Inżynieria genetyczna

Przedmiot kierunkowy - obowiązkowy, 4 semestr studiów

Wymagania wstępne: zaliczenie przedmiotu Biologia molekularna

Tematyka zajęć:

Wykłady - 30 godz.

1. Zakres i podstawowe pojęcia inżynierii genetycznej

2. Enzymy wykorzystywane do manipulacji genetycznych

3. Manipulacje biochemiczne cząsteczek DNA w toku klonowania molekularnego

4. Klonowanie w Escherichia coli i Bacillus subtilis

5. Klonowanie w komórkach drożdży

6. Inżynieria genetyczna komórek roślinnych

7. Strategie i metody klonowania genów oraz sposoby selekcji klonów rekombinantowych

8. Charakterystyka klonów rekombinatowych – techniki sekwencjonowania DNA i mapowanie transkrypcyjne

9. Charakterystyka klonów rekombinatowych – analiza interakcji białko–białko oraz białko–kwas nukleinowy

10. Mutageneza in vitro klonowanych genów

11. Produkcja białek rekombinantowych

12. Społeczna percepcja manipulacji genetycznych

13. Metody badania ekspresji genów na poziomie mRNA metodami northern blot, RT-PCR i real-time qPCR

Ćwiczenia laboratoryjne - 45 godz.

1. Produkcja kompetentnych komórek Escherichia coli. Kontrola kompetencji otrzymanych komórek poprzez transformację plazmidowym DNA.

2. Określanie wydajności transformacji. Izolacja DNA wektora plazmidowego. Izolacja klonowanego DNA. Określanie stężenia i czystości otrzymanych preparatów DNA.

3. Kontrolna elektroforeza wyizolowanych preparatów DNA. Trawienie restrykcyjne DNA wektora i klonowanego DNA. Defosforylacja wektora.

4. Preparatywna elektroforeza strawionych preparatów DNA – izolacja z żelu formy liniowej wektora oraz wybranej frakcji fragmentów restrykcyjnych DNA klonowanego.

5. Kontrolna elektroforeza wyizolowanych z żelu preparatów DNA. Ligacja wektora z klonowanym DNA. Transformacja mieszaniny ligacyjnej do komórek E. coli.

6. Analiza wyników transformacji. Analiza chromatogramów sekwencyjnych. Izolacja białka rekombinantowego.

7. Izolacja całkowitego RNA z komórek zwierzęcych, ocena jakości wyizolowanego RNA i pomiar jego stężenia. Przeprowadzenie reakcji odwrotnej transkrypcji w celu uzyskania cDNA oraz reakcji PCR dla genu badanego i kontrolnego. Ocena ekspresji mRNA badanego genu.

Podstawowa:

Brown TA (2016) Gene cloning and DNA analysis: an introduction. Wyd. 7. Wiley-Blackwell

Howe C (2007) Gene cloning and manipulation. Wyd. 2. Cambridge University Press

Nicholl DST (2008) An introduction to genetic engineering. Wyd. 3. Cambridge University Press

Uzupełniająca:

Brown TA (2016) Genomy. Wyd. 2, PWN

Buchowicz J (2016) Biotechnologia molekularna – modyfikacje genetyczne, postępy, problemy. Wyd. 2, PWN

Genetic Engineering & Biotechnology News (GEN) – Mary Ann Liebert, Inc. (czasopismo)

Wiedza - student zna i rozumie:

- podstawowe pojęcia inżynierii genetycznej

- manipulacje biochemiczne cząsteczek DNA i wykorzystywane do tego enzymy

- klonowanie molekularne w komórkach bakteryjnych i manipulacje genetyczne wybranych typów komórek eukariotycznych - poszczególne strategie i metody klonowania genów

- metody charakterystyki klonów rekombinantowych

- zagadnienia mutagenezy in vitro i produkcji białek rekombinantowych

- perspektywy technologii zrekombinowanego DNA i związane z nimi obawy społeczne

- podstawowe metody badania ekspresji genów na poziomie mRNA

Umiejętności - student potrafi:

- przygotować komórki kompetentne i ocenić ich jakość

- wykonać klonowanie molekularne w wektorze plazmidowym

- zinterpretować wyniki sekwencjonowania DNA

- obsługiwać urządzenia laboratoryjne – wirówki, spektrofotometry, aparaty do elektroforezy i dokumentacji rozdziałów, termocyklery i inkubatory

- wykonać izolację całkowitego RNA, przeprowadzić odwrotną transkrypcję i wykonać analizę ekspresji mRNA genu w komórkach zwierzęcych

Kompetencje społeczne - student jest gotów do:

- pracy w zespole

- zapobiegania zagrożeniom związanym z technologią zrekombinowanego DNA

- wpływania na społeczną percepcję manipulacji genetycznych

Wykład: zaliczenie na podstawie pytań testowych; na ocenę pozytywną należy udzielić co najmniej 51% prawidłowych odpowiedzi na zadane pytania. Udział w ocenie końcowej z przedmiotu – 65%.

Ćwiczenia:zaliczenie na podstawie:

- indywidualnych sprawozdań z prac laboratoryjnych – udział w ocenie końcowej modułu 15%,

- 2 kolokwiów z zakresu ćwiczeń (ocena pozytywna za min. 51% punktów) – udział w ocenie końcowej modułu 20%."