Biologia molekularna

jednolite magisterskie

lekarski

1

obowiązkowe

Realizowany zdalnie

znajomość biologii na poziomie matury rozszerzonej z tego przedmiotu.

1. Gruber B.M. Epigenetyka a etiologia chorób neurodegeneracyjnych. 2011 Postepy Hig Med Dosw (online), 65: 542-551.

https://phmd.pl/resources/html/article/details?id=51990&language=pl

2.Sawicki w., Malejczyk J., Wróblewska M. 2015 Starzenie: mecha-nizmy epigenetyczne i genetyczne. Gerontologia Polska 2: 47-52

http://gerontologia.org.pl/wp-content/uploads/2016/07/2015-2_Gerontologia_4.pdf

3.Siedlecki J. 2011 Diagnostyka molekularna nowotworów. Postępy Nauk Medycznych 2: 88-93. http://www.czytelniamedyczna.pl/3594,diagnostyka-molekularna-nowotworlw.html

4. Siedlecki J. Diagnostyka molekularna. 2009 W: Mięsaki tkanek miękkich u dorosłych. red. P. Rutkowski i Z. I. Nowecki, Medical Tribune Polska, Warszawa,

http://www.sarcoma.pl/pliki/Monografia/rozdzial5.pdf

5. Szustka A., Rogalińska M. 2017 Potencjalne zastosowania komórek macierzystych w medycynie regeneracyjnej i transplantologii Postępy Biochemii 63: 143-150

https://postepybiochemii.ptbioch.edu.pl/index.php/PB/article/view/65/80

6. Inżynieria genetyczna i terapia genowa (red. I. Bednarek) Śląski Uniwersytet Medyczny, Katowice 2008 https://dysk.sum.edu.pl/s/CkgRoG4zsFTjQWJ

Bieżące przygotowanie do zajęć 15 godz.

Przygotowanie do zaliczenia przedmiotu 40 godz.

Razem 55 godz

Zaznajomienie z:

1. metodami: badania genomów, analizy kwasów nukleinowych, badania ekspresji i funkcji genów, mutagenezy in vivo;

2. metodami inżynierii genetycznej i zastosowaniem GMO jako bioreaktorów do produkcji leków i szczepionek;

3. terapią genową chorób metabolicznych i nowotworów;

4. metodami otrzymywania i zastosowanie indukowanych pluripotentnych komórek macierzystych;

5. metodami diagnostyki molekularnej;

6. mechanizmami zmian epigenetycznych i chorobami spowodowanymi zaburzeniami regulacji epigenetycznej;

7. starzeniem komórek i typami śmierci komórkowej;

8. podłożem molekularnym chorób nowotworowych.

Zajęcia pozwalają też na poznanie roli osobniczej zmienności genomu w personalizacji terapii farmakologicznej i diety oraz identyfikacji osób i ustalaniu ich pokrewieństwa.

Kurs jest poświęcony głównie metodom biologii molekularnej umożliwiającym: badanie: podatności i nosicielstwa chorób genetycznych i tym raka,

identyfikację osób, personalizację terapii farmakologicznej i dietetycznej, diagnostyki chorób infekcyjnych. Ponadto omówione zostaną: różnice w biologii molekularnej organizmów pro- i eukariotycznych umożliwiające celowane terapie chorób infekcyjnych, molekularne podłoże starzenia i chorób nowotworowych, metody inżynierii genetycznej jako punkt wyjścia do produkcji białek terapeutycznych i szczepionek, możliwości otrzymywania i terapeutycznego wykorzystania komórek macierzystych.

W1. Porównanie DNA i RNA. Porównanie replikacji, transkrypcji, dojrzewania transkryptów, translacji i ich regulacji u Pro- i Eukariota i wynikającej z tego selektywności antybiotyków.

W2. Genom człowieka. Metody badania genomów: izolacja i oczyszczanie kwasów nukleinowych, fragmentowanie DNA, frakcjonowanie kwasów nukleinowych, amplifikacja DNA met. PCR, sekwencjonowania DNA, hybrydyzacja kwasów nukleinowych.

W3. Inżynieria genetyczna: metody klonowania fragmentów DNA i two-rzenia genetycznie modyfikowanych organizmów (GMO). Transgenizacja zwierząt – iniekcja/infekcja obcego DNA do zapłodnionych oocytów, iniekcja genetycznie zmodyfikowanych zarodkowych komórek macierzys-tych do blastocysty. Mutageneza in vivo – gene targeting, genetyczny nokaut. Technologia antysensowna. Redagowanie genomu. Tworzenie GMO roślinnych. GMO jako bioreaktory do produkcji leków i szczepionek.

Terapia genowa chorób metabolicznych i nowotworów.

W4. Otrzymywanie i zastosowanie indukowanych pluripotentnych komórek macierzystych. Diagnostyka molekularna – analiza mutacji, testy diagnostyczne chorób infekcyjnych i inwazyjnych. Nieinwazyjna diagnostyka prenatalna. Epigenetyka: mechanizmy zmian epigenetycznych – metylacja DNA, modyfikacje histonów.

