Analiza białek: badania podstawowe, diagnostyczne i cytotoksyczne

Wiadomości z dziedziny biochemii oraz genetyki molekularnej

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (75 godz.):

- udział w wykładach - 15

- udział w ćwiczeniach laboratoryjnych - 60

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (105 godz.):

- przygotowanie do zaliczenia - 50

- przygotowanie do ćwiczeń - 40

- praca własna nad opracowaniami - 10

- udział w konsultacjach – 5

Łącznie: 180 godz. (6 ECTS)

W1 - opisuje główne elementy struktury białek charakteryzując przy tym ich funkcje biologiczne; K_W05

W2 - wyjaśnia przebieg kluczowych procesów związanych z metabolizmem białek; K_W01,04

W3 - zna i rozumie molekularne podstawy funkcjonowania komórek prokariotycznych i eukariotycznych; K_W02,

W4 - tłumaczy specyfikę procesów biologicznych; K_W02, 04, 11

W5 - zna sposoby projektowania białek o znanej lub nowej strukturze i funkcji; K_W09, 11

W6 - wykazuje znajomość podstawowych technik i narzędzi w badaniach zjawisk przyrodniczych w zakresie analizy białek; K_W09, 10

W7 - zna podstawy technik informatycznych i wykorzystuje narzędzia informatyczne do pozyskiwania informacji z baz danych; K_W 08, 17

U 01 - stosuje podstawowe techniki analizy białek; K_U02, 07

U 02 - potrafi obsługiwać urządzenia pomiarowe i narzędzia laboratoryjne stosowane w biochemii i biologii molekularnej; K_U03

U 03 - wykazuje umiejętność wykorzystania podstawowych baz danych, artykułów naukowych oraz sekwencji DNA i białek; K_U04

U 04 - przeprowadza doświadczenia i analizy z zakresu biologii białek w obecności opiekuna; K_U08, 09,

U 05 - wykorzystuje techniki biologii molekularnej i biochemii do produkcji białek rekombinowanych; K_U 08, 09,

U 06 - planuje proces wytwarzania nowego produktu; K_U07, 10

U 07 - wykazuje umiejętność interpretacji wyników i poprawnego wnioskowania na podstawie danych eksperymentalnych; K_U07, 08

U 08 umie sporządzić raport i zaprezentować wyniki; K_U08, 15

U 09 korzysta z fachowej literatury; K_U 09, 11, 12

K 01 - wykazuje odpowiedzialność za bezpieczeństwo pracy własnej i innych; K_K09

K 02 - wykazuje odpowiedzialność za powierzony sprzęt w laboratorium biologii molekularnej; K_K10

K 03 - wykazuje zdolność do efektywnego wykonywania pracy doświadczalnej w zespole; K_K11

K 04 - systematycznie aktualizuje swoja wiedzę i ma świadomość jej praktycznego zastosowania; K_K01, 02

K 05 potrafi określać priorytety oraz identyfikować i rozstrzygać dylematy związane z realizacją określonego zadania; K_K04, 07

K 06 - dostrzega konieczność stosowania metod ekonomicznych i zasad etycznych w organizacji procesów z wykorzystaniem białek; K_K05

Metody dydaktyczne podające – Wykład informacyjny z elementami wykładu problemowego

Metody dydaktyczne aktywizujące - Ćwiczenia laboratoryjne – ilustratywne i badawcze w oparciu o pisemne instrukcje; studenci realizują zadania indywidualnie lub w parach; zajęcia są prowadzone w grupie 8-12 osób, gdyż wymaga tego metodyka doświadczeń: dostęp do sprzętu i urządzeń laboratoryjnych, a także praca z odczynnikami chemicznymi

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

- ćwiczeniowa
- laboratoryjna

Celem przedmiotu jest poznanie metod stosowanych w produkcji, oczyszczaniu i analizie biochemicznej białek. Treść wykładu obejmuje: teoretyczne podstawy produkcji białek, metody izolacji i oczyszczania białek, metody stosowane w analizie białek, sposoby identyfikacji modyfikacji potranslacyjnych, podstawy badań oddziaływań białko-białko, metody ustalania struktury przestrzennej białek. Ćwiczenia laboratoryjne obejmują: produkcję białka rekombinowanego w bakteryjnym systemie ekspresyjnym, oczyszczanie białka fuzyjnego metodą chromatografii powinowactwa, analizę czystości otrzymanego preparatu, charakterystykę biochemiczną i molekularną oczyszczonego białka

