Biologia molekularna komórki

Wymagania wstępne: zaliczenie biologii komórki, biochemii i genetyki.

przedmiot obligatoryjny

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli : 57 h

wykład 15 h

laboratorium 30 h

konsultacje i praca z nauczycielem akademickim - 12

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (68 godz.):

przygotowanie do ćwiczeń - 30

przygotowanie do kolokwiów - 38

Łącznie: 125 godzin

W1: Ma wiedzę w zakresie czasowo-przestrzennej organizacji ekspresji genów w komórce – K_W01, K_W02, K_W10, K_W11

W2: Opisuje zjawiska i procesy komórkowe na poziomie molekularnym – K_W01, K_W02, K_W10, K_W11, K_W18

W3: Charakteryzuje techniki stosowane w biologii molekularnej pokazujące ekspresje genów na poziomie komórkowym i subkomórkowym – K_W09, K_W11, K_W14

W4: Zna etapy przygotowania materiału biologicznego do analizy w mikroskopowej i rozumie celowość działań podejmowanych przez badacza na każdym etapie - K_W09, K_W11, K_W14

W5: Zna i rozumie wieloetapową metodykę podstawowych strategii i metod badawczych opartych na lokalizacji określonych molekuł w materiale biologicznym. K_W03, K_W09, K_W15

W6: poznaje idee i znaczenie samoorganizujących się struktur na poziomie komórkowym K_W01, K_W02, K_W15

W7: Zdobywa najnowszą wiedzę o sposobach obserwacji procesów życiowych w komórkach K_W09, K_W11, K_W14

U1: Wykorzystuje wybrane narzędzia i technik molekularnych i bioobrazowania w celu wykrycia poszczególnych etapów ekspresji genu w komórce – K_U02, K_U08, K_U10,

U2: Analizuje i interpretuje obrazy mikroskopowe na różnych poziomach– K_U02, K_U03, K_U08, K_U10

U3: Ocenia wiarygodność wyników uzyskanych poznanymi technikami molekularnymi i bioobrazowania – K_U03, K_U07, K_U10, K_U13

U4: Potrafi zaprojektować i wykonać doświadczenie w oparciu

o różne techniki oraz opracować i przedstawić wyniki projektu. K_U03, K_U07, K_U10, K_U13

U5: Potrafi wykonać analizy cytochemiczne, immunocytochemiczne, ultrastrukturalne oraz hybrydyzację in situ. K_U02, K_U03

U6 Wykazuje umiejętność wnioskowania o rezultatach wykonania procedur lub w oparciu o dostarczone preparaty i dane literaturowe. K_U12, K_U14

U7: Analizuje przestrzenno-molekularną złożoność ekspresji genów K_U01, K_U02

K1: Ma świadomość postępu wiedzy w analizie komórkowej i możliwości wykorzystania jej w biologii molekularnej – K_K01, K_K02, K_K07

K2: Posiada umiejętność pracy w zespole oraz organizacji pracy zespołowej – K_K04, K_K05, K_K09, K_K11

K3: Jest odpowiedzialny za bezpieczeństwo pracy własnej i innych, wykazuje szczególną dbałość o specjalistyczną aparaturę badawczą wykorzystywaną podczas realizacji zajęć laboratoryjnych – K_K05, K_K09, K_K10, K_K11

K4: rozumie potrzebę podnoszenia swoich kwalifikacji, rozumie konieczność wzbogacania swojej wiedzy i umiejętności do zmian zachodzących w technice. K_K01, K_K02, K_K03, K_K13

K5: Potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniający dotrzymanie terminów. K_K04, K_K08

Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny z prezentacjami multimedialnymi

Metody dydaktyczne poszukujące:

- ćwiczenia laboratoryjne: wstęp teoretyczny - prezentacja multimedialna, dyskusja. Cześć praktyczna - wykonywanie zadań zgodnie z instrukcją ćwiczeń w 2-4 osobowych zespołach (zależnie od tematu ćwiczeń), niekiedy pokaz dla całej grupy. Doświadczenia wykonywane przez studentów będą nadzorowane przez osobę prowadzącą zajęcia. Ze względu na bezpieczeństwo i higienę pracy (m.in. szkodliwe odczynniki chemiczne) oraz aparaturę badawczą, konieczne jest prowadzenie zajęć w grupach 8-12 osobowych.

