Detail předmětu

Molecular Biology

FEKT-MPA-MOLAk. rok: 2025/2026

Předmět se věnuje podrobnému popisu biologických makromolekul, jejich strukturálních vlastností a vzájemných funkčních vztahů v buňce. Ačkoliv základním objektem zkoumání je eukaryotická a prokaryotická buňka či virová částice, cílem molekulární biologie je hlubší pochopení fyziologických a patofyziologických procesů v živých organismech na molekulární úrovni.

Molekulární biologie se vyznačuje interdisciplinárním přístupem, který propojuje biologii, chemii, fyziku, genetiku a medicínu. Neustálý rozvoj této vědní disciplíny rozšiřuje její záběr, přičemž mezi její klíčové oblasti patří molekulární biologie eukaryot, prokaryot a virů. Významnou součástí současného výzkumu jsou také mechanismy genové regulace, buněčné signalizace a interakce mezi nukleovými kyselinami a proteiny.

Molekulární biologie poskytuje teoretický i praktický základ pro moderní DNA/RNA technologie, které hrají klíčovou roli v biomedicíně, genetickém inženýrství a biotechnologiích. Díky rychlému technologickému pokroku se tato oblast stala jednou z nejdynamičtěji se rozvíjejících disciplín, s širokým využitím v diagnostice, terapii i aplikovaném výzkumu.

 

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

Garant předmětu

Mgr. Bc. Darina Čejková, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Vstupní znalosti

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 „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

až 40 bodů ze cvičení (1x test,  aktivita v laboratořích, domácí příprava)
až 60 bodů za ústní zkoušku
Zkouška je zaměřena na ověření orientace v nadstavbových pojmech molekulární biologie.
Laboratorní výuka je povinná. Řádně omluvené zameškané hodiny lze nahradit po domluvě s vyučujícím.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout pokročilé znalosti o molekulárně biologických rozdílech mezi eukaryoty, prokaryoty a viry. Důraz je kladen na porozumění klíčovým molekulárním mechanismům, které řídí fungování buněk a jejich vzájemné interakce. Studenti se seznámí s principy regulace genové exprese, buněčné signalizace a přenosu genetické informace, včetně mechanismů mutací a horizontálního genového transferu. 

Absolvent předmětu je schopen:


- popsat principy biologických procesů probíhajících v živých organismech a virech na molekulární úrov

- analyzovat interakce mezi molekulárními procesy v buňce a jejich dopad na buněčnou diferenciaci, vývoj a homeostázu organismu

- samostatně vyhledávat, interpretovat a syntetizovat informace z odborné literatury a používat je k řešení konkrétních výzkumných otázek

- diskutovat na odborné úrovni o aktuálních tématech molekulární biologie, formulovat vlastní argumenty a kriticky hodnotit dostupné důkazy

- prakticky aplikovat získané znalosti při interpretaci experimentálních dat, například z analýzy genových expresních profilů nebo studia interakcí mezi proteiny a nukleovými kyselinami.


Základní literatura

Alberts et al.: Molecular biology of the cell 7th. W. W. Norton & Company. 2022. (EN)
Rosypal a kol.: Úvod do molekulární biologie. I.-IV díl. Brno. 2006 (CS)
Slabý a kol.: Lékařská biologie I, II 2024 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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

Mgr. Bc. Darina Čejková, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do studia molekulární biologie, geneze a vývoj. Buňka, chemické složení, 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 (enzymy a mechanismus).
4. Transkripce prokaryot a eukaryot, posttranskripce RNA.
5. Translace, transferová RNA, ribozomy, procesy ko-translace a post-translace.
6. Regulace exprese genu u prokaryot, struktura a charakteristiky promoterů, pozitivní a negativní regulace operonu, atenuace.
7. Regulace exprese genu u eukaryot, transkripční faktory, transkripční enhancery. Buňkové dělení, kontrola buněčného cyklu.
8. Molekulární základy tvorby imunitních molekul.
9. Buněčné signály (signální molekuly, receptory, signální dráhy). Struktura membrány, transport látek přes membrány, buňka-na-buňku komunikace.
10 Změny genetické informace, mutace, obecná a místo-specifická rekombinace, oprava poškozené DNA mutacemi.
11. Pohyblivé elementy (prokaryotické a eukaryotické transposony, retrotransposony). Tkáně.
12. Základy genového inženýrství, příprava transgenních organismů a jejich aplikace, in vitro mutageneze, příprava biopreparátů pomocí metod genového inženýrství, genová terapie.
13. Základy využití biochemických metod v molekulární biologii.  

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Mgr. Bc. Darina Čejková, Ph.D.

Osnova

L01 Úvod do laboratoře, absorpční spektroskopie
L02 Izolace DNA z bakteriálních buněk
L03 Izolace DNA z živočišných buněk
L04 Kontrola kvality a kvantity DNA
L05 Návrh PCR primerů
L06 PCR Amplifikace
L07 Pasážování buněk
L08 Bradfordova metoda pro kvantifikaci proteinů, barevné reakce aminokyselin
L09 Izolace proteinů a 2D elektroforéza gelu
L10 Štěpení restrikčními enzymy
L11 Štěpení restrikčními enzymy II
L12 Real-time PCR