Techniki biologii molekularnej 2600-TBMBIOT-3-S1

Celem przedmiotu Techniki biologii molekularnej jest zapoznanie studentów z różnymi technikami stosowanymi w różnych działach biologii molekularnej i biotechnologii. Wiedza i umiejętności nabyte w czasie zajęć powinny umożliwić studentom samodzielne zaplanowanie doświadczenia i wybranie odpowiedniej techniki molekularnej umożliwiającej weryfikację postawionej hipotezy badawczej.

W trakcie wykładów z przedmiotu Techniki biologii molekularnej student szczegółowo zapozna się z następującymi zagadnieniami:
1. Metody izolacji kwasów nukleinowych. Dobór odpowiedniej metody w zależności od materiału wyjściowego. Sposoby analizy jakościowej i ilościowej kwasów nukleinowych.
2. Klonowanie DNA. Rodzaje wektorów do klonowania. Dobór wektora w zależności od celu eksperymentu.
3. Metody integracji insertu z wektorem - klasyczna ligacja, rekombinacja BP/LR, rekombinacja Cre, klonowanie Gibsona, klonowanie Golden Gate.
4. Metody wprowadzania zrekombinowanego DNA do komórek gospodarza. Selekcja pozytywnych transformantów – metody hybrydyzacyjne, immunodetekcyjne, funkcjonalne i w oparciu o PCR.
5. Molekularna hybrydyzacja – znaczniki molekularne, metody znakowania kwasów nukleinowych na całej długości, na końcu 5’ lub 3’. Rygorystyczność hybrydyzacji. Hybrydyzacja typu Southern. Hybrydyzacje dot/slot blot. ASO - hybrydyzacja allelo specyficznego oligonukleotydu. RFLP.
6. Techniki sekwencjonowania DNA. Metody składania sekwencji całych genomów. "Spacerowanie" po chromosomach.
7. Reakcja łańcuchowej polimeryzacji - zasada działania, optymalizacja reakcji, zastosowanie do analizy polimorfizmów i mutacji, rodzaje reakcji PCR.
8. Metody analizy poziomu mRNA - hybrydyzacyjne (typu northern, in situ), RT-PCR, real time PCR, mikromacierze, SAGE, sekwencjonowanie RNA.
9. Metody analizy funkcji genów - mutageneza in vitro, interferencja RNA, edycja genomów (TALEN, CRISPR/Cas9).
10. Analiza wiązania białek regulatorowych do DNA - test opóźnionej migracji w żelu, analiza śladów z życiem DNazy I, metoda southwestern.

W trakcie ćwiczeń studenci pracując w 2-3 osobowych zespołach pod nadzorem prowadzącego zajęcia przeprowadzą następujące doświadczenia:
1. Izolacja DNA plazmidowego.
2. Izolacja RNA z roślin. Reakcja odwrotnej transkrypcji.
3. Analiza jakościowa i ilościowa uzyskanych preparatów kwasów nukleinowych.
4. Przygotowanie fragmentów do klonowania do wektora - projektowanie starterów umożliwiających ligację z DNA plazmidowym trawionym restrykcyjnie oraz umożliwiających dodanie końców do rekombinacji, przeprowadzenie reakcji PCR, oczyszczanie produktu reakcji.
5. Trawienie restrykcyjne plazmidu, defosforylacja liniowej formy plazmidu ligacja z heterologicznym DNA. Rekombinacja BP.
6. Transformacja bakterii i selekcja pozytywnych transformantów.
7. Izolacja rekombinowanego plazmidu oraz potwierdzenie obecności pożądanej wstawki.
8. Prezentacje studentów przedstawiające wybraną technikę biologii molekularnej.

