino-zależna kinaza białkowa w kontroli kolejnych faz cyklu komórkowego. Udział MPF w mitozie i mejozie. Organizacja i funkcja wrzeciona kariokinetycznego. Mechanizm cytokinezy w komórkach zwierzęcych i roślinnych. Apoptoza.
• Adhezja komórkowa, połączenia międzykomórkowe oraz zewnątrzkomórkowa matriks w komórkach zwierzęcych i roślinnych.

Na ćwiczeniach student utrwala wiedzę z zakresu strukturalno-funkcjonalnej organizacji komórki, poznaje metodykę badań cytologicznych, rozwija zdolność analizy i interpretacji obrazów mikroskopowych.
W ramach kursu przedstawiane są:
• podstawowe techniki mikroskopowania, w tym mikroskopia świetlna – fluorescencyjna i konfokalna oraz mikroskopia elektronowa,
• metodyka przygotowania preparatów mikroskopowych,
• standardowe barwienia cytochemiczne oraz metody biologii molekularnej takie jak immunocytochemia i hybrydyzacje in situ.
Podczas zajęć student, posługując się terminologią i zdobytą wiedzą, prowadzi doświadczenia laboratoryjne i obserwacje mikroskopowe. Rozwiązując stawiane problemy badawcze wyjaśnia zależności między strukturą i funkcją poszczególnych kompartymentów komórki eukariotycznej oraz charakteryzuje podstawowe procesy fizjologiczne w niej zachodzące.

Samodzielnie wykonując preparaty mikroskopowe i stosując techniki immuno- i cytochemiczne student:
• analizuje organizację chromatyny i przebieg procesów zachodzących w jądrze komórkowym (replikacja, transkrypcja, dojrzewanie mRNA),
• opisuje jąderko jako strukturalny wyraz transkrypcji i dojrzewania rRNA,
• opisuje i identyfikuje procesy cytoplazmatyczne, 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,
• opisuje i rozpoznaje kolejne fazy cyklu życiowego komórki, w tym podziału mitotycznego i mejotycznego,
• porównuje i interpretuje cel oraz przebieg mitozy i mejozy
• analizuje proces starzenia i programowanej śmierci komórki.

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (70 godz.): - udział w wykładach - 20 h - udział w ćwiczeniach laboratoryjnych - 45 h - konsultacje - 5 h Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (105 godz.): - przygotowanie do ćwiczeń - 30 - przygotowanie do kolokwiów - 35 - przygotowanie do egzaminu i obecność na egzaminie – 40 Łącznie 175 godz. (7 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1: Rozpoznaje i opisuje budowę organelli komórkowych oraz wyjaśnia przebieg podstawowych procesów życiowych komórki – K_W01, K_W02, K_W15, K_W21 K_W23 W2: Interpretuje budowę organelli komórkowych jako wyraz ich funkcji– K_W01, K_W02, K_W15, K_W23 W3: Analizuje przestrzenno-molekularną złożoność ekspresji genów – K_W01, K_W15, K_W21, K_W23 W4: Definiuje i objaśnia mechanizmy regulacji cyklu życiowego i śmierci komórki – K_W01, K_W15, K_W21 W5: Rozumie komórkę jako podstawową zintegrowaną jednostkę struktury, funkcji i reprodukcji wszystkich organizmów na Ziemi – K_W06, K_W07

Efekty uczenia się - umiejętności

U1:Wykazuje znajomość technik badawczych stosowanych w biologii komórki, takich jak mikroskopia świetlna i elektronowa, barwienia cytochemiczne, immunocytochemia, hybrydyzacje in situ– K_U01, K_U02, K_U10 U2:Dokonuje obserwacji w mikroskopie świetlnym (m.in. przygotowuje preparaty mikroskopowe, sporządza dokumentację w postaci zdjęć oraz rysunkówi schematów), interpretuje własne obserwacje i wyciąga wnioski– K_U01, K_U02, K_U06, K_U07, K_U10, K_U13, K_U14, K_U15, K_U21, K_U22 U3:Wykorzystuje zdobyta wiedzę w praktycznym rozwiązywaniu problemów badawczych z zakresu biologii komórki– K_U02, K_U10, K_U12, K_U14, K_U16

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Ma świadomość postępu wiedzy z dziedziny biologii komórki i rozumie potrzebę ustawicznego jej pogłębiania oraz popularyzacji– K_K01, K_K02, K_K06 K2: Posiada umiejętność pracy indywidualnej oraz organizacji pracy w zespole – K_K10, K_K11, K_K12 K3: Ma świadomość odpowiedzialności za rzetelność przeprowadzonych analiz i ekspertyz oraz przestrzega zasad etyki – K_K03, K_K04 K4: Jest odpowiedzialny za bezpieczeństwo pracy własnej i innych, wykazuje szczególną dbałość o specjalistyczną aparaturę badawczą wykorzystywaną podczas realizacji zajęć laboratoryjnych – K_K08

Metody dydaktyczne

Metody dydaktyczne podające: - wykład informacyjny z prezentacjami multimedialnymi Metody dydaktyczne poszukujące: - ćwiczenia laboratoryjne: wstęp teoretyczny - prezentacja multimedialna, dyskusja, część 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

brak

Koordynatorzy przedmiotu

Agnieszka Kołowerzo-Lubnau

Kryteria oceniania

Wykład: egzamin pisemny w formie opisowej oraz 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: zaliczenie trzech pisemnych kolokwiów obejmujących 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.

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. Wojtaszek P., A. Woźny, L. Ratajczak. Biologia komórki roślinnej. Tom 1 Struktura. Tom 2 Funkcja. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2006
4. Kilarski W. Strukturalne podstawy biologii komórki. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003
5. Kawiak J., J. Marecka, M. Olszewska, J. Warchoł. Podstawy cytofizjologii. Wydawnictwo Naukowe PWN, 1997
6. Kłyszejko-Stefanowicz L. Cytobiochemia: biochemia niektórych struktur komórkowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002
7. Kurczyńska E., D. Borowska-Wykręt. Mikroskopia świetlna w badaniach komórki roślinnej. Ćwiczenia. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2007
8. Wróbel B., K. Zienkiewicz, D. J. Smoliński, J. Niedojadło,
M. Świdziński. Podstawy mikroskopii elektronowej. Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, 2005
9. Litwin J. A., M. Gajda. Podstawy technik mikroskopowych. Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, 2011

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 2600-BKOMBIOL-2-S1 w USOSweb