Uniwersytet Warszawski - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Biologia molekularna

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1400-215BM Kod Erasmus / ISCED: 13.104 / (0511) Biologia
Nazwa przedmiotu: Biologia molekularna
Jednostka: Wydział Biologii
Grupy: Przedmioty obowiązkowe, BIOLOGIA, II rok, I stopień
Przedmioty obowiązkowe, BIOTECHNOLOGIA, II rok, I stopień
Punkty ECTS i inne: 8.00 LUB 6.00 (w zależności od programu)
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Rodzaj przedmiotu:

obowiązkowe

Założenia (lista przedmiotów):

Biochemia 1400-113BCH
Genetyka z inżynierią genetyczną 1400-114GEN

Założenia (opisowo):

Przed przystąpieniem do realizacji przedmiotu "Biologia molekularna" studenci powinni zaliczyć I rok studiów I stopnia.

Tryb prowadzenia:

w sali

Skrócony opis:

Omówienie wybranych genomów i metod ich sekwencjonowania. Ewolucja genomów. Mikromatryce DNA. Mechanizmy regulacji ekspresji genów prokariotycznych na poziomie inicjacji transkrypcji oraz post-transkrypcyjnie. Globalna regulacja ekspresji genów u bakterii (regulony, quorum sensing). Replikacja DNA. Chromatyna. Rekombinacja i naprawa DNA u eukariontów. Regulacja transkrypcji u eukariontów. Zjawisko interferencji RNA. Mechanizmy epigenetyczne. Translacja u eukariontów. Aminokwasy i łańcuch polipeptydowy. Fałdowanie białek. Modyfikacje posttranslacyjne białek.

Zajęcia laboratoryjne są podzielone na trzy bloki prowadzone przez pracowników Instytutu Biochemii, Instytutu Biologii Eksperymentalnej i Biotechnologii Roślin oraz Instytutu Mikrobiologii. Każdy blok składa się z czterech zajęć. Dotyczą metod klonowania i manipulacji DNA, izolowania białek rekombinowanych, metod biologii molekularnej roślin oraz podstawowej analizy sekwencji DNA i posługiwania się bazami danych.

Pełny opis:

Wykład

Struktura DNA. Replikacja DNA w organizmach eukariotycznych. Szczegółowe omówienie budowy i roli fragmentów Okazakich oraz problemu terminacji replikacji DNA. Rola i struktura telomerów. Rodzaje uszkodzeń DNA i mechanizmy ich naprawy. Łączenie końców niehomologicznych oraz rekombinacja homologiczna.

Narzędzia w biologii molekularnej i sekwencjonowanie DNA. Chemiczna synteza oligonukleotydów i metoda PCR. Podstawowe enzymy wykorzystywane w procedurach laboratoryjnych biologii molekularnej. Metody sekwencjonowania genomów: metoda Sangera oraz sekwencjonowanie nowej generacji. Omówienie etapów poznawania genomu człowieka. Wykorzystanie DNA do archiwizacji danych.

Struktura genomów, ich elementy i ewolucja. Pierwsze scharakteryzowane genomy i ich cechy. Przedstawienie hipotez dotyczących ewolucyjnego pochodzenia genów. Najważniejsze elementy strukturalne genów. Organizacja genomów. Elementy transpozycyjne, ich budowa oraz mechanizmy transpozycji.

Przykłady różnych mechanizmów regulacyjnych ekspresji genów u organizmów prokariotycznych na poziomie inicjacji i terminacji transkrypcji (m.in. operon laktozowy, operon arabinozowy, operon tryptofanowy, atenuacja). Regulacja na poziomie (i) post-traskrypcyjnym z udziałem białek i regulatorowego RNA (m.in. ryboregulacja, ryboprzełączniki), (ii) translacji i (iii) post-translacyjnie. Pojęcie operonu, regulonu i modulonu. Globalna regulacja na poziomie komórki (m.in. dwuskładnikowy system regulacyjny) oraz całej populacji (w tym quorum sensing). Replikacja u bakterii.

Replikacja, rekombinacja i naprawa DNA u eukariontów. Chromatyna. Organizacja strukturalna materiału genetycznego eukariontów: histony, nukleosomy; struktury chromatynowe wyższego rzędu. RNA: transkrypcja, obróbka transkryptów. Regulacja transkrypcji u eukariontów: polimerazy RNA, czynniki transkrypcyjne; remodelowanie chromatyny i modyfikacje histonów. Zjawisko interferencji RNA: mikroRNA i RNAi. Metylacja DNA i mechanizmy epigenetyczne.

