Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Podstawy proteomiki

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: H.2s.PRO.SM.HZOBZ.O Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Podstawy proteomiki
Jednostka: Katedra Biologii Roślin i Biotechnologii
Grupy: Bioinżynieria zwierząt II stopnia II sem. obowiązkowe
Punkty ECTS i inne: 3.00
Język prowadzenia: polski
Skrócony opis:

Wprowadzenie do proteomiki jako nowoczesnej, interdyscyplinarnej dziedziny wiedzy, łączącej badania podstawowe i aplikacyjne. Wykłady definiują proteomikę jako systemowe podejście do analizy białek, obejmujące ich mapowanie wraz z charakterystyką funkcjonalną. Podają zakres merytoryczny i strategie badawcze, zestawiają pojęcie genomu i proteomu oraz porównują ze współczesną genomiką, podkreślając komplementarność i wkład w osiągnięcia innych, powiązanych dziedzin naukowych. Omawiają podstawowe elementy analizy proteomicznej, schematy analizy proteomów oraz stosowane metody i techniki badawcze: elektroforeza dwukierunkowa, spektrometria masowa, frakcjonowanie, izolację oraz badania struktury i własności białek. Prezentują trendy i kierunki rozwoju proteomiki wraz z przykładami analizy proteomów, głównie zwierzęcych. Ćwiczenia laboratoryjne obejmują elementy proteomiki funkcjonalnej: izolację i badania aktywności wybranych enzymów biorących udział w metabolizmie zwierząt.

Pełny opis:

Wykłady:

Pojęcie genomu i proteomu, definicja proteomiki - charakter podstawowy i aplikacyjny, zakres merytoryczny oraz strategie badawcze, wkład w osiągnięcia współczesnych nauk przyrodniczych.

Biosynteza i regulacja ekspresji białek, cykl życiowy białka– od jego syntezy aż do końcowej degradacji; określanie proteomu na podstawie znajomości i analizy genomu, porównanie proteomu różnych organizmów

Proteomika funkcjonalna vs. proteomika ekspresji białek. Podstawowe elementy analizy proteomicznej – schematy postępowania

Metody elektroforetyczne w proteomice – omówienie wybranych technik, w tym elektroforezy dwukierunkowej (2DE) – zasady prowadzenia rozdziału oraz akwizycja i wizualizacja danych, opracowanie wyników, tworzenie map 2D, konstrukcja baz danych.

Metoda spektrometrii masowej (MS) w proteomice - podstawy teoretyczne i wykorzystanie w praktyce analizy proteomów;

Efektywność i sprawność analiz proteomicznych: automatyzacja i robotyzacja, stosowanie narzędzi bioinformatycznych - informatyzacja systemów, tworzenie elektronicznych, internetowych baz danych

Metody frakcjonowania, izolacji i badań białek w proteomice - homogenizacja tkanek, zagęszczanie roztworów białek, ultrawirowanie, ultrafiltracja, wysalanie, techniki strąceniowe; chromatografia cieczowa (LC), średniociśnieniowa (FPLC), wysokosprawna (wysokociśnieniowa) chromatografia cieczowa (HPLC). Wybrane metody badań struktury i własności białek -dyfrakcja promieniowania X, modelowanie struktury białek, metody spektrometryczne i spektroskopowe.

Nowe kierunki w proteomice - rozwój bioinformatyki, nowoczesne metody identyfikacji białek: recognition chips, protein arrays, lab-on-a-chip; opracowywanie ultraczułych technik detekcji – mikrokapilary, nanometody.

Przykłady konkretnych badań z zakresu analizy proteomów różnych grup organizmów ze szczególnym uwzględnieniem proteomiki zwierząt.

Ćwiczenia:

Blok ćwiczeń laboratoryjnych - elementy proteomiki funkcjonalnej: badania wybranych enzymów uczestniczących w metabolizmie zwierząt (wariantowo esterazy z wątroby, dehydrogenzay mleczanowej osocza lub dehydrogenazy alkoholowej z wątroby). Część I: poznanie zasady i metodyki oznaczania aktywności enzymatycznej enzymów; przygotowanie pierwotnego ekstraktu białkowego z tkanki zwierzęcej (homogenizacja i wirowanie materiału biologicznego); detekcja aktywności enzymu w ekstrakcie

Część II: frakcjonowanie ekstraktu białkowego w celu izolacji i wstępnego oczyszczanie wybranego do analizy enzymu: rozdzielanie białek ekstraktu komórkowego na frakcje metodą chromatografii FPLC (fast protein liquid chromatography), oznaczanie stężenia białka w poszczególnych frakcjach eluatu

Część III: analiza kinetyczna wybranych aktywności enzymatycznych w poszczególnych frakcjach otrzymanych po rozdziale chromatograficznym (w części II)

Literatura:

1. Kraj, A., Silberring J. (red.) Proteomika. Praca zbiorowa, Wyd. Wydział Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego, 2004, s. 254.

