SYLABUS. Wydział Biologiczno-Rolniczy. Katedra Biochemii i Biologii Komórki

Transkrypt

1 SYLABUS 1.1. PODSTAWOWE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE/MODULE Nazwa przedmiotu/ modułu Biologia molekularna Kod przedmiotu/ modułu* Wydział (nazwa jednostki prowadzącej kierunek) Nazwa jednostki realizującej przedmiot Kierunek studiów Poziom kształcenia Profil Forma studiów Wydział Biologiczno-Rolniczy Katedra Biochemii i Biologii Komórki Biologia/ biologia eksperymentalna Drugi stopień Ogólnoakademicki Stacjonarne Rok i semestr studiów Rok I, semestr 1 Rodzaj przedmiotu Koordynator Imię i nazwisko osoby prowadzącej / osób prowadzących Specjalnościowy dr Marzanna Deniziak dr Marzanna Deniziak 1.2.Formy zajęć dydaktycznych, wymiar godzin i punktów ECTS Wykł. Ćw. Konw. Lab. Sem. ZP Prakt. Inne ( jakie?) Liczba pkt ECTS Sposób realizacji zajęć zajęcia w formie tradycyjnej zajęcia realizowane z wykorzystaniem metod i technik kształcenia na odległość 1.4. Forma zaliczenia przedmiotu/ modułu egzamin 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Wiedza z zakresu biochemii, genetyki oraz biologii komórki 3. CELE, EFEKTY KSZTAŁCENIA, TREŚCI PROGRAMOWE I STOSOWANE METODY DYDAKTYCZNE

2 3.1. Cele przedmiotu/modułu C1 Pogłębienie wiedzy teoretycznej w zakresie struktury i funkcji makrocząsteczek biologicznych oraz makrocząsteczkowych kompleksów DNA, RNA i białek. C2 Zapoznanie studentów z molekularnym podłożem przebiegu głównych procesów komórkowych. C3 Przygotowanie studentów do posługiwania się wybranymi technikami eksperymentalnymi stosowanymi w biologii molekularnej. 3.2 EFEKTY KSZTAŁCENIA DLA PRZEDMIOTU/ MODUŁU EK (efekt kształcenia) EK_01 Treść efektu kształcenia zdefiniowanego dla przedmiotu (modułu) Student: opisuje główne elementy struktury kwasów nukleinowych i białek charakteryzując przy tym ich funkcje biologiczne Odniesienie do efektów kierunkowych (KEK) K_W03, K_W04 EK_02 wyjaśnia przebieg kluczowych procesów związanych z metabolizmem kwasów nukleinowych i białek oraz z ekspresją informacji genetycznej K_W01, K_W03 EK_03 ilustruje przykładami praktyczne aspekty osiągnięć biologii molekularnej K_W05 EK_04 identyfikuje rekombinanty otrzymane drogą transformacji bakterii obcym (plazmidowym) DNA K_W12 EK_05 identyfikuje zagrożenia związane z pracą w laboratorium biologii molekularnej K_W07 EK_06 odpowiednio dobiera skład mieszanin reakcyjnych i warunki przebiegu reakcji amplifikacji, ligacji oraz hydrolizy restrykcyjnej DNA K_U06 EK_07 obsługuje aparaturę przeznaczoną do elektroforezy kwasów nukleinowych i białek oraz PCR K_U01 EK_08 EK_09 korzysta z publicznie dostępnych baz danych sekwencji i struktur makrocząsteczek biologicznych pracuje w zespole realizując zadania przewidziane w programie ćwiczeń. K_U09 K_K02