Translacja u eukariontów. Aminokwasy. Właściwości łańcucha polipeptydowego. Struktury drugo-, trzecio- i czwartorzędowe białek. Fałdowanie białek. Chaperony i chaperoniny. Modyfikacje posttranslacyjne białek.

Ćwiczenia

Endonukleazy restrykcyjne i enzymy służące do modyfikacji DNA. Rekombinacja DNA, klonowanie. Metody wprowadzania DNA do komórek bakteryjnych. Przygotowanie komórek kompetentnych i transformacja bakterii. Wektory plazmidowe. Antybiotyki stosowane w biologii molekularnej. Izolacja DNA plazmidowego, jego elektroforeza, oraz ocena czystości i jakości. Zastosowanie elementów operonu laktozowego Escherichia coli w klonowaniu. Metody selekcji zrekombinowanego DNA, alfa-komplementacja. Represja kataboliczna.

Izolacja rekombinowanego białka enzymatycznego wyrażanego w komórkach bakterii E. coli, metodą chromatografii powinowactwa do immobilizowanego metalu. Ocena jakości otrzymywanych preparatów białkowych: i) oznaczenie aktywności katalitycznej enzymu; ii) analiza czystości preparatu metodą elektroforezy w żelu poliakrylamidowym z SDS (porównanie różnych metod barwienia żeli: błękitem Coomassie R-250, srebrem i barwnikiem fluorescencyjnym); iii) identyfikacja immunologiczna metodą Western (porównanie różnych metod wizualizacji powstających kompleksów antygen - przeciwciało, zastosowanie przeciwciał drugorzędowych sprzężonych z alkaliczną fosfatazą i peroksydazą z chrzanu oraz różnych metod detekcji, w tym wzmocnionej chemiluminescencji).

Organizmy modyfikowane genetycznie na przykładach roślin transgenicznych – sposób otrzymania i wykorzystanie. Wykonanie transformacji przejściowej roślin tytoniu przez infiltrację liści hodowlą bakterii Agrobacterium tumefaciens, niosącą konstrukt genetyczny z genem markerowym.

Na zajęciach zostaną przedstawione najczęściej stosowane w biologii geny repotrerowe, jak białko zielonej fluorescencji (GFP), lucyferaza, glukouronidaza (GUS), itp. Zostaną omówione także metody badania oddziaływań z zastosowaniem genów reporterowych, jak drożdżowy system dwuhybrydowy, FRET (Föster Resonance Energy Transfer), BiFC (Bimolecular fluorescence complementation). Podczas ćwiczeń przeprowadzone zostanie doświadczenie polegające na przejściowej transformacji roślin i obserwacji ekspresji wprowadzonego genu poprzez obserwację białka zielonej fluorescencji z zastosowaniem mikroskopu fluorescencyjnego. Konstrukty używane podczas ćwiczeń zawierają geny kodujące fuzje translacyjne GFP z białkami występującymi w różnych częściach komórki. Pozwoli to na analizę lokalizacji tych białek. Podczas ćwiczeń zostaną także przeprowadzone obserwacje roślin wyrażających gen glukouronidazy pod kontrą różnych specyficznych tkankowo promotorów.

Bazy danych artykułów naukowych (PubMed) oraz sekwencji DNA i białek. Analiza genu SC5316 (dehydrogenazy alkoholowej drugiej) pod kątem przeklonowania do konstruktu pCAMBIA (wyszukiwanie sekwencji w bazie danych (BLAST), wybór miejsc restrykcyjnych i projektowanie starterów do PCR). Przewidywanie funkcji genu SC5316 na podstawie analizy domen kodowanego białka i wstępnej analizy filogenetycznej

Metody biologii molekularnej stosowane w analizach mutantów oraz linii transgenicznych Arabidopsis. Genetyka roślin – podejście forward i reverse w pracy z modelową rośliną Arabidopsis thaliana, metody mutagenezy Arabidopsis, badania przesiewowe mutantów oraz mapowanie mutacji punktowych i insercyjnych (m.in. analiza PCR sekwencji polimorficznych w dwóch ekotypach Arabidopsis).

Literatura:

Biologia molekularna bakterii. J. Baj, Z. Markiewicz. Wyd. PWN.

Mikrobiologia. J. Baj. Wyd. PWN. 2018

Biochemia. J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer. Wyd. PWN.

Biologia molekularna. Krótkie wykłady. P.C. Turner, A.G. McLennan, A.D. Bates, M.R.H. White

Ćwiczenia z biochemii. L. Kłyszejko - Stefanowicz

Genetyka molekularna. P. Węgleński. Wyd. PWN.

Genomy. T.A. Brown

Introduction to Protein Structure. C. Branden, J. Tooze, Garland Publ.

