Prowadzony w cyklach: 2022/23L, 2023/24L, 2024/25L

Kod ISCED: 0511

Punkty ECTS: 2

Język: polski

Organizowany przez: Wydział Nauk Biologicznych i Weterynaryjnych

Podstawowe metody inżynierii genetycznej 2600-IG-PIBIOL-3-S1

Ćwiczenia laboratoryjne mają na celu umożliwienie studentom poszerzenie warsztatu z zakresu dobrej praktyki laboratoryjnej oraz inżynierii genetycznej. Studenci poznają kolejne kroki dotyczące klonowania DNA. Studenci w czasie zajęć zdobędą wiedzę na temat nowoczesnych technik biologii molekularnej w inżynierii genetycznej. Omawiane są podczas zajęć tematy dotyczące: wektorów do klonowania, źródeł DNA do klonowania – cDNA, DNA genomowe, DNA namnożone metodą PCR, metod przygotowania zgodnych końców wektora i DNA do klonowania za pomocą enzymów restrykcyjnych i ligacja, zapobiegania samoligacji wektora, wprowadzenia zrekombinowanego DNA do komórek gospodarza, selekcji poszukiwanego klonu – w oparciu o PCR. Studenci zapoznają się z najnowszymi osiągnięciami inżynierii genetycznej, które prezentowane są na konkretnych przykładach.

Plan zajęć:
1. Wstęp. Dobra praktyka laboratoryjna. Technika pipetowania mikropipetami automatycznymi. Sporządzanie roztworów.
2. Amplifikacja regionu kodującego metalotioneinę 3 (MT3) rzepaku (Brassica napus L.) na matrycy cDNA (wklonowanego do wektora pJET1.2) z zastosowaniem starterów generujących miejsca restrykcyjne dla enzymów NdeI i XhoI.
3. Trawienie restrykcyjne plazmidu ekspresyjnego pET21 i produktu reakcji PCR (insertu) oraz ekstrakcja produktów trawienia restrykcyjnego z żelu agarozowego metodą mrożeniową.
4. Ligacja wyizolowanych z żelu produktów trawienia restrykcyjnego, ukompetentnianie komórek E. coli oraz ich transformacja mieszaniną ligacyjną
5. Izolacja DNA plazmidu pET21 metodą lizy alkalicznej oraz jego trawienie restrykcyjne.
6. Elektroforeza produktów trawienia restrykcyjnego i analiza funkcjonalna bakterii E. coli BL21 niosących plazmid pET21 z wstawką sekwencji kodującej BnMT3 na podłożu zawierającym metale ciężkie.
7. Analiza funkcjonalna bakterii Escherichia coli eksprymujących BnMT3 (cd.) i analiza in silico sekwencji genu BnMT3.

W cyklu 2022/23L:

Wykłady dotyczą wykorzystania nowoczesnych technik biologii molekularnej w inżynierii genetycznej. Prezentowanych jest szereg metod analitycznych i eksperymentalnych kluczowych dla tej dziedziny. Omawiane są podczas wykładów tematy dotyczące: wektorów do klonowania – plazmidy, wektory lambdowe, kosmidy, PACi, BACi, YAC oraz wektory roślinne. Źródła DNA do klonowania – cDNA, DNA genomowe, DNA namnożone metodą PCR. Metody przygotowania zgodnych końców wektora i DNA do klonowania za pomocą enzymów restrykcyjnych, terminalnej transferazy, doligowania adapterów i ich restrykcji. Ligacja. Zapobieganie samoligacji wektora. Wprowadzenie zrekombinowanego DNA do komórek gospodarza. Selekcja poszukiwanego klonu – metody hybrydyzacyjne, immunodetekcyjne, funkcjonalne i w oparciu o PCR. Studenci zapoznają się z najnowszymi osiągnięciami inżynierii genetycznej, które prezentowane są na konkretnych przykładach.
Ćwiczenia laboratoryjne mają na celu umożliwienie studentom poszerzenie warsztatu z zakresu dobrej praktyki laboratoryjnej oraz inżynierii genetycznej. Studenci poznają kolejne kroki dotyczące klonowania genów oraz ich regionów kodujących. Student nabywa umiejętności przeprowadzania trawienia restrykcyjnego, transformacji, ukompetentniania mikroorganizmów i ich selekcji. Każde ćwiczenie polega na rozwiązaniu odrębnego problemu badawczego, z którym studenci mierzą się niemal samodzielnie od momentu otrzymania próbek materiału genetycznego do wyciągnięcia wniosków z wyników przeprowadzonych eksperymentów włącznie, co stanowi dobry wstęp dla rzeczywistej pracy laboratoryjnej.

W cyklu 2023/24L:

W cyklu 2024/25L:

Całkowity nakład pracy studenta

1.Godziny realizowane z udziałem nauczyciela (1,4 ECTS): - udział w laboratoriach - 30 h - konsultacje - 5 h 2. Praca własna studenta (0,6 ECTS): - przygotowanie do laboratoriów - 7 h - przygotowanie do kolokwium zaliczeniowego - 8 h Łącznie 50 godz. (2 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1: Student zna podstawowe techniki inżynierii genetycznej – K_W15 W2: Student objaśnia znaczenie inżynierii genetycznej i biotechnologii w medycynie, rolnictwie i ochronie środowiska - K_W12

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Student używa komputera w zakresie koniecznym do obsługi i wykorzystania programów wykorzystywanych w inżynierii genetycznej – K_U10 U2: Student wykorzystuje podstawową wiedzę z zakresu technik inżynierii genetycznej do planowania własnych eksperymentów - K_U02 U3: Student posługuje się specjalistycznym słownictwem z zakresu bioinformatyki - K_U18

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Student rozumie potrzebę ustawicznego pogłębiania wiedzy i kompetencji zawodowych i ma świadomość odpowiedzialności za rzetelność wykonanych analiz – K_K01, K_K03 K2: Student krytycznie podchodzi do informacji uzyskanych z eksperymentów lub baz danych wykorzystywanych w inżynierii genetycznej – K_K02

Metody dydaktyczne

Pogadanka, dyskusja, instruktaż, metoda laboratoryjna, eksperymentu, klasyczna metoda problemowa. W trakcie zajęć studenci w 2-3 osobowych zespołach wykonując doświadczenia w oparciu o pisemną instrukcję do zajęć oraz objaśnienia prowadzącego.