W5. Epigenetyka: mechanizmy zmian epigenetycznych cd - struktura chromatyny, niekodujący RNA, piętnowanie rodzicielskie, choroby spowodowane zaburzeniami regulacji epigenetycznej.

Farmakogenetyka. Nutrigenetyka. Profilowanie/analiza DNA w medycynie sądowej: ustalanie ojcostwa, identyfikacja ofiar katastrof masowych, identyfikacja ofiar i sprawców w sprawach kryminalnych. Markery genetyczne bi- i wieloalleliczne autosomalne, położone na chromosomach płci i w DNA mitochondrialnym.

W6. Struktura komórki, podziały komórkowe i ich zaburzenia. Starzenie komórek. Typy śmierci komórkowej. Podłoże molekularne chorób nowotworowych – mutacje protoonkogenów, genów supresorowych, kontrolujących apoptozę i naprawę uszkodzonego DNA, niestabilność genomowa. Markery nowotworowe i sposoby ich badania. Zmiany epigenetyczne w nowotworzeniu.

Uwaga: Każdy student przychodzi na ćwiczenia zaopatrzony w fartuch laboratoryjny i jednorazowe rękawiczki bezpudrowe (najlepiej nitrylowe).

C1. Zapoznanie ze specyfiką pracy w laboratorium biologii molekularnej.

Obserwacja preparatów mikroskopowych.

Zagadnienia teoretyczne dla studenta:

- cykl komórkowy, podziały komórkowe, replikacja DNA, budowa DNA, poziomy

organizacji chromatyny,

Część praktyczna:

- obserwacja preparatów mikroskopowych

C2. Izolacja RNA z komórek bakteryjnych. Elektroforeza pozioma.

Zagadnienia teoretyczne dla studenta:

- budowa i rodzaje RNA, transkrypcja i obróbka potranskrypcyjna,

elektroforeza

Część praktyczna:

- izolacja RNA z E.coli metodą kolumienkową,

- ocena czystości i pomiar stężenia kwasów nukleinowych metodą

spektrofotometryczną

- elektroforeza wyizolowanego RNA

C3. Izolacja plazmidowego DNA z bakterii

Zagadnienia teoretyczne dla studenta:

- budowa, klasyfikacja, występowanie i zastosowanie plazmidów

bakteryjnych, wektory do klonowania i wektory ekspresyjne

Część praktyczna:

- izolacja plazmidowego DNA metodą lizy alkalicznej

C4. Analiza restrykcyjna plazmidowego DNA

Zagadnienia teoretyczne dla studenta:

- enzymy restrykcyjne i ich zastosowanie w biologii molekularnej

Część praktyczna:

- trawienie plazmidu enzymem restrykcyjnym,

- elektroforeza plazmidu trawionego i nietrawionego

C5. Analiza struktury genu prokariotycznego i eukariotycznego. Kolokwium

zaliczeniowe.

Zagadnienia teoretyczne dla studenta:

- budowa genów prokariotycznych i eukariotycznych,

- mechanizm ekspresji genów

Część praktyczna:

- analiza sekwencji genów z użyciem narzędzi bioinformatycznych

- kolokwium zaliczeniowe

Uwaga: na zajęcia C5 student przynosi tablet lub komputer

1. Brown T.A. Genomy. Wyd. Naukowe PWN, 2009 i następne.

2. Turner P., McLennan A., Bates A., White M. Biologia molekularna – krótkie wykłady. PWN, Warszawa 2011

3. Genetyka medyczna i molekularna (J. Bal, red), PWN, Warszawa 2017 i następne

4. Allison L.A. Podstawy biologii molekularnej. Wyd. Uniw. Warszawskiego, Warszawa, 2009 i następne

Student:

EK-1 umie wyizolować DNA i RNA, przeprowadzić analizę restrykcyjną DNA i elektroforetyczną kwasów nukleinowych

EK-2 umie zanalizować sekwencję nukleotydową DNA pod kątem zakodowanych w niej genów białek i elementów regulatorowych genu, potrafi przeprowadzić prostą bioinformatyczną analizę sekwencji DNA korzystając z baz danych i dostępnych on-line narzędzi analizy

EK-3 ma wiedzę o strukturze genomów, transkryptomów i proteomów, roli i regulacji DNA, RNA i białek

EK-4 zna podstawowe metody: analizy kwasów nukleinowych, tworzenia GMO, diagnostyki molekularnej

EK-5 zna możliwości terapii genowej i terapii z udziałem indukowanych komórek pluripotencjalnych, a także roli osobniczej zmienności genomu w personalizacji terapii farmakologicznej i diety

Weryfikacja efektów uczenia:

ćwiczeń – na podstawie czterech pisemnych kolokwiów wstępnych przeprowadzanych na początku każdego ćwiczenia i kolokwium końcowego na zakończenie ćwiczenia 5 (każde z 1-krotną możliwością poprawy),

wykładów – na podstawie pisemnego zaliczenia na ocenę.