Detail předmětu

Molekulární biologie

FEKT-MPC-MOLAk. rok: 2021/2022

Předmět se věnuje popisu biologických makromolekul a jejich vzájemných funkčních vztahů. Ačkoliv základním objektem zkoumání je buňka (eukaryotická, prokaryotická) nebo virová částice, jedním z cílů molekulární biologie je pochopení fyziologických a patofyziologických procesů v živých organismech. Molekulární biologie je charakteristická interdisciplinárním přístupem (biologický, chemický, fyzikální, medicínský, genetický). Během jejího rozvoje je šíře záběru neustále narůstající a mezi základní jednotky současné molekulární biologie patří: molekulární biologie eukaryot, prokaryot a virů. Molekulární biologie dává praktický podklad pro DNA/RNA technologie. Tato oblast je nejvíce rozvíjenou technologickou oblastí.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Pharm.Dr. Petr Babula, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat principy procesů probíhajících v živých organismech na molekulární úrovni,
- vysvětlit pojem genové exprese,
- popsat principy buněčné signalizace,
- diskutovat změny genetické informace,
- popsat základní i pokročilé metody molekulární biologie.

Prerekvizity

Student by měl být schopen vysvětlit základní principy klasické genetiky, měl by znát základní pojmy a zákony molekulární biologie. Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka znalého pro samostatnou činnost“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

až 40 bodů ze cvičení (1x test, 12x vypracovaný protokol, aktivita v laboratořích)
až 60 bodů za ústní zkoušku
Zkouška je zaměřena na ověření orientace v nadstavbových pojmech molekulární biologie.

Osnovy výuky

1. Úvod do studia molekulární biologie. Buňka, chemické složení buňky, chemická energie, proteiny: struktura a funkce, struktura a funkce nukleových kyselin.
2. Genetická informace, genetický kód, definice genu, typy genů, struktura a informační obsah genomů.
3. Replikace DNA a RNA (zúčastněné enzymy a mechanismus).
4. Transkripce u prokaryot a eukaryot, posttranskripční úpravy RNA.
5. Translace, transferové RNA, ribozomy, kotranslační a posttranslační procesy.
6. Regulace genové exprese u prokaryot, struktura a vlastnosti promotoru, pozitivní a negativní regulace operonu, atenuace.
7. Regulace genové exprese u eukaryot, transkripční faktory, zesilovače transkripce. Buněčné dělení, kontrola buněčného cyklu.
8. Molekulární základ získané imunity.
9. Buněčné signalizace (signální molekuly, receptory, signální dráhy). Struktura membrán, přenos látek přes membrány, komunikace mezi buňkami.
10. Změny genetické informace, mutace, obecná a místně specifická rekombinace, reparace mutačně poškozené DNA.
11. Mobilní elementy (prokaryotické a eukaryotické transpozony, retrotranspozony). Tkáně.
12. Základy genového inženýrství, příprava transgenních organismů a jejich využití, mutageneze in vitro, genové terapie.
13. Základy použití biochemických metod v molekulární biologii.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout pokročilé znalosti o biologii nukleových kyselin, proteinů a jejich interakcí.

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

Laboratorní výuka je povinná. Řádně omluvené zameškané hodiny lze nahradit po domluvě s vyučujícím.

Základní literatura

Relichová, J. Genetika populací. Masarykova univerzita v Brně, 1997, ISBN 80-210-1542 (CS)
Relichová, J. Praktická cvičení z genetiky. Masarykova univerzita v Brně, 1997, ISBN 80- 210-1484-9 (96 stran) Relichová, J. (1997): Praktická cvičení z genetiky. Masarykova univerzita v Brně, 1997, ISBN 80- 210-1484-9 (CS)
Rosypal S. a kol. : Úvod do molekulární biologie. I.-IVdíl. Brno 1999-2002 (třetí vydání). 2006 - I. díl (čtvrté vydání) (CS)
Rosypal S. a kol.: Terminologie molekulární biologie, Brno 2001. (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-BTB magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program MITAI magisterský navazující

    specializace NBIO , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Pharm.Dr. Petr Babula, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do studia molekulární biologie, vznik a hlavní etapy vývoje. Buňka, chemické složení buňky, chemická energie, proteiny: struktura a funkce, struktura a funkce nukleových kyselin.
2. Genetická informace, genetický kód, definice genu, typy genů, struktura a informační obsah genomů.
3. Replikace DNA (zúčastněné enzymy a mechanismus).
4. Transkripce u prokaryot a eukaryot, posttranskripční úpravy RNA.
5. Translace, transferové RNA, ribozomy, kotranslační a posttranslační procesy, samosestavování.
6. Regulace genové exprese u prokaryot, struktura a vlastnosti promotoru, pozitivní a negativní regulace operonu, atenuace.
7. Regulace genové exprese u eukaryot, transkripční faktory, zesilovače transkripce. Buněčné dělení, kontrola buněčného cyklu
8. Molekulární základ tvorby imunitních molekul.
9. Buněčné signalizace (signální molekuly, receptory, signální dráhy). Struktura membrán, přenos látek přes membrány, komunikace mezi buňkami.
10. Změny genetické informace, mutace, obecná a místně specifická rekombinace, reparace mutačně poškozené DNA.
11. Mobilní elementy (prokaryotické a eukaryotické transpozony, retrotranspozony). Tkáně.
12. Základy genového inženýrství, příprava transgenních organismů a jejich využití, mutageneze in vitro, příprava biopreparátů metodami GI, genové terapie.
13. Základy použití biochemických metod v molekulární biologii.

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Mgr. Bc. Darina Čejková, Ph.D.
Ing. Markéta Jakubíčková, Ph.D.
Ing. Kateřina Šabatová

Osnova

1. Izolace DNA (kultivace a charakterizace buněčných kultur), příprava pro izolaci, izolační techniky a postupy
2. Gelová elektroforéza (metody založené na separaci nukleových kyselin na agarózových a polyakrylamidových gelech)
3. Restrikční štěpení (endonukleásové enzymy štěpící nukleové kyselin na fragmenty, praktické možnosti, RFLP)
4. Automatická čipová elektroforéza (hybridizační techniky, interakce nukleových kyselin s membránami, vizualizace).

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz