Detail předmětu

Molekulární biologie

FSI-TBIAk. rok: 2021/2022

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

5

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 B-FIN-P bakalářský 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)

Laboratorní cvičení

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. RNDr. Miroslav Fojta, CSc.

Osnova

Součástí cvičení budou praktické ukázky metod analýzy nukleových kyselin, bílkovin a jejich komplexů v laboratořích Biofyzikálního ústavu AVČR, v.v.i.

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