Rok III	Semestr
Nazwa przedmiotu	Biologia molekularna
Jednostka organizacyjna	Katedra i Zakład Biologii Molekularnej
Kierownik przedmiotu	prof. dr hab. n.med. Urszula Mazurek
Kontakt	telefon:
Liczba godzin	Wykłady
		Seminaria
		Ćwiczenia
		Ogółem
Punkty ECTS
Opis przedmiotu	Zasadnicze treści przedmiotu: Zapoznanie studentów z podstawami genomiki, transkryptomiki, proteomiki i epigenetyki w diagnostyce klinicznej, ze szczególnym zwróceniem uwagi na mechanizmy regulacji ekspresji genów oraz rekombinacji i klonowania DNA. Molekularne podstawy cyklu komórkowego tkanek prawidłowych i patologicznie zmienionych (molekularne mechanizmy transformacji nowotworowej. Metody detekcji jakościowego i ilościowego oznaczania kwasów nukleinowych i białek. (hybrydyzacja, reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR) elektroforeza. Stosowanie metod biologii molekularnej w diagnostyce laboratoryjnej, biotechnologii oraz terapii genowej.
		Efekty kształcenia: poznanie podstaw teoretycznych stosowania metod biologii molekularnej w diagnostyce klinicznej, terapii genowej; oraz zdobycie umiejętności interpretacji wyników analizy kwasów nukleinowych posługiwanie się podstawowymi technikami analizy genów.
Zaliczenie/Egzamin/ Metody Oceny	Egzamin
Literatura	1. Węgleński P. (red.) Genetyka molekularna. PWN, Warszawa 1995, 2007 2. Brown T.A. Genomy. PWN, Warszawa 2001, 2009 3 Słomski R. (red.): Przykłady analiz DNA. Wydawnictwo Akademii . . . Rolniczej, Poznań 2004 4. Słomski R. (red.): Analiza DNA teoria i praktyka. Wydawnictwo . . Uniwersytetu Przyrodniczego, Poznań 2008 5. Bal J. (red): Biologia molekularna w medycynie, elementy genetyki . . klnicznej. PWN, Warszawa 2001 2006, 2008
Uwagi

BIOLOGIA MOLEKULARNA III ROK 2009/2010

lp	data	temat	uwagi
1	15-19 lutego	Genomika. Struktura i funkcja DNA od A-Z.
2	22-26 lutego	Replikacja DNA w komórkach prokariotycznych i eukariotycznych
3	1-5 marca	Mechanizmy powstawania mutacji i naprawy DNA
4	8-12 marca	Molekularne mechanizmy rekombinacji genetycznej. Ruchome elementy genetyczne
5	15-19 marca	Enzymy uczestniczace w replikacji i w rekombinacji DNA (kolokwium)
6	22-26 marca	Mechanizmy regulacji transkrypcji w komórkach prokariotycznych
7	29 III - 9 IV	Eukariotyczne czynniki transkrypcyjne. Regulacja transkrypcji
8	12-16 kwietnia	Modyfikacje potranskrypcyjne mRNA w komórkach eukariotycznych
9	19-23 kwietnia	Prezentacja sprzętu i aparatury Katedry i Zakładu Biologii Molekularnej wykorzystywanej do analizy kwasów nukleinowych
10	26 -30 kwietnia	RNA w regulacji ekspresji genów (kolokwium)
11	4 - 7 maja	Proteomika. Synteza i obróbka proteomu
12	10-14 maja	Mechanizmy regulacji translacji, modyfikacje potranslacyjne białek
13	17-21 maja	Perspektywy biologii molekularnej w diagnostyce laboratoryjnej
14	24-28 maja	Porównanie mechanizmów translacji pomiędzy prokariota i eukariota kolokwium
15	31 maja - 4 czerwca	zaliczenie przedmiotu - indeksy

Zagadnienia do przygotowania na ćwiczenia I

(15.02 - 19.02.2010)

Genomika strukturalna i funkcjonalna w analityce medycznej

1. Powtórzenie wiadomości na temat struktury i funkcji DNA (nukleozydy, nukleotydy, nukleoid, nukleosom,  pierwszo, drugo i trzeciorzędowa struktura DNA,  genom komórek prokariotycznych i eukariotycznych

2. Genomika - dziedzina wiedzy XXI wieku

3. Genomika porównawcza

4. Genomika  ewolucyjna

5. Genomika strukturalna

6. Genomika funkcjonalna: transkryptomika i proteomika 

7. Genomika obliczeniowa

8. Farmakogenomika Struktura DNA od A-Z (struktury dwuniciowe, trójniciowe i czteroniciowe)

  

Zadanie
Podaj przykłady zastosowania genomiki strukturalnej i funkcjonalnej w diagnostyce klinicznej

Zalecana literatura

„Genomika - dziedzina wiedzy XXI wieku.” P. Mickiewicz, J. Zakrzewska-Czerwińska, S. Cebrat. Biotechnologia 3(70), 2005 str 7-22

 

M. Bukowiecka-Matusiak. LA Wodniak. Struktura DNA od A-Z - biologiczne implikacje różnorodności strukturalnej DNA. Postępy Biochemii 2006 (52)3.229-238

Zagadnienia do przygotowania na ćwiczenie II

(22-26.02.2010)

Replikacja DNA w komórkach prokariotycznych i eukariotycznych

9. Podstawowe reguły procesu replikacji DNA.

10. Główne etapy replikacji (inicjacja replikacji, elongacja łańcuchów DNA, terminacja replikacji.

11. Sposoby zapobiegania utracie końcowych fragmentów linearnej cząsteczki DNA na etapie terminacji replikacji.

12. Białka procesu replikacji :

1. białka odpowiedzialne za przygotowanie matrycy do replikacji,

2. polimerazy DNA,

3. ligazy

13. Replikacja DNA w komórkach prokariotycznych i eukariotycznych

14. Replikacja mitochondrialnego DNA

15. Mechanizmy regulacji replikacji

16. Mechanizmy wierności replikacji DNA

Zadanie:

Wymień różnice procesu replikacji DNA zachodzącego w komórkach prokariotycznych i eukariotycznych

Literatura:

Kowala Piaskowska A. Wirus zapalenia wątroby typu C - budowa i replikacja a możliwości terapeutyczne i zjawisko oporności Postępy Biochemii 2006, vol. 52, nr 4 str 399-407

Bębenek A. Mechanizmy wierności replikacji DNA. Postępy Biochemii 2008 vol. 54, nr 1, str 43-56Zagadnienia do przygotowania na ćwiczenie III

(1-5.03.2010)

Mechanizmy powstawania mutacji i naprawy DNA

1. 
   Przyczyny mutacji:

1. mutacje punktowe

2. mutacje typu inercji
   i delecji

3. mutacje samorzutne

2. Fizyczne i chemiczne mutageny.

3. Efekty mutacji.

4. Wpływ mutacji na:

1. mikroorganizmy

2. organizmy wielokomórkowe

5. Hipermutacje i hipotetyczne mutacje programowane.

6. Mutacje adaptacyjne.

7. Naprawa DNA:

1. systemy naprawy bezpośredniej

2. wycinanie zasad

3. naprawa niedopasowanych nukleotydów.

Literatura:

Popławski T., Stoczyńska E., Błasiak J., Naprawa DNA przez niehomologiczne łączenie końców. Nowe białka, nowe funkcje, nowe mechanizmy. Postępy Biochemii 2009, vol. 55, nr 1. Str 36-45

Zagadnienia do przygotowania na ćwiczenie IV

(8-12.03.2010)

Molekularne mechanizmy rekombinacji genetycznej. Ruchome elementy genetyczne.

1. Rekombinacja homologiczna.

2. Model rekombinacji homologicznej Hollidaya.

3. Szlak rekombinacji homologicznej RecBCD.

4. Konwersja genów.

5. Naprawa pęknięć dwuniciowych.

6. Rekombinacja umiejscowiona.

7. Rekombinacja bakteriofagów.

8. Somatyczna rekombinacja genów immunoglobulin.

9. Ruchome elementy genetyczne - transpozony.

10. Transpozycja replikatywna i konserwatywna.

11. Transpozycja retroelementów.

Literatura:

T.A. Bron „Genomy” Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 2001, str.362 - 368.

Z. Lassota „Biologia molekularna 2” Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 1989, str. 411 - 433.

P. Węgleński „ Genetyka molekularna” Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 1995, str. 344 - 354.

Zagadnienia do przygotowania na ćwiczenie VI

(22-26.03.2010)

Mechanizmy regulacji transkrypcji w komórkach prokariotycznych

1. Zawartość i rodzaje RNA w komórce

1. RNA kodujący i niekodujący

2. RNA prekursorowy

3. Katalityczny RNA

2. Synteza RNA u prokariontów

(inicjacja, elongacja i germinacja)

3. Regulacja ekspresji genów u prokariontów

Zadanie

Porównaj budowę i funkcje DNA i RNA

Zalecana literatura

Bąkowska K. Dudzińska-Bajorek B. Twardowski T. Mini-tRNA jako narzędzie identyfikacji elementów struktury tRNA odpowiedzialnych za aminoacylację. Postępy Biochemii 50 (1) 2004 str 2-10

Raczyńska KD., Augustyniak H., Degradacja nieprawidłowych tran skryptów w komórkachbeukariotycznych i prokariotycznych. Postępy Biologii Komórki 34(2) 2007; str 299-317

Zagadnienia do przygotowania na ćwiczenie VII

(29.03-93.04.2009)

Eukariotyczne czynniki transkrypcyjne. Regulacja transkrypcji

1. Regulacja funkcji genów u Prokariota cd

1. atenuacja

2. represja kataboliczna

2. Transkrypcja u Eukaryota

3. Eukariotyczne polimerazy RNA

4. Budowa promotorów dla eukariotycznych polimeraz

5. Tworzenie kompleksów preinicjacyjnych dla różnych polimeraz eukariotycznych

6. Eukariotyczne czynniki transkrypcyjne

1. 
   Domeny wiążące DNA

2. Domeny dimeryzacyjne

3. Domeny aktywujące transkrypcję

4. Domeny represorowe

Zadanie

Jakie są zasadnicze różnice mechanizmów ekspresji genów w komórkach prokariotycznych i eukariotycznych

Zalecana literatura

Nagroda Nobla 2006 za fundamentalne odkrycia w regulacji ekspresji genów u eukariontów. Zofia Szweykowska-Kulińska, Bogna Szarzyńska. Postępy Biologii Komórki 2007, t.34, Nr 1, str. 3.

Zagadnienia do przygotowania na ćwiczenie VIII

(12-16.04.2010)

Modyfikacje potranskrypcyjne mRNA w komórkach eukariotycznych

1. Regulacja ekspresji genów u Eukariota

1. Czynniki transkrypcyjne

2. Regulacja hormonalna

3. 
   Fosforyzacja białek STAT1

2. Dojrzewanie rRNA, tRNA

3. Katalityczny RNA

4. Obróbka potranskrypcyjna

1. Struktura kapu

2. Rozcięcie i poliadenylacja

3. Alternatywny splicing

4. Metylacja

Zadanie

Jakie znaczenie dla utrzymania homeostazy w komórkach mają modyfikacje potranskrypcyjne RNA

Literatura uzupełniająca:

Składanie RNA - Formy alternatywne, regulacja i funkcje. Monika Sylwia Jędrzejczak, Marek Leszek Kowalski. Postępy Biologii Komórki 2005, T. 32, Nr 4 str. 617.

Bąkowska K. Dudzińska-Bajorek B. Twardowski T. Mini-tRNA jako narzędzie identyfikacji elementów struktury tRNA odpowiedzialnych za aminoacylację. Postępy Biochemii 50 (1) 2004 str 2-10

Wyszko E., Szaflarski W., Barciszewski J. 2003. Interferencyjny RNA-molekularny regulator ekspresji genu. Postępy Biochemii, 49(1):2-8

Zagadnienia do przygotowania na ćwiczenie IX

(19-23.04.2010)

Prezentacja sprzętu i aparatury Katedry i Zakładu Biologii Molekularnej wykorzystywanej do analizy kwasów nukleinowych

• Tematyka badań naukowych realizowanych w Katedrze

• Zestaw aparatury do segregacji komórek

• Zestaw aparatury do homogenizacji tkanek

• Zestaw aparatury do ekstrakcji kwasów nukleinowych oraz oceny jakościowej i ilościowej ekstraktów DNA i RNA

• Zestaw aparatury do amplifikacji kwasów nukleinowych in situ i in vitro

• Zestaw aparatury do rozdziału kwasów nukleinowych i białek

• Zestaw aparatury do wyznaczania transkryptomu (Affymetrix)

• Zestaw aparatury do sekwencjonowania kwasów nukleinowychestaw aparatury do hybrydyzacji kwasów nukleinowych

Zadanie

Jakie badania wykorzystujące techniki biologii molekularnej zostały nagrodzone nagrodą Nobla w ostatnich pięciu latach

Zalecana literatura

Nagroda Nobla dla odkrywców wirusów wywołujących HIV i raka szyjki macicy

Biotechnologia 1(84) 2009; str 153-164

---