Metody dydaktyczne eksponujące

- pokaz

Metody dydaktyczne podające

- opis
- pogadanka

Metody dydaktyczne poszukujące

- obserwacji
- doświadczeń
- ćwiczeniowa
- laboratoryjna

Rodzaj przedmiotu

przedmiot fakultatywny

Wymagania wstępne

Wiedza z zakresu genetyki ogólnej, biochemii i biologii komórki.

Koordynatorzy przedmiotu

Agnieszka Mierek-Adamska

Kryteria oceniania

W trakcie zajęć ocena aktywności studentów (K_K02, K_K03) w czasie zajęć.
Po zakończeniu zajęć odbędzie się kolokwium pisemne na ocenę – K_W12, K_W15, K_U02
Kryteria oceny kolokwiów:
92-100% bardzo dobry
84-91% dobry plus
76-83% dobry
68-75% dostateczny plus
60-67% dostateczny
0-59% niedostateczny

Po zakończeniu zajęć studenci przygotują sprawozdanie opisujące przebieg wykonanego w czasie zajęć eksperymentu oraz uzyskane wyniki – K_U02, K_U10

Ocena końcowa stanowi średnią ważoną z powyższych ocen - 60% oceny ocena z kolokwium, 40% oceny ocena ze sprawozdania: 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. Słomski R. Analiza DNA. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, 2008.
2. Rewers M., Jędrzejczyk I., Dąbrowska G. Wybrane techniki biologii molekularnej. Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego, Bydgoszcz, 2017.
3. Lewandowska Ronnegren A. Techniki laboratoryjne w biologii molekularnej. Wydawnictwo MedPharm Polska, Wrocław, 2018.
4. Turner PC. Biologia molekularna. Krótkie wykłady. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, wyd. 3 zmienione, 2012.

Literatura dodatkowa:
1. Brown T.A. , Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction. Wiley-Blackwell, 2010
2. Nicholl D.S.T. An Introduction to Genetic Engineering 3rd ed. Cambridge University Press, 2008
3. Sambrook J., et al. Molecular cloning: a laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory 3rd ed., 2001.
4. Węgleński P., Genetyka molekularna. PWN, Warszawa 2008.

W cyklu 2022/23L:

1. Brown T.A. , Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction. Wiley-Blackwell, 2010

2. Nicholl D.S.T. An Introduction to Genetic Engineering 3rd ed. Cambridge University Press, 2008

3. Alberts B. et al., Molecular biology of the cell. 5th ed., Garland Publishing 2008.

4. Sambrook J., et al. Molecular cloning: a laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory 3rd ed., 2001.

5. Słomski R. Analiza DNA. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, 2008.

6. Griffiths A. J. F., Gelbart W. M., Lewontin R. C., , Wessler S.R., Suzuki D. T., Miller J. H. Introduction to genetic analysis 10th edition. W. H. Freeman & Co. 2010.

7. Singleton P., Bakterie w biologii, biotechnologii i medycynie. PWN, Warszawa 2000.

8. Węgleński P., Genetyka molekularna. PWN, Warszawa 2008.

9. Drewa G., Ferenc T., Genetyka medyczna, Elsevier Urban & Partner, Wrocław 2011.

W cyklu 2023/24L:

1. Brown T.A. , Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction. Wiley-Blackwell, 2010

2. Nicholl D.S.T. An Introduction to Genetic Engineering 3rd ed. Cambridge University Press, 2008

3. Alberts B. et al., Molecular biology of the cell. 5th ed., Garland Publishing 2008.

4. Sambrook J., et al. Molecular cloning: a laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory 3rd ed., 2001.

5. Słomski R. Analiza DNA. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, 2008.

6. Griffiths A. J. F., Gelbart W. M., Lewontin R. C., , Wessler S.R., Suzuki D. T., Miller J. H. Introduction to genetic analysis 10th edition. W. H. Freeman & Co. 2010.

7. Singleton P., Bakterie w biologii, biotechnologii i medycynie. PWN, Warszawa 2000.

8. Węgleński P., Genetyka molekularna. PWN, Warszawa 2008.

9. Drewa G., Ferenc T., Genetyka medyczna, Elsevier Urban & Partner, Wrocław 2011.

W cyklu 2024/25L:

1. Brown T.A. , Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction. Wiley-Blackwell, 2010
2. Nicholl D.S.T. An Introduction to Genetic Engineering 3rd ed. Cambridge University Press, 2008
3. Sambrook J., et al. Molecular cloning: a laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory 3rd ed., 2001.
4. Słomski R. Analiza DNA. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, 2008.
5. Singleton P., Bakterie w biologii, biotechnologii i medycynie. PWN, Warszawa 2000.
6. Węgleński P., Genetyka molekularna. PWN, Warszawa 2008.

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 2600-IG-PIBIOL-3-S1 w USOSweb