Biologia molekularna 2600-BMOLBIOT-2-S1

Wykłady z przedmiotu Biologia molekularna mają zapoznać studenta z następującymi zagadnieniami:
1. Anatoma genomów prokariotycznych i eukariotycznych. Anatomia genomów wirusów. Paradoks wartości C. Sekwencje kodujące i niekodujące, sekwencje powtórzone. Macierz jądrowa.
2. Molekularne podstawy replikacji DNA. Enzymy biorące udział w procesie replikacji. Właściwości polimerazy DNA. Mechanizm replikacji nici opóźnionej i wiodącej. Porównanie replikacji u Prokariota i Eukariota. Replikacja telomerów.
3. Mechanizmy powstawania mutacji. Mutacje spontaniczne i indukowane. Rodzaje i źródła mutagenów. Rodzaje mutacji (genowe, genomowe, chromosomowe). Skutki mutacji na poziomie genu, komórki i organizmu. Rola mutacji w ewolucji.
4. Mechanizmy naprawy DNA pośrednie i bezpośrednie.
5. Rekombinacja homologiczna. Modele rekombinacji homologicznej (Hollidaya, Meselsona-Raddinga, Szostaka i Nassifa).
6. Mechanizm rekombinacji homologicznej u bakterii. Rola białka RecA. Mechanizm rekombinacji homologicznej u Eukariota. Rola białka Rad51.
7. Rekombinacja umiejscowiona. Typy rekombinaz i mechanizm ich działania. Integracja faga λ z genomem bakterii.
8. Elementy ruchome genomu. Budowa i rodzaje retrotranspozonów oraz mechanizm retrotranspozycji. Budowa i rodzaje transpozonów DNA oraz mechanizm transpozycji. Skutki transpozycji.
9. Poziomy regulacji aktywności genomu.
10. Konwersja genów. Zmiana typu płciowego u drożdży. Rekombinacja VJD w tworzeniu przeciwciał.
11. Hetero - i euchromatyna. Modyfikacje białek histonowych. Metylacja DNA. Wpływ remodelowania chromatyny na ekspresję genów.
12. Struktura genu prokariotycznego i eukariotycznego. Budowa i rola promotora w inicjacji transkrypcji.
13. Transkrypcja genów prokariotycznych. Budowa polimerazy RNA. Rola podjednostki sigma w inicjacji transkrypcji. Terminacja rho-zależna i rho-niezależna.
14. Transkrypcja genów eukariotycznych. Eukariotyczne polimerazy RNA i ich specyficzne promotory. Ogólne czynniki transkrypcyjne. Sekwencje wzmacniające i wyciszające, czynniki transkrypcyjne.
15. Dojrzewanie transkryptów - czapeczkowanie, mechanizm wycinania intronów, rola snRNA U i białek splicingowych. Typy intronów. Alternatywny splicing, transsplicing. Terminacja transkrypcji i poliadenylacja.
Dojrzewanie transkryptów tRNA i rRNA – dojrzewanie na końcach 5’ i 3’, usuwanie intronów, modyfikacje zasad. Dojrzewanie transkryptów pol I RNA – rola RNaz i snoRNA. Edytowanie RNA.
Stabilność RNA. Mechanizmy degradacji RNA.
16. Translacja. Mechanizm inicjacji translacji. Elongacja translacji - udział EF oraz transferazy peptydylowej. Czynniki RF terminujące translację.
17. Niekodujące RNA. Rybozymy. Rola mi/siRNA w interferencji RNA. Mechanizm CRISPR-Cas.

W trakcie ćwiczeń z przedmiotu Biologia molekularna studenci zapoznają się z podstawowymi technikami stosowanymi w inżynierii genetycznej i biologii molekularnej. Pracując w 2-3 osobowych zespołach pod nadzorem prowadzącego studenci przeprowadzają doświadczenia, samodzielnie analizują wyniki i wyciągają wnioski. W trakcie zajęć studenci wykonają następujące doświadczenia:
1. Przygotowanie bakterii chemokompetentnych, transformacja bakterii metodą szoku cieplnego i elektroporacji.
2. Chromatografia bibułowa barwników oka D. melanogaster.
3. Test Amesa.
4. Izolacja DNA plazmidowego oraz DNA genomowego z roślin.
5. Izolacja RNA z roślin.
6. Trawienie restrykcyjne DNA.
7. Elektroforeza kwasów nukleinowych w żelach agarozowych.
8. Analiza spektrofotometryczna kwasów nukleinowych.
9. Mapowanie restrykcyjne
10. Identyfikacja płci człowieka metodą PCR.