Genes IX. B.Lewin

Brock Biology of Microorganisms. M.T. Madigan, J.M. Martinko

Materiały dostarczone przez zespół prowadzący.

Efekty uczenia się:

Po opanowaniu materiału objętego wykładem i ćwiczeniami student:

WIEDZA:

1. Ma podstawową wiedzę w zakresie biologii molekularnej. Zna i rozumie molekularne podstawy funkcjonowania komórek prokariotycznych i eukariotycznych (K_W01 Bt1).

2. Potrafi wskazać najważniejsze odkrycia naukowe w historii biologii molekularnej (K_W02 Bt1).

3. Wykazuje znajomość podstawowych technik i narzędzi w badaniach zjawisk przyrodniczych w zakresie biologii molekularnej (K_W04 Bt1).

4. Zna podstawy projektowania i wykonywania modyfikacji genetycznych na materiale biologicznym (K_W04 Bt1).

5. Zna podstawy technik informatycznych i wykorzystuje narzędzia informatyczne do pozyskiwania informacji z baz danych (K_W08 Bt1).

UMIEJĘTNOŚCI

1. Stosuje podstawowe techniki biologii molekularnej (K_U01 Bt1).

2. Wykazuje umiejętność wykorzystania podstawowych baz danych artykułów naukowych oraz sekwencji DNA i białek (K_U03 Bt1).

3. Przeprowadza proste doświadczenia z zakresu biologii molekularnej pod okiem opiekuna (K_U04 Bt1).

4. Wykazuje umiejętność poprawnego wnioskowania na podstawie danych eksperymentalnych (K_U06 Bt1).

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

1. Wykazuje odpowiedzialność za bezpieczeństwo pracy własnej i innych (K_K03 Bt1).

2. Wykazuje odpowiedzialność za powierzony sprzęt w laboratorium biologii molekularnej (K_K03 Bt1).

3. Wykazuje zdolność do efektywnego wykonywania pracy doświadczalnej w zespole (K_K04 Bt1).

Metody i kryteria oceniania:

Zajęcia (ćwiczenia) są zaliczane jeśli student: (i) uczestniczył w co najmniej 85% zajęć; (ii) pracował na zajęciach w sposób pozwalający pozytywnie ocenić wiedzę, umiejętności i kompetencje społeczne, jakie w toku zajęć uzyskał (opisane w sylabusie jako przedmiotowe efekty kształcenia); (iii) zaliczył pisemne kolokwium.

Szczegółowe warunki zaliczenia zajęć: (i) obecność i aktywny udział w zajęciach eksperymentalnych; (ii) zaliczenie pisemnego kolokwium (zawiera zarówno pytania testowe jak i otwarte). Czas trwania kolokwium: 90 min. Aby zaliczyć kolokwium, należy uzyskać ponad połowę możliwych do zdobycia punktów.

Warunki zaliczenia egzaminu (przedmiotu).

Warunkiem dopuszczającym do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń składających się na dany przedmiot. Egzamin końcowy składa się z 4 części dotyczących: (i) genomiki, (ii) biologii molekularnej prokariontów, (iii) biologii molekularnej eukariontów, (iv) podstaw wiedzy o białkach. Aby zdać egzamin, trzeba uzyskać pozytywną ocenę z każdej z części. Ocena końcowa jest średnią z ocen z poszczególnych części. Forma egzaminu: pisemna (test pojedynczego wyboru; test wielokrotnego wyboru; pytania opisowe). Czas trwania egzaminu: 120 min.

Praktyki zawodowe:

Nie.

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2019/20" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-01-27
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 60 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Girstun, Monika Radlińska
Prowadzący grup: Monika Adamczyk-Popławska, Rafał Archacki, Agnieszka Girstun, Piotr Golec, Takao Ishikawa, Roksana Iwanicka-Nowicka, Maciej Jończyk, Marta Koblowska, Helena Kossowska, Maciej Kotliński, Piotr Kowalec, Piotr Kozłowski, Agnieszka Kwiatek, Monika Radlińska, Alicja Sobkowiak, Joanna Trzcińska-Danielewicz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/21" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2020-10-15 - 2021-01-31

Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 60 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Girstun, Monika Radlińska
Prowadzący grup: Monika Adamczyk-Popławska, Rafał Archacki, Agnieszka Girstun, Piotr Golec, Takao Ishikawa, Roksana Iwanicka-Nowicka, Maciej Jończyk, Marta Koblowska, Helena Kossowska, Maciej Kotliński, Piotr Kowalec, Piotr Kozłowski, Agnieszka Kwiatek, Monika Radlińska, Alicja Sobkowiak, Joanna Trzcińska-Danielewicz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski.