Uniwersytet Warszawski - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Advanced techniques in molecular biotechnology

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1400-226ZTBTM-en
Kod Erasmus / ISCED: 13.1 Kod klasyfikacyjny przedmiotu składa się z trzech do pięciu cyfr, przy czym trzy pierwsze oznaczają klasyfikację dziedziny wg. Listy kodów dziedzin obowiązującej w programie Socrates/Erasmus, czwarta (dotąd na ogół 0) – ewentualne uszczegółowienie informacji o dyscyplinie, piąta – stopień zaawansowania przedmiotu ustalony na podstawie roku studiów, dla którego przedmiot jest przeznaczony. / (0511) Biologia Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.
Nazwa przedmiotu: Advanced techniques in molecular biotechnology
Jednostka: Wydział Biologii
Grupy: Przedmioty DOWOLNEGO WYBORU
Przedmioty obieralne na studiach drugiego stopnia na kierunku bioinformatyka
Przedmioty specjalizacyjne, BIOTECHNOLOGIA, BIOTECHNOLOGIA MOLEKULARNA, II stopień
Punkty ECTS i inne: 9.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: angielski
Kierunek podstawowy MISMaP:

biologia
biotechnologia

Rodzaj przedmiotu:

fakultatywne

Skrócony opis:

Na zajęciach omawiane będą nowe metody biologii molekularnej o potencjalnym zastosowaniu w biotechnologii. Wykład będzie stanowił wstęp do eksperymentów. Zajęcia podzielone są na bloki tematyczne.

1. CRISPR

2. Białka jako produkty

3. Własność intelektualna w biotechnologii

W trakcie zajęć poruszymy następujące zagadnienia:

-przygotowanie konstruktów do ekspresji heterologicznej, alternatywne metody klonowania (SLIC, GATEWAY), komputerowa analiza genów i genomów,

-ekspresję i oczyszczanie białek o zastosowaniu biotechnologicznym,

-metoda edytowania genomów CRISPR, konstrukcję mutantów za pomocą tej metody i omówienie jej aplikacyjnych wariantów,

-własność intelektualna w biotechnologii ze szczególnym uwzględnieniem patentów biotechnologicznych (tzw. ‘case study’).

Podczas zajęć będzie kładziony nacisk na indywidualną pracę studenta (ewentualnie pracę w parach) zarówno jeśli chodzi o eksperymenty praktyczne jak i część realizowaną in silico oraz zdobywanie wiedzy teoretycznej.

Pełny opis:

Kurs dotyczy aktualnych zagadnień biotechnologii molekularnej. Składa się z trzech bloków tematycznych:

1.Edycja genomów za pomocą CRISPR

Podstawy edycji genomu, elementu CRISPR i historia ich odkrycia. CRISPR jako metoda biotechnologiczna i jej zastosowanie. Molekularne podstawy CRISPR. Wariany aplikacyjne metody w różnych modelach badawczych (roślinne, zwierzęce i mikroorganizmy oraz hodowle tkankowe). Studenci zaprojektują swój własny eksperyment CRISPR/Cas9 i wykonają go samodzielnie w ciągu 5 ćwiczeń. Na koniec przeprowadzą weryfikację uzyskanych klonów. Studenci zrealizują następujące zadania: projektowanie oligonukleotydów, klonowanie guide RNA, analiza klonów i wyników sekwencjonowania, transformacja komórek drożdży, weryfikacja klonów-fenotypowa i za pomocą PCR kolonijnej.

2. Białka jako produkty

-Studenci zapoznają się z podstawowymi zasadami bezpośredniego sekwencjonowania kwasów nukleinowych za pomocą Oxford Nanopore Technology (czwarta generacja sekwencjonowania). Przygotują biblioteki RNA i cDNA do sekwencjonowania, przygotują reakcje sekwencjonowania i przeanalizują zebrane dane. Cześć zajęć zostanie przeznaczona na analizę danych uzyskanych wcześniej podczas sekwencjonowań technologią nanoporową oraz nowym trendom w rozwoju oprogramowania do sekwencjonowania bezpośredniego. Wykorzystamy sekwencjonowanie nanoporowe do badań metabolizmu wewnątrzkomórkowego i kontroli jakości terapeutycznych kwasów nukleinowych, takich jak szczepionki mRNA.

-Klonowanie wysokoprzepustowe np. z wykorzystaniem metody SLIC z pominięciem etapu ligacji. Projektowanie starterów do indywidualnie wybranych klonowań.

-Podstawy oczyszczania białek i pomiary aktywności. Studenci oczyszczą białka rekombinowane uzyskane z bakterii (zróżnicowane nowe lakkazy z metagenomów bakteryjnych i inne białka wiążące kwasy nukleinowe). W toku zajęć studenci przetestują wydajność oczyszczania za pomocą elektroforezy SDS-PAGE. Aktywność preparatów lakkaz i optimum pH dla reakcji enzymatycznych będzie testowana za pomocą metody kolorymetrycznej. Aktywność białek wiążących kwasy nukleinowe będzie testowana przez immunostaining utrwalonych komórek, techniki mikroskopowe i analizę uzyskanych obrazów.

3. Własność intelektualna i prawo patentowe w biotechnologii

Studenci zapoznają się z różnymi formami własności intelektualnej, zwłaszcza tymi które chroni się w biotechnologii (oraz rolnictwie i medycynie). Nauczą się wykorzystywać bazy patentowe jako źródło nie tylko wiedzy na temat własności intelektualnej, ale alternatywne do publikacji naukowych źródło informacji. Dowiedzą się jak wygląda wniosek patentowy, jak jest procedowany na etapie zgłaszania i jak wygląda ochrona patentowa. Zdobędą informacje o repozytoriach materiału biologicznego. W ramach zaliczenia zajęć przygotują krótkie wystąpienie dotyczące wybranego przez siebie patentu w biotechnologii i zaprezentują je na forum grupy (w parach albo indywidualnie).

Zajęcia odbywają się w sali. Część wykładowa przeplata się z częścią laboratoryjną. Na zajęciach duży nacisk kładziony jest na samodzielną pracę studenta, albo pracę w małych 2 osobowych zespołach. Zajęcia wymagają komunikacji, ale też samodzielnej pracy z protokołem (proste obliczenia matematyczne i umiejętności manualne).

Przedmiot przeznaczony jest dla osób, które planują swoją pracę zawodową w działach badań i rozwoju firm biotechnologicznych albo karierę naukową.

Literatura:

Skrypt (2019) Materiały przygotowane przez prowadzących kurs zawierające wstęp teoretyczny do zejęć jak i praktyczne protokoły. Skrypt będzie przekazany w formie PDF albo wydruku dla każdego uczestnika kursu.

Podręcznik Genome Editing red. Kursad Turksen, 2016

Efekty uczenia się:

WIEDZA:

-Posiada zaawansowaną wiedzę w zakresie biologii molekularnej i biotechnologii (K_W01 Bt2).

-Rozumie wpływ postępu nauk biologii molekularnej na rozwój technologii oraz wykorzystywanie tego postępu w praktyce (K_W03 Bt2).

- Opisuje mechanizmy obronne organizmów prokariotycznych, które stały się pierwowzorem metody modyfikacji genomów CRISPR. Zna zasadę działania poszczególnych elementów uczestniczących w procesie edycji z udziałem CRISPR (K_W03 Bt2).

- Wykazuje znajomość podstawowego słownictwa związanego z biotechnologią i biologią molekularną w języku angielskim (K_W12 Bt2).

- Rozumie znaczenie pracy doświadczalnej w biotechnologii i potrafi opisać znaczenie analiz molekularnych np. sekwencjonowania nowej generacji w badaniach biologicznych i medycznych (K_W05 Bt2).

UMIEJĘTNOŚCI:

-Wykorzystuje zaawansowane techniki badawcze, właściwe dla kierunku biotechnologia (K_U01Bt2).

- Potrafi posługiwać się podstawowymi metodami analizy kwasów nukleinowych in silico. Wykazuje umiejętność wykorzystania dostępnych źródeł informacji, w tym elektronicznych (przeszukiwanie baz danych i literatury fachowej). Analizuje wybrane dane z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania (K_U17 Bt2).

- Planuje eksperymenty ekspresji heterologicznej wybranych białek, rozumie celowość takich działań i realnie ocenia szansę powodzenia swoich przedsięwzięć. Samodzielnie wybiera technikę klonowania z zaproponowanych mu przez prowadzącego (SLIC, GATEWAY, shotgun cloning, klasyczne klonowanie z wykorzystaniem enzymów restrykcyjnych), izoluje kwasy nukleinowe, klonuje, analizuje wyniki sekwencjonowania (K_U04 Bt2).

- Planuje eksperymenty z wykorzystaniem CRISPR, projektuje sekwencje kierujące RNA (ang. RNA quide) i matryce naprawcze (repair template). Wybiera metodę wprowadzenia sekwencji kierujących, matrycy naprawczej i nukleazy Cas9 do komórek. Pod nadzorem opiekuna przeprowadza eksperyment typu CRISPR i weryfikację wyników tego eksperymentu (K_U13 Bt2).

