Biologia molekularna

KIERUNEK STUDÓW : BIOGOSPODARKA / ECTS: 6/ semestr:5

Profil: ogólnoakademicki / Forma i poziom: SI

status: kierunkowy

Wymagania wstępne: Biochemia i Fizjologia roślin

Celem kształcenia jest zaznajomienie studentów z budową i funkcją kwasów nukleinowych, szczegółowym przebiegiem procesów replikacji, transkrypcji i translacji. Ponadto przedstawione zostaną zagadnienia związane z kontrolą ekspresji genów na poziomie genomowym, transkrypcyjnym, potranskrypcyjnym, translacyjnym i potranslacyjnym. Omówione zostaną i zaprezentowane podstawowe techniki analizy DNA, ekspresji genów i białek.

Molekularny poziom funkcjonowania organizmów żywych przedstawiony będzie systemowo, na różnych poziomach, poprzez pryzmat złożonych interakcji pomiędzy genomem a środowiskiem.

Wykłady:

1. Struktura i właściwości kwasów nukleinowych – organizacja genomu organizmów prokariotycznych i eukariotycznych

2. Replikacja DNA bakteryjnego i eukariotycznego, dynamika genomu

3. Technika PCR i jej zastosowanie

4. Techniki sekwencjonowania DNA

5. Klonowanie molekularne

6. Biblioteki genowe i ich przeszukiwanie

7. Techniki wyszukiwania genów odpowiedzialnych za kształtowanie konkretnych fenotypów

8. Transkrypcja u organizmów prokariotycznych i jej kontrola

9. Transkrypcja u organizmów eukariotycznych i mechanizmy jej kontroli

10. Obróbka potranskrypcyjna i mechanizmy jej kontroli

11. Translacja i modyfikacje potranslacyjne, regulacja czasu życia białka

12. Interferencja RNA i jej wykorzystanie

13. Techniki badania ekspresji genów

14. Receptory komórkowe i transdukcja sygnału w komórkach

15. Transdukcja sygnału w komórkach cd.

Ćwiczenia:

1. Izolacja mRNA z tkanek roślinnych

2. Projektowanie starterów i sond (Primer Express, File Builder)

3-4. Odwrotna transkrypcja, oczyszczanie cDNA - specyfika pracy z RNA, stabilizacja profilu ekspresji genów po pobraniu prób

5-6. Reakcja PCR w czasie rzeczywistym - oznaczenie względne ekspresji (Relative Quantification) z wykorzystaniem sond Taqman-MGB oraz fluoroforu SybrGreen, wykorzystanie oprogramowania 7500 System SDS Software. 7. Analiza i interpretacja wyników - odczyty z krzywych standardowych oraz normalizacja ekspresji względem kontroli endogennej, interpretacja biologiczna obserwowanych zjawisk.

8-10. Izolacja białek z materiału roślinnego

11-14. Elektroforeza białek w warunkach denaturujących

15. Analiza (skanowanie, wizualizacja żeli) i interpretacja wyników elektroforezy białek

Struktura aktywności studenta:

zajęcia realizowane z bezpośrednim udziałem prowadzącego 35 godz.

w tym: wykłady 15 godz.

ćwiczenia i seminaria 15 godz.

konsultacje 2 godz.

udział w badaniach 0 godz.

obowiązkowe praktyki i staże 0 godz.

udział w egzaminie i zaliczeniu 3 godz.

e-learning 0 godz.

Praca własna 145 godz.

Literatura:

1. Brown T.A., „Genomy” Red. Piotr Węgleński, PWN 2001, 2013.

Turner P.C. i inni

2. „Biologia molekularna – krótkie wykłady”, PWN, 2004, 2006, 2015.

Publikacje własne:

1. Jurczyk B., Hura K., Trzemecka A., Rapacz M., 2015. Evidence for alternative splicing mechanisms in meadow fescue (Festuca pratensis) and p erennial ryegrass (Lolium perenne) Rubisco activase gene, Journal of Plant Physiology, 176: 61-64.

2. T. Hura, K. Hura, A. Ostrowska,. J. Gadzinowska, B. Pawłowska, Grzesiak M.T., K. Dziurka, E. Dubasa. Rieske iron-sulfur protein of cytochrome-b6f is involved in plant recovery after drought stress. Environ. Exp. Bot. 156, 228-239.

3. Tyrka M., Rapacz M., Fiust A., Wójcik-Jagła M., 2015. QTL mapping of freezing tolerance and photosynthetic acclimation to cold in winter two- and six-rowed barley, Plant Breeding, 134, 271–282.

Efekty uczenia się:

Wiedza:

- zna zasady organizacji i funkcjonowania genomów

- zna mechanizmy kontroli wyrażania cech genotypowych w fenotypie i techniki ich badania

- posiada wiedzę dotyczącą funkcjonowania receptorów komórkowych i szlaków transdukcji sygnału

Umiejętności:

- potrafi posługiwać się techniką ilościowego PCR

- potrafi korzystać z baz danych sekwencji kwasów nukleinowych w celu projektowania starterów i sond molekularnych

- wykonuje elektroforezę białek w warunkach denaturujących

Kompetencje społeczne:

- potrafi rozwiązywać stawiane problemy i organizować pracę w zespole

- rozumie potrzebę ciągłego poznawania zjawisk i procesów komórkowych oraz zdobywania wiedzy z zakresu biologii molekularnej

- Posiada umiejętność stałego dokształcania się w różnych dziedzinach. Troszczy się o podnoszenie kwalifikacji zawodowych

Wykłady:

Egzamin pisemny (pytania problematyczne)

1. Ocena niedostateczna (2,0): wystawiana jest wtedy, jeśli w zakresie co najmniej jednej z trzech składowych (W, U lub K) przedmiotowych efektów kształcenia student uzyska mniej niż 50% obowiązujących efektów dla danej składowej.

2. Ocena dostateczna (3,0): wystawiana jest wtedy, jeśli w zakresie każdej z trzech składowych (W, U lub K) efektów kształcenia student uzyska przynajmniej 50% obowiązujących efektów dla danej składowej.

3. Ocena ponad dostateczna (3,5): wystawiana jest na podstawie średniej arytmetycznej z trzech składowych (W, U lub K) efektów kształcenia (średnio 61-70%).

4. Podobny sposób obliczania ocen jak przedstawiony w pkt. 3 przyjęto dla ocen dobrej (4,0 - średnio 71-80%), ponad dobrej (4,5 - średnio 81-90%) i bardzo dobrej (5,0 - średnio >90%).

Ćwiczenia:

na bieżąco oceniane przez prowadzących pod względem poprawności ich rozwiązania oraz organizacji pracy w zespole przeprowadzanie określonych eksperymentów chemicznych

Ocena końcowa z ćwiczeń: średnia uzyskana z poszczególnych ćwiczeń.

Udział ćwiczeń i wykładów w końcowej ocenie:

0,6 x ocena z egzaminu (wykłady) + 0,4 x ocena końcowa z ćwiczeń

UWAGA: Prowadzący zajęcia, na podstawie stopnia opanowania przez studenta obowiązujących treści programowych danego przedmiotu, w oparciu o własne doświadczenie dydaktyczne, formułuje ocenę, posługując się podanymi wyżej kryteriami formalnymi.