Detail předmětu

Molekulární biologie

FSI-TBIAk. rok: 2018/2019

Základní pojmy molekulární biologie. Chemické vlastnosti, struktura a interakce nukleových kyselin a bílkovin. Metody studia biomakromolekul, genomika, proteomika, molekulární diagnostika. Biosenzory, aplikace nanotechnologií ve studiu biomakromolekul.


Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

doc. RNDr. Miroslav Fojta, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Studentovi se usnadní orientace při výběru diplomového úkolu a navíc získá přehled v oblasti molekulární biologie a v mezioborové problematice na pomezí molekulární biologie, fyzikální a analytické chemie, biofyziky, nanověd a biomedicínckých aplikací.

Prerekvizity

Základy fyziky, anorganické, organické a fyzikální chemie, biochemie a obecné biologie.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení studenta bude zohledňovat jeho práci ve cvičení a výsledky diskuze nad zadanými tématy při zkoušce (k přípravě povoleny poznámky z přednášek).

Učební cíle

Seznámit studenty se základy molekulární biologie, zejména s vlastnosti nukleových kyselin a bílkovin. Důraz bude kladen na fyzikálně-chemické vlastnosti biopolymerů a využití těchto vlastností v oblasti bioanalytických aplikací biosenzorů a nanotechnologií.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky.

Základní literatura

BLACKBURN GM and GAIT MJ.: Nucleic Acids in Chemistry and Biology (Oxford University Press 1996 - second edition)
LODISH H. et al.: Molecular Cell Biology (Freeman and Co., 2003)
ROSYPAL S. Úvod do molekulární biologie

Doporučená literatura

ALBERTS, B. a kol: Základy buněčné biologie. Espero Publishing, Ústí nad Labem, 2001.
NEČAS, O. a kol.: Obecná biologie, H & H, Praha, 2000.
PALEČEK, E et al. (ed.): Electrochemistry of nucleic acids and proteins. Towards electrochemical sensors for genomics and proteomics, Elsevier 2005
WATSON J.D.a kol: Rekombinantní DNA, Academia Praha, 1988

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-FIN , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. RNDr. Miroslav Fojta, CSc.

Osnova

Vymezení předmětu molekulární biologie. Od atomů a molekul k živým buňkám. Nukleové kyseliny, bílkoviny, lipidy, polysacharidy. Chemická podstata biomakromolekul, základní typy interakcí. Organizované struktury, membrány, organely, prokaryotické a eukaryotické buňky. (0-6 vyuč. hodin)

Struktura a interakce nukleových kyselin. Dvoušroubovice DNA. Levotočivá DNA, vlásenky, křížové formy, triplexy, kvadruplexy. Superhelicita DNA. Replikace, transkripce, rekombinace. Chemická reaktivita nukleových kyselin, nekovalentní interakce. Poškození a oprava DNA, mutageneze. Enzymy katalyzující přeměny nukleových kyselin. RNA a jejich biologické funkce. (7-20 vyuč. hodin)

Metody studia nukleových kyselin. Optické metody, elektroforéza, Southernův a northernový přenos, sekvenování DNA, hybridizace DNA, PCR, enzymové a chemické strukturní sondy, footprinting. Rekombinantní DNA. Syntetické analogy nukleových kyselin, značení DNA. Biosenzory, genové čipy, genomika. Elektrochemie nukleových kyselin, interakce s elektricky nabitými povrchy. Aptamery. Nanotechnologie v analýze nukleových kyselin, koncept "laboratoře na čipu". (21-28 vyuč. hodin)

Bílkoviny. Aminokyseliny, primární, sekundární, terciární a kvartérní struktura bílkovin. Složené bílkoviny. Genetický kód a proteosyntéza. Denaturace a agregace bílkovin. Stavební, regulační a katalytické funkce bílkovin. Proteinové inženýrství. Interakce bílkovin s nukleovými kyselinami. (29-34 vyuč. hodin)

Metody studia bílkovin. Optické metody, elektroforetické metody, westernový přenos, imunochemické metody. Chemické sondy, sekvenování proteinů. Proteomika, 2D elektroforéza, hmotnostní spektrometrie. Proteinové čipy, imunosenzory, enzymové senzory. Elektrochemie proteinů; složené proteiny obsahující reverzibilní redox centra a nekonjugované bílkoviny, katalytické vylučování vodíku na rtuťových a amalgamových elektrodách. Nanotechnologie v analýze bílkovin. (35-39 vyuč. hodin)

Cvičení

20 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. RNDr. Miroslav Fojta, CSc.

Osnova

Diskuse nad odpřednášenými tématy, procvičování, řešení a jednoduchých úloh/příkladů.

Elektronické učební texty

prezentace 1-4
VUT1.ppt 5.16 MB
VUT2.ppt 10.31 MB
VUT3.ppt 11.96 MB
VUT-proteiny.ppt 4.36 MB
prezentace pro mol biol
VUT-proteiny.ppt 4.7 MB
Bi7015_MF_1_up.pptx 25.03 MB
enzymy pro molekularni biologii
enzymes_S1001_2.ppt 4.02 MB
superhelicita DNA
DNA_supercoiling_up.pptx 8.42 MB
elektrochemicke metody - elektrochemie DNA
electrochemistry_DNA2020.pptx 15.98 MB