- pokaz

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

- ćwiczeniowa
- doświadczeń
- laboratoryjna
- obserwacji

Wymagania wstępne: zaliczenie biologii komórki, biochemii i genetyki

Na wykładzie student zdobywa wiedzę o (1) Nowoczesnych metodach badawczych biologii molekularnej komórki, (2) Przestrzennej organizacji ekspresji genetycznej w komórkach i tkankach. (3) Modyfikacjach potranslacyjnych białek i metodach ich detekcji. (4) Metodach badań oddziaływań białko-białko w systemach bezkomórkowych

Na ćwiczeniach student (1) poznaje i praktycznie stosuje najnowsze techniki detekcji kwasów nukleinowych, białek i innych makromolekuł w komórce (2) zapoznaje się z różnymi technikami detekcji makromolekuł w komórkach utrwalonych i żywych. (3) przeprowadza analizę elementów obrony antyoksydacyjnej komórki (aktywność katalazy, stężenie nadtlenku wodoru). (4) wykonuje detekcję modyfikacji potranslacyjnych białek metodą Dot-blot/Western blot

Przedmiot jest prowadzony w formie wykładów oraz ćwiczeń laboratoryjnych.

Celem wykładu jest przekazanie studentom wiedzy o najnowszych koncepcjach funkcjonowania żywej komórki. Zapoznania z możliwościami nowoczesnych technik badawczych biologii molekularnej komórki. Pokazania znaczenia przestrzennej organizacji genomu oraz modyfikacji kowalencyjnej białek.

Celem ćwiczeń jest zapoznanie studentów z podstawowymi i zaawansowanymi metodami bioobrazowania komórkowego i molekularnego oraz metodami elektroforetycznymi i immunochemicznymi. Na zajęciach laboratoryjnych student zapozna się z obsługą mikrotomu, vibratomu, mikroskopu świetlnego, fluorescencyjnego, konfokalnego i elektronowego, aparatu do elektroforezy. W trakcie zajęć wykona immunofluorescencyjną lokalizację białek, polisacharydów i innych makromolekuł z wykorzystaniem mikroskopii fluorescencyjnej i konfokalnej. Przeprowadzona zostanie detekcja RNA przy zastosowaniu techniki FISH (ang. fluorescent in situ hybridization). Wykonany zostanie pomiar spektrofotometryczny stężenia nadtlenku wodoru w homogenacie tkankowym oraz analiza izoform katalazy metodą elektroforezy natywnej w żelu poliakryloamidowym. Aktywność katalazy będzie oznaczana ilościowo metodą spektrofotometryczną. W przypadku badań modyfikacji potranslacyjnych białek, zostanie przeprowadzona analiza fosforylacji i karbonylacji białek metodą immunochemiczną dot- blot i Western blot.

1. Turner P, McLennan A, Bates A, White M. Krótkie wykłady z biologii molekularnej. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2012

2. Litwin J. A., M. Gajda. Podstawy technik mikroskopowych. Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, 2011

3. Wróbel B., K. Zienkiewicz, D. J. Smoliński, J. Niedojadło, M. Świdziński. Podstawy mikroskopii elektronowej. Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, 2005

4. Brown T.A. (dowolne wydanie) Genomy PWN Warszawa

5. Allison Lizabeth A. Podstawy Biologii Molekularnej, Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego, 2009.

6. Kilarski W. Strukturalne podstawy biologii komórki, Kilarski W., PWN, Warszawa 2013

7. Alberts B., D. Bray, K. Hopkin, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter. Postawy biologii komórki. Wyd. II. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009

8. Zabel M. Immunocytochemia PWN 1999

9. Kątnik-Prastowska I. Immunochemia w biologii medycznej. Metody laboratoryjne , PWN 2009

10. Doonan S. Białka i peptydy. PWN 2008

11. Ślósarek G. Biofizyka molekularna PWN 2012

12. Bartosz G. Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie PWN 2013

Metoda oceniania:

Zaliczenie na ocenę (test końcowy).

Aktywność w trakcie zajęć, prawidłowe wykonanie doświadczeń i eksperymentów, analiza i opracowanie uzyskanych wyników.

Kryteria oceniania:

- co najmniej 80% frekwencja na zajęciach

- wymagany próg (zaliczenie końcowe):

60% - dostateczny

61-68% - dostateczny plus

69-76% - dobry

77-84% - dobry plus

85-100% - bardzo dobry

nie dotyczy