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczyciela (48 godz): - udział w wykładach - 15 h - udział w ćwiczeniach - 30 h - konsultacje - 3 h Czas poświęcony w pracę indywidualną studenta (27 godz.): - przygotowanie do ćwiczeń i do kolokwiów - 8 h - przygotowanie prezentacji - 5 h - przygotowanie do zaliczenia egzaminu - 12 h - zaliczenia - 2 h Łącznie: 75 godz. (3 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1. Objaśnia metody izolacji kwasów nukleinowych - K_W03, K_W09 W2. Wymienia i opisuje wektory do klonowania - K_W09, K_W16 W3. Opisuje i porównuje metody integracji heterologicznego DNA z wektorem - K_W09, K_W16 W4. Opisuje metody selekcji pozytywnych transformantów - K_W16, K_W18 W5. Omawia mechanizm hybrydyzacji molekularnej, wymienia rodzaje hybrydyzacji oraz objaśnia ich zastosowanie - K_W09, K_W16 W6. Wyjaśnia przebieg reakcji PCR, wymienia rodzaje oraz omawia zastosowanie reakcji - K_W09, K_W16 W7. Wyjaśnia mechanizm reakcji sekwencjonowania DNA oraz opisuje przebieg procesu sekwencjonowania całych genomów - K_W09, K_W16 W8. Wymienia i omawia metody analizy poziomu mRNA - K_W09, K_W16 W9. Wyjaśnia i opisuje metody badania funkcji genów w tym interferencję RNA, TALEN, CRISPR/Cas9 - K_W09, K_W16, K_W18 W10. Zna metody badania wiązania białek regulatorowych do DNA - K_W09, K_W16

Efekty uczenia się - umiejętności

U1. Planuje (oblicza stężenia roztworów i ilości dodawanych odczynników) doświadczenia i reakcje - K_U06, K_U07 U2. Obsługuje urządzenia laboratoryjne: termocykler, aparat do elektroforezy, wirówka i mikrowirówka - K_U02 U3. Izoluje kwasy nukleinowe i potrafi dobrać odpowiednią metodę izolacji w zależności od materiału wyjściowego - K_U02, K_U07 U4. Dokonuje analizy jakości i ilości preparatów kwasów nukleinowych i ocenia przydatność uzyskanych preparatów do dalszych eksperymentów - K_U01, K_U06 U5. Tworzy konstrukty genowe z wykorzystaniem enzymów restrykcyjnych, ligaz DNA i rekombinaz DNA - K_U02 U6. Wprowadza uzyskane konstrukty genowe do komórek gospodarza i dokonuje selekcji - K_U02, K_U06, K_U08 U7. Samodzielnie planuje eksperyment pozwalający na weryfikację postawionej hipotezy badawczej - K_U06, K_U07, K_U12, K_U15

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1. Jest odpowiedzialny za sprzęt i wspólne wykonanie zadania - K_K09 K2. Jest zdolny do pracy w zespole - K_K03 K3. Rozumie konieczność ustawicznego poszerzania wiedzy - K_K01 K4. Akceptuje i rozumie konieczność stosowania metod bioinformatycznych w biologii molekularnej i biotechnologii - K_K02

Metody dydaktyczne

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

Metody dydaktyczne podające

- pogadanka
- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- obserwacji
- referatu
- ćwiczeniowa
- doświadczeń
- laboratoryjna

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obligatoryjny

Wymagania wstępne

Wiedza podstawowa z zakresu biologii molekularnej i genetyki ogólnej.

Koordynatorzy przedmiotu

Agnieszka Mierek-Adamska

Kryteria oceniania

Zaliczenie wykładów: test w formie pytań testowych i otwartych (opisowych) na ocenę.
K_W03, K_W09, K_W13, K_W16, K_W18
Kryteria 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)

Ćwiczenia kończą się pisemnym kolokwium końcowym składającym się z pytań o charakterze otwartym. Konieczne jest uzyskanie oceny pozytywnej z końcowego kolokwium.
K_W03, K_W09, K_W16, K_U02, K_U06, K_U07, K_U08
W trakcie semestru ocena aktywności studentów (K_K03, K_K09) w czasie zajęć oraz ocena prezentacji dotyczącej wybranej techniki biologii molekularnej (K_K01, K_U08, K_U12, K_U15). 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:
Turner PC, McLennan AG, Bates AD, White MRH Biologia molekularna. Krótkie wykłady. wyd, drugie, PWN, 2004.
Lewandowska-Ronnegren A., Techniki laboratoryjne w biologii molekularnej. MedPharm Polska, 2018.

Instrukcje do ćwiczeń.

Literatura dodatkowa:
Brown T.A., Genomy, wyd. drugie, PWN, 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-TBMBIOT-3-S1 w USOSweb