3 A. TREŚCI PROGRAMOWE Problematyka wykładu Treści merytoryczne Budowa, właściwości i funkcje kwasów nukleinowych. Budowa i funkcje białek. Wpływ struktury białka na jego funkcję biologiczną. Ewolucja białek. Ewolucja świata RNA. Powstanie pierwszych komórek. Rola mutacji w ewolucji. Centralny dogmat biologii molekularnej przepływ informacji genetycznej. Budowa chromosomów i struktura genomów: prokariotycznego i eukariotycznego. Replikacja DNA u Prokaryota i Eukaryota. Metabolizm DNA w cyklu komórkowym. Mutageneza. Procesy naprawcze. Rekombinacje DNA. Transpozycje. Metabolizm RNA: przebieg i regulacja transkrypcji. Dojrzewanie RNA, zależna od RNA synteza DNA i RNA. Kod genetyczny charakterystyka i właściwości. Odstępstwa od uniwersalności kodu genetycznego. Nietypowe aminokwasy w strukturze białka: selenocysteina i pirolizyna. Przebieg i kontrola biosyntezy białka. Zdarzenia potranslacyjne. Kierowanie białek. Degradacja białek. Technologie oparte na informacji zawartej w kwasach nukleinowych. Główne osiągnięcia biologii molekularnej: sekwencjonowanie genomów, modyfikacje genetyczne organizmów. Zastosowanie biologii molekularnej w medycynie (diagnostyka molekularna, terapia genowa). B. Problematyka ćwiczeń laboratoryjnych Treści merytoryczne

4 Zapoznanie studentów z regulaminem pracowni i przypomnienie zasad BHP. Zasady pracy zgodne z dobrą praktyką laboratoryjną. Obsługa sprzętu wykorzystywanego w toku trwania ćwiczeń z biologii molekularnej. Wprowadzenie do klonowania DNA. Cechy wektorów stosowanych w klonowaniu. Rodzaje wektorów używanych do klonowania w organizmach prokariotycznych i eukariotycznych. Subklonowanie DNA. Biblioteki DNA: ich rodzaje i zastosowanie. Techniki przeszukiwania bibliotek. Budowa wektora plazmidowego. Najczęściej stosowane metody izolacji DNA. Miniizolacja plazmidowego DNA metodą lizy alkalicznej. Zastosowanie endonukleaz restrykcyjnych w analizie DNA. Hydroliza restrykcyjna zrekombinowanego plazmidowego DNA. Elektroforeza DNA w żelu agarozowym - wprowadzenie teoretyczne. Analiza mapy restrykcyjnej rekombinanta w celu określenia spodziewanej wielkości produktów hydrolizy restrykcyjnej - zasada oceny wielkości otrzymanych fragmentów DNA (porównanie z markerem wielkości; zasady wyznaczania krzywej kalibracyjnej i jej zastosowanie do określenia długości liniowych fragmentów DNA). Przygotowanie żelu agarozowego, elektroforeza fragmentów plazmidowego DNA, detekcja DNA w świetle UV, analiza wyników (porównanie migracji plazmidu z obrazem produktów jego trawienia; ocena wielkości otrzymanych fragmentów DNA). Omówienie najczęściej stosowanych metod uzyskiwania fragmentów DNA na skalę preparatywną. Izolacja i oczyszczanie DNA z żelu agarozowego metodą elektroelucji. Ligacja fragmentów DNA: zasady planowania eksperymentu, zastosowanie ligazy T4 i alkalicznej fosfatazy w otrzymywaniu zrekombinowanego DNA. Transformacja komórek obcym DNA: - omówienie klasycznych metod transformacji bakterii - transformacja laboratoryjnego szczepu Escherichia coli zrekombinowanym plazmidem, otrzymanym uprzednio w wyniku ligacji. Selekcja rekombinantów po transformacji: - test oporności na antybiotyki - indukcja β-galaktozydazy i selekcja na podstawie koloru kolonii Wektory transkrypcyjne i ekspresyjne: cechy charakterystyczne, zastosowanie. Omówienie podstawowych metod analizy klonów: mapowania restrykcyjnego, częściowego trawienia restrykcyjnego, znakowania kwasów nukleinowych, metod Southerna i Northern. Sekwencjonowanie kwasów nukleinowych. Łańcuchowa reakcja polimeryzacji (PCR): - przebieg reakcji - przygotowanie matrycy - projektowanie starterów - polimerazy termostabilne - zasady planowania eksperymentu i optymalizacja przebiegu reakcji.

