Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Biologia molekularna

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 2600-BMOLBIOT-2-S1 Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0511) Biologia
Nazwa przedmiotu: Biologia molekularna
Jednostka: Wydział Nauk Biologicznych i Weterynaryjnych
Grupy:
Punkty ECTS i inne: 4.00
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

Podstawowa wiedza z zakresu genetyki ogólnej, biologii komórki, biochemii oraz mikrobiologii.

Rodzaj przedmiotu:

przedmiot obowiązkowy

Całkowity nakład pracy studenta:

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (53 godz.):

- udział w wykładach – 20 h

- udział w ćwiczeniach - 30 h

- konsultacje - 3 h


Czas poświęcony na pracę indywidualna studenta (47 godz.) :

- przygotowanie do ćwiczeń - 20 h

- przygotowanie do kolokwiów i egzaminów - 25 h

- udział w egzaminie- 2 h


Łącznie: 100 godz. (4 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza:

W1. Opisuje na poziomie molekularnym procesy replikacji, transkrypcji, translacji, rekombinacji, mutacji i naprawy DNA - K_W02, K_W09, K_W10

W2. Charakteryzuje budowę i mechanizm działania enzymów zaangażowanych w replikację, transkrypcję, translację, rekombinację i naprawę DNA - K_W10

W3. Omawia budowę genomów wirusów, bakterii oraz organizmów eukariotycznych oraz w - K_W09, K_W10

W4. Charakteryzuje molekularne mechanizmy regulacji aktywności genomów w tym konwersja genów, remodelowanie chromatyny, działanie promotorów, reulacja na poziomie potranskrypcyjnym - K_W09, K_W10

W5. Objaśnia mechanizm intereferencji RNA i zasady działania operonów - K_W09, K_W10

W6. Nazywa i objaśnia metody: inżynierii genetycznej, analizy ekspresji genów, mutagenezy oraz testu mutagenności Amesa - K_W13, K_W16, K_W18

Efekty uczenia się - umiejętności:

U1. Izoluje DNA genomowe i plazmidowe, przeprowadza analizę jakościową i ilościową uzyskanych preparatów kwasów nukleinowych - K_U01, K_U02, K_U06, K_U08

U2. Przeprowadza trawienie restrykcyjne DNA i analizuje jego wyniki wykonując elektroforezę w żelu agarozowym - K_U02, K_U08

U3. Przeprowadza ukompetentnianie E. coli i transformację komórek kompetentnych - K_U02, K_U06

U4. Wykonuje reakcję PCR na DNA genomowym oraz analizuje produkcty reakcji poprzez elektroforezę w żelu agarozowym - K_U02, K_U08

U5. Stosuje techniki wykorzystywane do badania mechanizmu interferencji RNA - K_U02, K_U06, K_U12

U6. Analizuje sekwencję DNA pod kątem występowania w niej genu/ów - K_U02

U7. Wykorzystuje dostępne bazy danych (literatury, sekwencji nukleotydowych, aminokwasowych, genomów) i narzędzia bioinformatyczne do analizy sekwencji in silico i wyszukiwania informacji naukowych - K_U03, K_U05

U8. Obsługuje specjalistyczne urzadzenia laboratowyjne: lupa, termocykler, spektrofotometr, aparat do elektroforezy, wirówka i mikrowirówka - K_U02

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

K1. Nabywa umiejętności do pracy w zespole - K_K03, K_K09

K2. Jest odpowiedzialny za sprzęt, wspólne wykonanie zadania, bezpieczeństwo pracy swojej i innych - K_K09

K3. Rozumie potrzebę dalszego kształcenia się i pogłębiania wiedzy i umiejętności - K_K01

Metody dydaktyczne:

Wykład informacyjny (konwencjonalny) z prezentacją multimedialną.


Ćwiczenia - objaśnienia prowadzącego z prezentacją multimedialną, pogadanka, omówienie poszczególnych metod. Następnie studenci wykonują doświadczenia zgodnie z pisemnymi instrukcjami w zespołach 2-3-osobowych pod nadzorem prowadzącego. Po zakończeniu następuje omówienie i analiza uzyskanych wyników oraz dyskusja.