- Przeprowadza izolację i oczyszczanie białek, uzyskuje preparaty aktywne biologicznie, które mają potencjalne zastosowanie biotechnologiczne. Przeprowadza testy aktywności oczyszczonych białek, w celu sprawdzenia ich użyteczności (zarówno do eksperymentów molekularnych jak i aplikacyjnych np. przeciwciała rekombinowane, enzymy restrykcyjne, enzymy modyfikujące białka) (K_U14 Bt2).

-Ocenia zagrożenia dla środowiska związane z technologią modyfikacji genomu CRISPR/Cas9 i skuteczne przeciwdziałania tym zagrożeniom (K_U015 Bt2).

-Stosuje metody matematyczne i statystyczne do opisu zjawisk i analizy danych (K_U05 Bt2).

-Wykazuje umiejętność przedstawiania prac i doniesień naukowych dostępnymi środkami komunikacji werbalnej (K_U08 Bt2).

-Wykazuje umiejętność pracy w zespole i kierowania pracami niewielkiego zespołu (K_U10 Bt2).

-Wykazuje umiejętność posługiwania się językiem nowożytnym (angielskim) w stopniu umożliwiającym korzystanie z literatury naukowej i komunikację z cudzoziemcami (K_U02 Bt2).

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

-Rozumie zjawiska fizyczne i chemiczne zachodzące w przyrodzie (K_K01Bt2).

-Wykazuje odpowiedzialność za własną pracę i powierzony sprzęt; wykazuje poszanowanie pracy własnej i innych (K_K03 Bt2).

- Ma nawyk korzystania z obiektywnych źródeł informacji naukowej oraz posługiwania się zasadami krytycznego wnioskowania przy rozstrzyganiu praktycznych problemów (K_K04 Bt2).

Metody i kryteria oceniania:

Ocena końcowa będzie zależała wyłącznie od wyniku testu końcowego, pozostałe aktywności obowiązują jako kryteria dopuszczające do testu.

Podstawą zaliczenia jest:

- obecność na zajęciach (dopuszczalne są dwie nieobecności w semestrze)

-przygotowanie krókiej prezentacji wyników uzyskanych w cyklu dydaktycznym przedmiotu

-zadania domowe polegające na zaprojektowaniu starterów potrzebnych do indywidualnie (lub w parach) przeprowadzanych eksperymentów

- pisemny egzamin składający się z testu zamkniętego i/lub 3 pytań otwartych (warunkiem zaliczenie jest uzyskanie 51% punktów)

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2023/24" (zakończony)

Okres: 2023-10-01 - 2024-01-28
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 70 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Karolina Łabędzka-Dmoch
Prowadzący grup: Łukasz Borowski, Karolina Łabędzka-Dmoch, Seweryn Mroczek, Tomasz Wilanowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Uwagi:

Warunki przyjęcia

Kryterium decydującym jest ocena uzyskana z jednego z dwóch przedmiotów, zadeklarowanych przez studenta:

- biologia molekularna - egzamin,

- genetyka molekularna - egzamin

albo innego przedmiotu zawierającego równoważne treści (dotyczy absolwentów I stopnia spoza UW).

Informację o ocenie/ocenach i/lub preferencjach grup zajęciowych należy wpisać do formularza:

https://forms.gle/CD3EhptJyuDsrXLX6

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2024/25" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2024-10-01 - 2025-01-26
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 70 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Karolina Łabędzka-Dmoch
Prowadzący grup: Łukasz Borowski, Anna Golisz-Mocydlarz, Agnieszka Gozdek, Lidia Lipińska-Zubrycka, Karolina Łabędzka-Dmoch, Tomasz Wilanowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Uwagi:

Warunki przyjęcia

Kryterium decydującym jest ocena uzyskana z jednego z dwóch przedmiotów, zadeklarowanych przez studenta:

- biologia molekularna - egzamin,

- genetyka molekularna - egzamin

albo innego przedmiotu zawierającego równoważne treści (dotyczy absolwentów I stopnia spoza UW).

Informację o ocenie/ocenach i/lub preferencjach grup zajęciowych należy wpisać do formularza:

https://forms.gle/CD3EhptJyuDsrXLX6

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski.
Krakowskie Przedmieście 26/28
00-927 Warszawa
tel: +48 22 55 20 000 https://uw.edu.pl/
kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.3.0 (2024-03-22)