Molekulární biologie

Garant předmětu:

Taťána Jarošíková

Přednášející:

Taťána Jarošíková

Cvičící:

Taťána Jarošíková, Lucie Mrázková

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Hlavní náplní předmětu je popis struktur podílejících se na dědičnosti organismů, jejich vzájemné interakce a regulace jejich funkce – struktura a funkce nukleových kyselin DNA, RNA. Replikace, transkripce, translace. Proteosyntéza, prokaryotická a eukaryotická genová exprese. Struktura a funkce vybraných proteinů a enzymů. Technologie rekombinantní DNA a klonování genů, transgenní organismy.

V oblasti metod molekulární biologie je kromě základních metod (izolace DNA, centrifugace, PCR, ELFO) výklad doplněn o další důležité experimentální metodiky, jako jsou hybridizace NK, metody využívané při genových manipulacích v genovém inženýrství (modifikace genů, sestřih genů, rekombinantní DNA, vektory a klonování DNA, využití restrikčních enzymů), typy metod sekvenování DNA, biotechnologie, hybridomové technologie.

Požadavky:

Podmínky pro získání zápočtu:

1. 2 testy – minimálně 60% úspěšnost (termíny – 1. po 7. týdnu, 2. po 13. týdnu).

2. 100% docházka u praktických cvičení, v případě nemoci náhrada.

3. Odevzdané všechny protokoly z praktických úloh.

Podmínky pro zkoušku:

1. Úspěšné absolvování písemného testu, 25 otázek s výběrem 1 správné odpovědi nebo doplňování pojmů, či přiřazování otázek a odpovědí. Pro pokračování k ústní zkoušce minimální úspěšnost testu 60 %.

2. Ústní zkoušení z probrané látky.

Osnova přednášek:

•Charakteristika předmětu, historie, definice pojmů.

•Struktura a funkce DNA, (struktura purinových a pyrimidinových bází; nukleozidy a nukleotidy, primární, sekundární, terciární struktura DNA, stavba genu).

•Morfologie chromozomů, rozdíly prokaryot a eukaryot.

•Replikace a reparace DNA. Replikace DNA u prokaryot a eukaryot, fáze a přehled enzymů replikačního aparátu. Reparace – rozdělení reparačních mechanismů.

•Struktura a funkce RNA, (purinové a pyrimidinové báze, ribozomální RNA, messenger RNA, transferová RNA; stavba a funkce ribozomu).

•Proces transkripce, složitost eukaryotních genů, posttranskripční úpravy.

•Proces translace, posttranslační úpravy proteinů, genová exprese, regulace genové exprese. Enzymy experimentálně používané v molekulární biologii.

•Metody izolace nukleových kyselin, stanovení koncentrace a čistoty NK, restrikční metody, elfo.

•Hybridizace nukleových kyselin, typy a způsoby přenosu, využití hybridizace v praxi, Biotechnologie přípravy vybraných proteinů.

•Metody sekvenování DNA – základní metody (enzymová, chemická), nové přístupy sekvenování (pyrosekvenování, Solexa, využití čipů)

•Polymerázová řetězová reakce (PCR), princip, vlastnosti jednotlivých složek a fází standardní PCR.

•Další modifikace PCR a jejich využití.

•Klonování DNA, vektory, genové knihovny.

•Genové inženýrství. Transgenní organizmy – GMO.

•Genová terapie – definice a klasifikace, genová terapie nádorových onemocnění, genová terapie zprostředkovaná oligonukleotidy, genová (genetická) imunizace.

Osnova cvičení:

•Bezpečnost práce v molekulárně-biologické laboratoři.

•Seznámení s přístrojovým vybavením laboratoře.

•Genotypizace – metoda identifikace druhu, jedince pomocí DNA sekvencí.

•Metoda DNA fingerprinting. Restrikční analýza ve forenzní genetice.

•Příklad myšího modelového systému onemocnění pro vyhledávání kandidátních oblastí DNA spojených s imunogenetickou reakcí na onemocnění.

•Izolace DNA z myších tkání pomocí NaOH.

•Izolace DNA, RNA z myších tkání metodou fenol-chloroform (TRI reagent).

•Stanovení a porovnání kvality a kvantity extrahované DNA pomocí metody nanospektrofotometrie.

•PCR reakce – příprava PCR mixu a ředění vzorků DNA pro amplifikaci vybraných úseků DNA.

•Horizontální gelová elektroforéza. Příprava elektroforézy. Separace vzorků DNA horizontální elektroforézou. Vizualizace fragmentů DNA na UV – transiluminátoru, fotodokumentace výsledků.

•Vyhodnocení výsledků experimentu.

•Zápočtový test.

Cíle studia:

Studijní materiály:

Povinná literatura:

•ALBERTS, Bruce. Základy buněčné biologie: úvod do molekulární biologie buňky. 2. vyd. Ústí nad Labem: Espero, 2010. ISBN 80-902906-2-0.

•ROSYPAL, Stanislav. Úvod do molekulární biologie. Díl I. Čtvrté inovované vydání. Brno: Stanislav Rosypal, 2006. ISBN 80-092562-5-2.

•ALBERTS, Bruce et al. Molecular biology of the cell. Edited by Bruce Alberts. 5th ed. New York: Garland Science, 2022. •ISBN: 9780393884852

GOLOLOBOVÁ Blanka, Epigenetika. Nakladatelství Blue step, 320 s. 2019. •ISBN: 9788090576735

•ROSYPAL, Stanislav. Úvod do molekulární biologie. Díl II. 3. inov. vyd. Brno: Stanislav Rosypal, 2000. ISBN 80-902562-1-X.

•ROSYPAL, Stanislav. Úvod do molekulární biologie. Díl III. 3. inov. vyd. Brno: Stanislav Rosypal, 2000. ISBN 80-902562-2-8.

•ROSYPAL, Stanislav a kol. Úvod do molekulární biologie. Díl IV. 3. inov. vyd. Brno: Stanislav Rosypal, 2002. ISBN 80-902562-4-4.

•ŠMARDA Jan a kol. Metody molekulární biologie. Brno: Masarykova univerzita Brno, 2012. ISBN 978-80-210-3841-7.

Doporučená literatura:

•JELÍNEK Jan, Úvod do biochemie a molekulární biologie. nakladatelství: COMPUTER MEIA, 120 s. 2021. •ISBN: 978-80-7402-440-5

•ZIMA, Tomáš a kol. Laboratorní diagnostika. 3. dopl. a přepr. vyd. Praha: Galén, 2013. ISBN 978-80-7492-062-2.

•GREEN, Michael. R. a Joseph SAMBROOK. Molecular cloning: a laboratory manual. 4th ed. Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2012. ISBN 978-1-936113-42-2.

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po	místnost KL:B-224 Mrázková L. 16:00–19:50 LICHÝ TÝDEN (přednášková par. 1) Kladno FBMI Laboratoř molekulární biologie místnost KL:B-224 Mrázková L. 16:00–19:50 SUDÝ TÝDEN (přednášková par. 1) Kladno FBMI Laboratoř molekulární biologie
Út	místnost KL:B-420 Jarošíková T. 14:00–15:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Učebna
St
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní program Laboratorní diagnostika ve zdravotnictví (povinný předmět)