Metody dydaktyczne podające:

- pogadanka
- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące:

- ćwiczeniowa
- doświadczeń
- laboratoryjna
- obserwacji

Skrócony opis:

Biologia molekularna to przedmiot prowadzony dla kierunku biotechnologia na II roku studiów I stopnia. Celem zajęć jest zapoznanie studentów z molekularnymi mechanizmami stabilności i zmienności genetycznej organizmów, molekularnymi mechanizmami ekspresji genów i jej wielopoziomowej regulacji. Na zajęciach studenci poznają molekularne podstawy następujących procesów: mutacji i naprawy DNA, replikacji DNA, transkrypcji i dojrzewania jej produktów, stabilności i degradacji RNA, translacji, rekombinacji, aktywności rybozymów i niekodującego RNA. Studenci poznają także podstawowe techniki stosowane w biologii molekularnej: metody izolacji kwasów nukleinowych, sposoby analizy preparatów kwasów nukleinowych, reakcję PCR i metody analizy sekwencji in silico.

Pełny opis:

Wykłady z przedmiotu Biologia molekularna mają zapoznać studenta z następującymi zagadnieniami:

1. Anatoma genomów prokariotycznych i eukariotycznych. Anatomia genomów wirusów. Paradoks wartości C. Sekwencje kodujące i niekodujące, sekwencje powtórzone. Macierz jądrowa.

2. Molekularne podstawy replikacji DNA. Enzymy biorące udział w procesie replikacji. Właściwości polimerazy DNA. Mechanizm replikacji nici opóźnionej i wiodącej. Porównanie replikacji u Prokariota i Eukariota. Replikacja telomerów.

3. Mechanizmy powstawania mutacji. Mutacje spontaniczne i indukowane. Rodzaje i źródła mutagenów. Rodzaje mutacji (genowe, genomowe, chromosomowe). Skutki mutacji na poziomie genu, komórki i organizmu. Rola mutacji w ewolucji.

4. Mechanizmy naprawy DNA pośrednie i bezpośrednie.

5. Rekombinacja homologiczna. Modele rekombinacji homologicznej (Hollidaya, Meselsona-Raddinga, Szostaka i Nassifa).

6. Mechanizm rekombinacji homologicznej u bakterii. Rola białka RecA. Mechanizm rekombinacji homologicznej u Eukariota. Rola białka Rad51.

7. Rekombinacja umiejscowiona. Typy rekombinaz i mechanizm ich działania. Integracja faga λ z genomem bakterii.

8. Elementy ruchome genomu. Budowa i rodzaje retrotranspozonów oraz mechanizm retrotranspozycji. Budowa i rodzaje transpozonów DNA oraz mechanizm transpozycji. Znaczenie elementu Alu i LINE1 w genomie człowieka. Skutki transpozycji.

9. Poziomy regulacji aktywności genomu.

10. Konwersja genów. Zmiana typu płciowego u drożdży. Rekombinacja VJD w tworzeniu przeciwciał.

11. Hetero - i euchromatyna. Modyfikacje białek histonowych. Metylacja DNA. Wpływ remodelowania chromatyny na ekspresję genów.

12. Struktura genu prokariotycznego i eukariotycznego. Budowa i rola promotora w inicjacji transkrypcji.

13. Transkrypcja genów prokariotycznych. Budowa polimerazy RNA. Rola podjednostki sigma w inicjacji transkrypcji. Terminacja rho-zależna i rho-niezależna.

14. Transkrypcja genów eukariotycznych. Eukariotyczne polimerazy RNA i ich specyficzne promotory. Ogólne czynniki transkrypcyjne, białko TBP. Sekwencje wzmacniające i wyciszające, czynniki transkrypcyjne.

15. Dojrzewanie transkryptów - czapeczkowanie, mechanizm wycinania intronów, rola snRNA U i białek splicingowych. Typy intronów. Alternatywny splicing, transsplicing. Terminacja transkrypcji i poliadenylacja.

Dojrzewanie transkryptów tRNA – dojrzewanie na końcach 5’ i 3’, usuwanie intronów, modyfikacje zasad. Dojrzewanie transkryptów pol I RNA – rola RNaz i snoRNA z motywami C/D oraz H/ACA. Edytowanie RNA.

Stabilność RNA. Mechanizmy degradacji RNA.

16. Translacja – rola białek G. Mechanizm inicjacji translacji. Kontrola inicjacji translacji przez inhibicję zwrotną, inhibitorową fosforylację eIF-2α, stymulującą fosforylację PHAS-1, struktury szpilek do włosów, białka wiążące elementy IRE. Elongacja translacji - udział EF-Tu i EF-G oraz transferazy peptydylowej. Czynniki RF i RRF terminujące translację.

17. Niekodujące RNA. Rybozymy. Rola mi/siRNA w interferencji RNA.

W trakcie ćwiczeń z przedmiotu Biologia molekularna studenci zapoznają się z podstawowymi technikami stosowanymi w inżynierii genetycznej i biologii molekularnej. Pracując w 2-3 osobowych zespołach pod nadzorem prowadzącego studenci przeprowadzają doświadczenia, samodzielnie analizują wyniki i wyciągają wnioski. W trakcie zajęć studenci wykonają następujące doświadczenia:

1. Przygotowanie bakterii chemokompetentnych, transformacja bakterii metodą szoku cieplnego i elektroporacji.

2. Chromatografia bibułowa barwników oka D. melanogaster.

3. Test Amesa.

4. Izolacja DNA plazmidowego oraz DNA genomowego bakterii i roślin.

5. Trawienie restrykcyjne DNA.

6. Elektroforeza kwasów nukleinowych w żelach agarozowych.

7. Analiza spektrofotometryczna kwasów nukleinowych.

8. Mapowanie restrykcyjne.

9. Potranskrypcyjne wyciczanie genów (RNAi) u C. elegans.

10. Identyfikacja płci człowieka metodą PCR.

11. Analiza in silico sekwencji DNA.

Literatura:

Literatura podstawowa:

Brown T.A., Genomy, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2009.

Turner P.C., McLennan A.G., Bates A.D., White M.R.H., Biologia molekularna. Krótkie wykłady. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2004.

Sadakierska-Chudy A, Dąbrowska G, Goc A. Genetyka ogólna. Skrypt do ćwiczeń dla studentów biologii, Wyd. UMK, 2004.

Literatura dodatkowa:

Lewin B., Genes IX. http://biology.jbpub.com/book/genes/index.cfm.

Węgleński P. (red), Genetyka molekularna. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2008.

Allison L.A. Podstawy biologii molekularnej. Wyd. Uniw. Warszawskiego, Warszawa 2009

Metody i kryteria oceniania:

Wykład kończy się egzaminem pisemnym na ocenę. Egzamin składa się z pytań o charakterze otwartym, opisowym i pytań testowych.

K_W02, K_W09, K_W10,

Stosowana jest następująca skala ocen:

100-92% bardzo dobry (5,0)

91-82% dobry plus (4,5)

81-72% dobry (4,0)

71-62% dostateczny plus (3,5)

61-55% dostateczny (3,0)

54-0% niedostateczny (2,0)

Ćwiczenia kończą się pisemnym kolokwium końcowym składającym się z pytań o charakterze otwartym, opisowym.

Konieczne jest uzyskanie oceny pozytywnej z końcowego kolokwium. W trakcie semestru krótkie sprawdziany, ocena aktywności studentów w czasie zajęć.

K_W13, K_W16, K_W18, K_U01, K_U02, K_U06, K_U08, K_U12

Ocena aktywności K_K03, K_K09

Ocena końcowa stanowi średnią ważoną uzyskanych ocen. Ocena z kolokwium końcowego to 70% oceny końcowej, 30% stanowią pozostałe oceny: do 3,39 – dostateczny, 3,40-3,74 – dostateczny plus, 3,75-4,19 – dobry, 4,20-4,50 – dobry plus, powyżej 4,50 – bardzo dobry.

Praktyki zawodowe:

Program kształcenia nie przewiduje praktyk zawodowych.

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2017/18" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-25
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Anna Goc
Prowadzący grup: Grażyna Dąbrowska, Zuzanna Garstecka, Anna Goc
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2018/19" (zakończony)

Okres: 2018-10-01 - 2019-02-24
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Anna Goc
Prowadzący grup: Justyna Boniecka, Zuzanna Garstecka, Anna Goc
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin

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

Okres: 2019-10-01 - 2020-02-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Mierek-Adamska
Prowadzący grup: Justyna Boniecka, Agnieszka Mierek-Adamska, Agnieszka Richert
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/21" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Mierek-Adamska
Prowadzący grup: Justyna Boniecka, Agnieszka Mierek-Adamska, Agnieszka Richert
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2021/22" (jeszcze nie rozpoczęty)

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


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Mierek-Adamska
Prowadzący grup: Justyna Boniecka, Agnieszka Mierek-Adamska, Agnieszka Richert
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.