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (50 godz.) - 2 ECTS: - udział w wykładach – 20 h - udział w ćwiczeniach - 30 h Czas poświęcony na pracę indywidualna studenta (50 godz.) - 2 ECTS: - przygotowanie do laboratorium - 25 h - przygotowanie do kolokwiów i egzaminów - 25 h Łącznie: 100 godz. (4 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1: Opisuje na poziomie molekularnym procesy replikacji, transkrypcji, translacji, rekombinacji, mutacji i naprawy DNA - K_W02, K_W09, K_W10 W2: Charakteryzuje budowę i mechanizm działania enzymów zaangażowanych w replikację, transkrypcję, translację, rekombinację i naprawę DNA - K_W10 W3: Omawia budowę genomów wirusów, bakterii oraz organizmów eukariotycznych - K_W09, K_W10 W4: Tłumaczy molekularne mechanizmy regulacji aktywności genomów w tym konwersja genów, remodelowanie chromatyny, działanie promotorów, regulacja na poziomie potranskrypcyjnym - K_W09, K_W10 W5: Objaśnia mechanizm intereferencji RNA i zasady działania operonów - K_W09, K_W10 W6: Nazywa i objaśnia metody: inżynierii genetycznej, analizy ekspresji genów, mutagenezy oraz testu mutagenności Amesa - K_W13, K_W16, K_W18

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Izoluje DNA genomowe i plazmidowe, przeprowadza analizę jakościową i ilościową uzyskanych preparatów kwasów nukleinowych - K_U01, K_U02, K_U06, K_U08 U2: Przeprowadza trawienie restrykcyjne DNA i analizuje jego wyniki wykonując elektroforezę w żelu agarozowym - K_U02, K_U08 U3: Przeprowadza ukompetentnianie E. coli i transformację komórek kompetentnych - K_U02, K_U06 U4: Wykonuje reakcję PCR na DNA genomowym oraz analizuje produkty reakcji poprzez elektroforezę w żelu agarozowym - K_U02, K_U08, K_U12 U5: Analizuje sekwencję DNA pod kątem występowania w niej genu/ów - K_U02 U6: Wykorzystuje dostępne bazy danych do wyszukiwania informacji naukowych - K_U03, K_U05 U7: Obsługuje specjalistyczne urządzenia laboratoryjne: lupa, termocykler, spektrofotometr, aparat do elektroforezy, wirówka i mikrowirówka - K_U02

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Nabywa umiejętności do pracy w zespole - K_K03, K_K09 K2: Jest odpowiedzialny za sprzęt, wspólne wykonanie zadania, bezpieczeństwo pracy swojej i innych - K_K09 K3: Rozumie potrzebę dalszego kształcenia się i pogłębiania wiedzy i umiejętności - K_K01

Metody dydaktyczne

Wykład informacyjny (konwencjonalny) z prezentacją multimedialną. Ćwiczenia - objaśnienia prowadzącego z prezentacją multimedialną, pogadanka, omówienie poszczególnych metod. Następnie studenci wykonują doświadczenia zgodnie z pisemnymi instrukcjami w zespołach 2-3-osobowych pod nadzorem prowadzącego. Po zakończeniu następuje omówienie i analiza uzyskanych wyników oraz dyskusja.

Metody dydaktyczne podające

- pogadanka
- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- obserwacji
- laboratoryjna
- ćwiczeniowa
- doświadczeń

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Podstawowa wiedza z zakresu genetyki ogólnej i biologii komórki.

Koordynatorzy przedmiotu

Agnieszka Mierek-Adamska

Kryteria oceniania

Wykład kończy się egzaminem pisemnym na ocenę. Egzamin składa się z pytań o charakterze otwartym, opisowym oraz pytań testowych.
K_W02, K_W09, K_W10,
Stosowana jest następująca skala ocen:
100-92% bardzo dobry (5,0)
91-82% dobry plus (4,5)
81-72% dobry (4,0)
71-62% dostateczny plus (3,5)
61-55% dostateczny (3,0)
54-0% niedostateczny (2,0)

Laboratoria kończą się pisemnym kolokwium końcowym składającym się z pytań o charakterze otwartym, opisowym oraz pytań testowych.
Konieczne jest uzyskanie oceny pozytywnej z końcowego kolokwium.
Zaliczenie laboratoriów w zakresie umiejętności: ocena ciągła (bieżące przygotowanie studentów do zajęć, ich aktywność, wykonywanie zadań). W zakresie kompetencji społecznych: oceniana jest aktywność studenta na zajęciach i jego zaangażowanie oraz praca zespołowa.
K_W13, K_W16, K_W18, K_U01, K_U02, K_U06, K_U08, K_U12
Ocena aktywności K_K03, K_K09
Ocena końcowa stanowi średnią ważoną uzyskanych ocen. Ocena z kolokwium końcowego to 70% oceny końcowej, 30% stanowią pozostałe oceny: 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

Program kształcenia nie przewiduje praktyk zawodowych.

Literatura

Literatura podstawowa:
1. Brown T.A., Genomy, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2009.
2. Turner P.C., McLennan A.G., Bates A.D., White M.R.H., Biologia molekularna. Krótkie wykłady. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2004.
3. Sadakierska-Chudy A, Dąbrowska G, Goc A. Genetyka ogólna. Skrypt do ćwiczeń dla studentów biologii. Wyd. UMK, Toruń 2004.
4. Instrukcje do laboratoriów - udostępniane na początku zajęć przez prowadzącego.

Literatura dodatkowa:
1. Lewin B., Genes VII. Oxford University Press, New York 2000.
2. Węgleński P. (red), Genetyka molekularna. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2008.
3. Allison L.A. Podstawy biologii molekularnej. Wyd. Uniw. Warszawskiego, Warszawa 2009.

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 2600-BMOLBIOT-2-S1 w USOSweb