Wiedza teoretyczna obejmuje:

1. Metody stosowane w produkcji białek

2. Bioprocesy, jako nowe narzędzie w produkcji białek

3. Wprowadzenie do podstawowych problemów i technik inżynierii genetycznej

4. Projektowania oraz wytwarzania białek o zmodyfikowanej strukturze i/lub funkcji

5. Wykorzystanie prokariotycznych oraz eukariotycznych systemów ekspresyjnych do syntezy białek

6. Systemy wydzielania białek,

7. Metody wprowadzania mutacji i tworzenia białek fuzyjnych,

8. Metody oczyszczania i analizy białek: metody chromatograficzne i elektroforetyczne, metody fizykochemiczne (sekwencjonowanie, krystalizacja, dichroizm kołowy, powierzchniowy rezonans plazmonów, mikrokalorymetria różnicowa) oraz sposoby detekcji modyfikacji potranslacyjnych i oddziaływań białko-białko.

Ćwiczenia praktyczne obejmują:

1. zaprojektowanie i przeprowadzenie produkcji białka eukariotycznego w bakteryjnym systemie ekspresyjnym (przygotowanie pożywek, transformacja, prowadzenie hodowli),

2. izolację i oczyszczanie białka rekombinowanego metodą chromatografii powinowactwa

3. ilościowe oznaczanie oczyszczonego białka

4. analiza elektroforetyczna otrzymanego białka (Native-PAGE, SDS-PAGE)

5. analiza aktywności katalitycznej białka

Literatura podstawowa:

Doonan S 2010. Białka i peptydy. Wydawnictwo PWN

Praca zbiorowa. 2005. Materiały do ćwiczeń z biochemii. Białka – metody ilościowego oznaczania, rozdziału i oczyszczania. Wyd. UMK

Ślósarek G. 2012. Biofizyka molekularna.

Ratledge C, Kristiansen B. 2011. Podstawy biotechnologii. PWN

Kłyszejko-Stefanowicz L. 2005. Ćwiczenia z biochemii. PWN

Turner P.C., McLennan A.G., Bates A.D., White M.R.H., 2007. Krótkie wykłady. Biologia molekularna. Wydanie drugie. Wydawnictwo Naukowe PWN.

Staroń A., Grabowska A., Jagusztyn-Krynicka E. K., 2008. Nadprodukcja i oczyszczanie rekombinowanych, heterologicznych białek w komórkach Escherichia coli. Postępy Mikrobiologii 47 (2): 83-95.

Nuc P., Nuc K., 2006. Produkcja rekombinowanych białek w Escherichia coli. Postępy Biochemii 52 (4) 448-456.

Literatura uzupełniająca:

Gellissen G (Ed., 2005. Production of Recombinant Proteins, WILEY-VCh Verlag GmbH & Co. KGaA

http://www.molecularfarming.com/

http://www.e-biotechnologia.pl/Artykuly/Bialka-rekombinowane/

Wykład – ocena sumująca wiedzę

K_W01, 02, 04, 05, 08, 09, 11, 17

Ćwiczenia – ocena sumująca wiedzę

K_W 01, 02, 04, 05, 08, 09, 11, 17

Ocena sumująca umiejętności i kompetencje –

K_U02, 03, 04, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 15

K_K01, 02, 04, 05, 07, 09, 10, 11

Kryteria oceniania

Zaliczenie wykładów: warunkiem dopuszczającym do zaliczenia jest zaliczenie ćwiczeń składających się na dany przedmiot; dopuszczalne formy egzaminu: test pojedynczego wyboru; test wielokrotnego wyboru; pytania opisowe), czas trwania egzaminu: 120 min; wymagany próg na ocenę dostateczną - 55-60%, dostateczny plus - 61-70%, dobry - 71-80%, dobry plus 81-90%, bardzo dobry - 91-100% .

Ćwiczenia laboratoryjne: warunkiem uzyskania zaliczenia jest obecność na wszystkich zajęciach; pisemne opracowanie obejmujące tematykę realizowaną na zajęciach (70%), ocena ciągła (bieżące przygotowanie studentów do zajęć i opracowania (20%), aktywność na zajęciach (10%); wymagany próg na ocenę dostateczną - 55-60%, dostateczny plus - 61-70%, dobry - 71-80%, dobry plus 81-90%, bardzo dobry - 91-100% .