5 Odmiany PCR. Zastosowanie PCR do analizy rekombinantów otrzymanych w wyniku transformacji PCR na koloniach bakteryjnych, elektroforeza, analiza wyników. Nadekspresja białka w układzie heterologicznym (komórki Escherichia coli). Zapoznanie studentów z funkcjonowaniem i możliwościami wybranych baz danych i programów służących do analizy struktury i funkcji makromolekuł biologicznych (ćwiczenia w pracowni komputerowej) METODY DYDAKTYCZNE Wykład: wykład z prezentacją multimedialną. Laboratorium: praca w grupach - wykonywanie doświadczeń oraz rozwiązywanie zadań. 3 METODY I KRYTERIA OCENY 4.1 Sposoby weryfikacji efektów kształcenia Symbol efektu Metody oceny efektów kształcenia Forma zajęć dydaktycznych EK_ 01 EK_03 egzamin pisemny w. EK_ 04 EK_07 kolokwium, obserwacja w trakcie zajęć ćw. EK_ 08 EK_09 obserwacja w trakcie zajęć. ćw. 4.2 Warunki zaliczenia przedmiotu (kryteria oceniania) Ćwiczenia - zaliczenie z oceną: o zaliczeniu decydują: I) obecność na zajęciach (studenci nie mogący uczestniczyć w ćwiczeniach w przewidzianym terminie są zobowiązani do odrobienia zajęć), II) średnia ocen uzyskanych z kolokwiów cząstkowych pisanych na ćwiczeniach oraz z końcowego kolokwium zaliczeniowego (ilość punktów wymagana do zaliczenia - powyżej 51% maksymalnej ilości punktów), III) ocena czynnego udziału studenta w pracy laboratoryjnej i dyskusji wyników (obserwacja ciągła); studenci, którzy na bieżąco zaliczyli wszystkie kolokwia cząstkowe są zwolnieni z zaliczenia kolokwium końcowego. Wykład - egzamin pisemny: egzamin składa się z dwóch części: testowej i otwartej; o ocenie pozytywnej z przedmiotu decyduje liczba uzyskanych punktów (>50% maksymalnej liczby punktów): dst 54%, dst plus 68 %, db 70%, db plus 87%, bdb 92%.

6 5. CAŁKOWITY NAKŁAD PRACY STUDENTA POTRZEBNY DO OSIĄGNIĘCIA ZAŁOŻONYCH EFEKTÓW W GODZINACH ORAZ PUNKTACH ECTS Aktywność godziny zajęć wg planu z nauczycielem Liczba godzin/ nakład pracy studenta 98 (42w + 56ćw) przygotowanie do zajęć 20 udział w konsultacjach czas na napisanie referatu/eseju przygotowanie do egzaminu 30 udział w egzaminie 2 Inne (jakie?) SUMA GODZIN 150 SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS 5 6. PRAKTYKI ZAWODOWE W RAMACH PRZEDMIOTU/ MODUŁU wymiar godzinowy zasady i formy odbywania praktyk nie dotyczy 7. LITERATURA Literatura podstawowa: Biologia molekularna krótkie wykłady P. C. Turner, A. G. McLennan, A. D. Bates, M. R. H. White, wydanie trzecie zm., Wydawnictwo Naukowe PWN, Biologia molekularna w medycynie J. Bal (red.), wydanie trzecie zm., Wydawnictwo Naukowe PWN, Biochemia Berg J.M., Tymoczko L., Stryer L. PWN, Warszawa, wydanie 6., Biochemia - krótkie wykłady Hames B.D., Hooper N.M. wydanie trzecie popr., Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, Literatura uzupełniająca: Lehninger Principles of Biochemistry, D. L. Nelson, M. M. Cox; W. H. Freeman 5. edycja, Genomes 2nd edition T. A. Brown, Garland Science, Akceptacja Kierownika Jednostki lub osoby upoważnionej