2. Kraj, A., Drabik A., Silberring J. (red. nauk.) Proteomika i metabolomika. Praca zbiorowa, Wyd. Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2010, s. 558.

3. Liebler, D. C. Introduction to Proteomics: Tools for the New Biology. Humana Press, 2002.

4. Marshak, D.R., Kadonaga J.T., Burgess R.R., Knuth M.W., Breenan Jr. W.A., Lin S.-H. Strategies for protein purification and characterization. A laboratory course manual. Cold Spring Harbor Lab. Press, 1996.

5. Pennington S. Proteomics: From Protein Sequence to Function. Dunn M. J. (Ed.) Springer-Verlag New York, Inc., 2000.

6. Westermeier R. Naven T. Proteomics in Practice: A Laboratory Manual of Proteome Analysis. John Wiley & Sons, 2002.

Efekty uczenia się:

Wiedza:

Definiuje pojęcie proteomu i proteomikę jako systemową analizę białek obejmującą ich mapowanie wraz z charakterystyką funkcjonalną

Wskazuje na interdyscyplinarny charakter proteomiki jako dziedziny łączącej badania poznawcze i aplikacyjne

Porównuje zakres i strategie badawcze proteomiki z kierunkami badawczymi współczesnej genomiki i transkryptomiki oraz chemii białek

Podkreśla komplementarność analizy proteomicznej wobec badań genomicznych

Przedstawia podstawowe elementy analizy proteomicznej i standardowe schematy postępowania

Rozpoznaje główne metody i techniki badawcze (tools of proteomics) proteomiki ekspresji białek oraz proteomiki funkcjonalnej

Jednoznacznie kwalifikuje podejścia badawcze charakterystyczne dla proteomiki, wskazując na podstawowe wyróżniki analizy proteomicznej

Rozróżnia metodologię badań typową dla proteomiki od genomiki, transkryptomiki i chemii białek

Definiuje ogólnie podstawy teoretyczne oraz zastosowanie w proteomice technik elektroforetycznych (w szczególności 2DE), spektrometrii masowej, metod frakcjonowania, izolacji oraz badań struktury i funkcji białek

Wskazuje kierunki rozwoju proteomiki: zastosowanie narzędzi bioinformatycznych, wykorzystanie nanometod i mikromacierzy białkowych

Ilustruje możliwości badawcze proteomiki konkretnymi przykładami analizy proteomów zwierzęcych oraz innych organizmów

Umiejętności:

Stosuje wybrane metody pozyskania ekstraktów białkowych ze zwierzęcego materiału biologicznego

Zna podstawowe techniki frakcjonowania białek z wykorzystaniem chromatografii cieczowej

Wykazuje podstawową znajomość pracy z nowoczesną aparaturą i sprzętem laboratoryjnym wykorzystywanym w analizie funkcjonalnej białek zwierzęcych

Wykorzystuje specjalistyczne oprogramowanie do kontroli aparatury badawczej oraz do analizy wyników

Rozwija umiejętność zaplanowania eksperymentu naukowego oraz doboru optymalnej strategii badawczej w badaniach proteomu

Rozumie potrzebę krytycznej analizy wyników, ich systematycznego opracowania oraz eliminacji artefaktów w analizie proteomicznej

Kompetencje społeczne:

Rozwija umiejętność zorganizowanej pracy zespołowej

Docenia korzyści płynące z wykorzystania najnowszych osiągnięć badań naukowych w praktyce analizy proteomu

Rozumie potrzebę oceny ryzyka oraz efektów pracy laboratoryjnej

Prawidłowo ocenia potrzebę kosztownych i pracochłonnych badań analizy proteomu w kontekście uzyskanych wyników

Uświadamia potrzebę zdyscyplinowanej, odpowiedzialnej, rzetelnej i systematycznej pracy w badaniach eksperymentalnych

Rozwija inwencję i kreatywność przy rozwiązywaniu konkretnych problemów praktycznych podczas realizacji zaplanowanego schematu badawczego

Metody i kryteria oceniania:

Wiedza:

Na ocenę 2

Nie zna definicji proteomu i proteomiki oraz podstawowych technik badawczych i schematów postępowania w proteomice; nie wyjaśnia podstawowych różnic pomiędzy analizą proteomu i genomu, nie rozpoznaje kierunków rozwoju proteomiki, nie podaje przykładów analizy proteomu

Na ocenę 3

Wyjaśnia pojęcie proteomu, definiuje proteomikę i zakres analizy proteomu, wymienia podstawowe techniki badawcze i schematy postępowania w proteomice, rozumie podstawowe różnice pomiędzy analizą proteomu i genomu, wymienia kierunki rozwoju proteomiki, podaje wybrane przykłady analizy proteomów zwierzęcych

Na ocenę 4

Interpretuje zagadnienie interdyscypli-narności badań w proteomice; opisuje zakres analizy proteomu; charakteryzuje podstawowe techniki badawcze i schematy postępowania w proteomice; uzasadnia problem komplementarności analizy proteomu i genomu; omawia kierunki rozwoju proteomiki; podaje i opisuje wybrane przykłady analizy proteomów zwierzęcych

Na ocenę 5

Dyskutuje problematykę badań podstawowych i aplikacyjnych w analizie proteomu; wyjaśnia i rozwija problematykę komplementarności analizy proteomu i genomu; wymienia i opisuje kierunki rozwoju proteomiki; krytycznie analizuje zagadnienia analizy proteomu ilustrując wybranymi przykładami z zakresu proteomiki zwierząt oraz innych organizmów

Umiejętności

Na ocenę 2

Nie zna metod otrzymywania materiału biologicznego do analizy proteomicznej, nie stosuje technik laboratoryjnych i nie rozpoznaje aparatury badawczej typowej dla proteomiki, nie zna narzędzi laboratoryjnych stosowanych podczas izolacji i oznaczania białek enzymatycznych w analizie funkcjonalnej proteomu

Na ocenę 3

Wymienia i stosuje wybrane metody otrzymywania materiału biologicznego do analizy proteomicznej, rozpoznaje podstawowe techniki laboratoryjne w analizie proteomicznej i stosuje je częściowo, wyjaśnia użycie aparatury badawczej typowej dla proteomiki, wykazując umiejętność praktycznego wykorzystania wybranego sprzętu, zna podstawowe narzędzia laboratoryjne stosowane podczas izolacji i oznaczania białek enzymatycznych w analizie funkcjonalnej proteomu

Na ocenę 4

Charakteryzuje, klasyfikuje i stosuje wybrane metody otrzymywania materiału biologicznego do analizy pro-teomicznej, zna techniki laboratoryjne w analizie proteomów i stosuje większość z poznanych na ćwiczeniach; opisuje i dobiera aparaturę badawczą typową dla proteomiki, używając większość urządzeń pod nadzorem prowadzącego; wyjaśnia metody i samodzielnie stosuje wybrane narzędzia laboratoryjne stosowane podczas izolacji i oznaczania białek enzymatycznych w analizie funkcjonalnej proteomu; stosuje w ograniczonym stopniu oprogramowanie typowe dla badań proteomicznych; samodzielnie analizuje większość uzyskanych wyników pracy laboratoryjnej

Na ocenę 5

Dobiera i stosuje metody otrzymywania materiału biologicznego do analizy proteomicznej, zna i proponuje adekwatne techniki laboratoryjne w analizie proteomów; charakteryzuje, właściwie dobiera i używa aparaturę badawczą typową dla proteomiki, zna i samodzielnie stosuje podstawowe narzędzia laboratoryjne stosowane podczas izolacji i oznaczania białek enzymatycznych w analizie funkcjonalnej proteomu; planuje eksperyment oraz ocenia krytycznie ryzyko i efekty pracy doświadczalnej; aktywnie wykorzystuje oprogramowanie typowe dla badań proteomicznych; samodzielnie opracowuje i poddaje ocenie statystycznej oraz krytycznej analizie wyniki pracy laboratoryjnej

Kompetencje społeczne

Na ocenę 2

Nie uczestniczy w pracy zespołu w stopniu pozwalającym na realizację podstawowych zadań określonych programem ćwiczeń laboratoryjnych, nie uwzględnia w praktycznym działaniu zagrożeń wynikających z niewłaściwych zasad bezpiecznej pracy laboratoryjnej; wykazuje uchybienia w utrzymaniu dyscypliny i rzetelności działań

Na ocenę 3

Pracuje w zespole, realizując określone zadania na wskazania i pod opieką prowadzącego

Na ocenę 4

Pracuje w zespole w sposób zdyscyplinowany, odpowiedzialny, rzetelny i systematyczny, realizując indywidualnie określone zadania

Na ocenę 5

Pracuje w zespole, wykazując inwencję, zdolność organizacji pracy swojej i innych, przyjmując odpowiedzialność za realizowane zadania, jest kreatywny podczas rozwiązywania konkretnych problemów praktycznych, krytycznie dyskutuje korzyści badań nad proteomem w kontekście wysokich nakładów finansowych i pracochłonności analiz

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/2021" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-24
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia laboratoryjne, 15 godzin więcej informacji
Wykład, 15 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Paweł Kaszycki
Prowadzący grup: Paweł Kaszycki, Przemysław Petryszak
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2021/2022" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2021-10-01 - 2022-02-27
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia laboratoryjne, 15 godzin więcej informacji
Wykład, 15 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Paweł Kaszycki
Prowadzący grup: Paweł Kaszycki
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie.