Wydział Biotechnologii i Hodowli Zwierząt - Biotechnologia (S1)
Sylabus przedmiotu Biologia molekularna:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Biotechnologia | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauk rolniczych, leśnych i weterynaryjnych, studiów inżynierskich | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Biologia molekularna | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Piotr Masojć <Piotr.Masojc@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Paweł Milczarski <Pawel.Milczarski@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 5,0 | ECTS (formy) | 5,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | biochemia |
| W-2 | genetyka ogólna |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Uzyskanie wiedzy teoretycznej na temat mechanizmów molekularnych procesów życiowych zachodzących w komórce Pro- i Eukariotycznej oraz podstawowych metod analizy DNA, RNA i białek. |
| C-2 | Zapoznanie się teoretyczne i praktyczne z podstawowymi technikami stosowanymi w biologii molekularnej. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Metody izolacji DNA i RNA z tkanek stałych, płynnych, kultur zawiesinowych. Techniki homogenizacji materiału biologicznego. Ocena koncentracji i czystości wyizolowanych kwasów nukleinowych. Problemy w izolacji kw. nukleinowych z tkanek zwierzęcych, roślinnych, mikroorganizmów, żywności przetworzonej, gleby. | 2 |
| T-A-2 | Podstawy teoretyczne reakcji łańcuchowej polimerazy. Rodzaje i charakterystyka polimeraz wykorzystywane w reakcji amplifikacji DNA. Zasady projektowania starterów do reakcji PCR. | 2 |
| T-A-3 | Rozdziały kwasów nukleinowych w żelach agarozowych i poliakrylamidowych. Podstawy elektroforezy. Rodzaje i właściwości agaroz oraz buforów stosowanych w rozdziałach DNA i RNA. | 2 |
| T-A-4 | Enzymy stosowane w biologii molekularnej, podział i charakterystyka. Własciwości enzymów restrykcyjnych, ligaz, polimeraz, topoizomeraz i innych. | 2 |
| T-A-5 | Poznawanie budowy genów. Metody sekwencjonowania. Wykonanie odczytu sekwencji DNA, dopisanie nici komplementarnej. | 2 |
| T-A-6 | Transkrypcja DNA do RNA. Przeprowadzenie symulacji transkrypcji i translacji na podstawie otrzymanych sekwencji. Wprowadzenie mutacji punktowej do sekwencji i obserwacja zmian w sekwencji aminokwasów. Interretacja wyników i opis typu mutacji na poziomie polipeptydu. | 2 |
| T-A-7 | Sposoby analizy ekspresji genów. Obserwacja ekspresji wybranego genu w aparacie do RealTime PCR. | 2 |
| T-A-8 | Pisemny sprawdzian z ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych | 1 |
| 15 | ||
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Homogenizacja tkanek liofilizowanych. Izolacja DNA z tkanek roślinnych przy użyciu metody chlorofomowo-fenolowej i kolumienkowej. Ocena koncentracji i czystości DNA na spektrofotometrze. | 4 |
| T-L-2 | Przeprowadzenie reakcji PCR z użyciem wyizolowanego wcześniej DNA przy zastosowaniu specyficznych starterów. Spektrofotometryczna ocena koncentracji produktów PCR | 4 |
| T-L-3 | Rozdział produktów PCR w żelu agarozowym. Obserwacja wyniku. Interpretacja elektroforegramów | 4 |
| T-L-4 | Metody transferu DNA, RNA i białek na membrany nylonowe. Wykonanie transferu typu Southern metodą kapilarną. Obserwacja autoradiogramów i interpretacja wyników. | 3 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Relacje między funkcją molekularną i genetyczną a budową DNA i RNA: DNA jako nośnik informacji genetycznej, zjawisko hybrydyzacji cząsteczek DNA, oddziaływania DNA z białkami, specyficzne funkcje różnych rodzajów RNA w procesach molekularnych, struktury molekularne złożone z RNA i białek i ich funkcje, rybozymy. | 2 |
| T-W-2 | Struktura molekularna genomu Prokaryota: budowa chromosomu bakteryjnego, budowa i funkcje plazmidów, struktura genów u Prokaryota, mechanizmy molekularne przekazu informacji genetycznej w drodze koniugacji, mechanizmy molekularne infekcji fagowej, mechanizmy molekularne obrony bakterii przed fagami, mechanizm molekularny transformacji bakterii, mechanizm molekularny transdukcji. | 2 |
| T-W-3 | Struktura molekularna genomu Eukaryota: struktura chromosomu, nukleosomy, kod histonowy, sekwencje kodujące i niekodujące, sekwencje powtarzalne, elementy ruchome, mozaikowa budowa genów, struktura genów, rodziny genowe, pseudogeny, struktura DNA pozajądrowego. | 2 |
| T-W-4 | Mechanizmy molekularne replikacji DNA: inicjacja replikacji, replikony, rola poszczególnych enzymów i białek uczestniczących w replikacji, nić wiodąca i nic opóźniona, fragmenty Okazaki, różnice w mechanizmach replikacji Prokaryota i Eukaryota, polimerazy DNA - budowa, funkcje w replikacji i naprawie DNA. | 2 |
| T-W-5 | Mechanizmy molekularne rekombinacji DNA, naprawy DNA i transpozycji: mechanizm molekularny rekombinacji między chromatydami, mechanizm rekombinacji przy integracji plazmidu do chromosomu, mechanizm rekombinacji przy integracji faga do DNA chromosomalnego, systemy naprawcze DNA i uczestniczące w nich enzymy, rodzaje i budowa transpozonów oraz mechanizmy molekularne ich przemieszczania. | 2 |
| T-W-6 | Mechanizmy molekularne w procesie transkrypcji: budowa elementów regulatorowych i promotora w aspekcie zapewnienia inicjacji transkrypcji genu, czynniki transkrypcyjne, polimerazy RNA i związane z nimi mechanizmy transkrypcji, nić sensowna i nić antysensowna, terminacja transkrypcji, obróbka mRNA, sekwencje styku intron-egzon, mechanizmy wycinania intronów, alternatywny splicing, rola cap i ogonka poli-A w funkcjonalności mRNA, redagowanie mRNA, transport mRNA do cytoplazmy. | 2 |
| T-W-7 | Mechanizmy molekularne translacji: etapy biosyntezy białka i uczestniczące w niej struktury molekularne, rola syntetaz aminoacylo-tRNA w przyporządkowaniu aminokwasu do sekwencji kodonowej, znaczenie właściwości kodu genetycznego dla przebiegu translacji, przemiany prowadzące do przekształcenia polipeptydu w funkcjonalne białko, rola peptydu sygnałowego, mechanizm molekularny działania proteasomu. | 2 |
| T-W-8 | Mechanizmy molekularne regulacji ekspresji genów: operony, regulony, mechanizmy molekularne udostępniania obszarów chromatyny do transkrypcji, znaczenie histonów i mechanizmów epigenetycznych, budowa białek regulatorowych i molekularny mechamnizm ich oddziaływań z DNA, kinazy, kaskady sygnałowe, regulacja na poziomie potranskrypcyjnym, rola micro-RNA w regulacji ekspresji genów, mechanizm wyciszania genów RNAi. | 2 |
| T-W-9 | Mechanizmy molekularne morfogenezy i determinacji płci: geny kierujące morfogenezą kwiatu i organów roślinnych, kaskady genów sterujące segmentacją ciała owadów i ssaków, geny homeotyczne, mechanizmy determinacji płci u Drosophila i ssaków, działanie genu Sry, zaburzenia w morfogenezie i rozwoju cech płciowych. | 2 |
| T-W-10 | Struktura i funkcjonowanie genów sterujących podłożem odpowiedzi immunologicznej: mechanizmy molekularne prowadzące do kombinatorycznego składania mRNA w genach kodujących immunoglobuliny, mechanizm molekularny oddziaływań między limfocytami B i limfocytami T, podłoże niezwykłej zmienności białek zgodności tkankowej, mechanizmy molekularne w reakcjach na infekcje wirusowe, bakteryjne i w odrzutach tkanek obcych, mechanizmy molekularne alergii. | 2 |
| T-W-11 | Molekularne mechanizmy procesu nowotworzenia: charakterystyka onkogenów, charakterystyka genów supresorowych, ciągi mutacji w genomie prowadzące do transformacji nowotworowej komórki, rola genów p53 i brca1 w nowotworzeniu, różnice w mechanizmach powstawania nowotworów dziedzicznych i niedziedzicznych, mechanizmy obronne organizmu przed nowotworzeniem, wirusy jako źródło onkogenów. | 2 |
| T-W-12 | Teoretyczne podstawy metod analizy DNA, RNA i białek stosowanych w biologii molekularnej: analiza restrykcyjna DNA, wykorzystanie hybrydyzacji DNA do identyfikacji genetycznej na przykładzie metody RFLP, northern blotting, wykorzystanie metody western blotting do identyfikacji genetycznej na podstawie składu białek, wykorzystanie metod generowania markerów molekularnych z użyciem PCR do ustalania ojcostwa i stwierdzania różnic genetycznych. | 4 |
| T-W-13 | Analiza sekwencjii DNA: metoda Sangera, nowsze metody sekwencjonowania, wykrywanie sekwencji kodujących, sekwencji promotorowych i elementów regulatorowych, wykrywanie polimorfizmów jednego nukleotydu (SNP) oraz insercji/delecji (Indel), wykrywanie polimorfizmów funkcjonalnych w sekwencjach genów. | 2 |
| T-W-14 | Metody analizy ekspresji i funkcji genów: otrzymywanie cDNA, metoda RACE, analiza RT-PCR, tagowanie genów, wyciszanie genów, mutageneza in vitro. | 2 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | Uczestnictwo w ćwiczeniach | 15 |
| A-A-2 | Przygotowanie się do zajęć. | 5 |
| A-A-3 | Przygotowanie się do sprawdzianu. | 10 |
| 30 | ||
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 15 |
| A-L-2 | Przygotowywanie się do zajęć | 5 |
| A-L-3 | Przygotowywanie się do sprawdzianu | 10 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w wykładach | 30 |
| A-W-2 | Praca samodzielna z podręcznikiem i notatkami nadbieżącym przyswajaniem wiedzy z wykładów | 30 |
| A-W-3 | Przygotowanie się do egzaminu pisemnego z całości wykładów | 28 |
| A-W-4 | napisanie testu egzaminującego | 2 |
| 90 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | wykład informacyjny przedstawiający wiedzę teoretyczną |
| M-2 | prezentacja multimedialna z użyciem komputera i rzutnika |
| M-3 | dyskusja panelowa nad wybranym problemem |
| M-4 | ćwiczenia laboratoryjne. |
| M-5 | ćwiczenia przedmiotowe i wykonanie zadań praktycznych |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Po zakończeniu cyklu wykładów przewidziany jest test pisemny złożony z 50 pytań szczegółowych wymagających krótkich lecz precyzyjnych odpowiedzi |
| S-2 | Ocena podsumowująca: pisemny sprawdzian zaliczeniowy z części audytoryjnej i laboratoryjnej. |
| S-3 | Ocena podsumowująca: obserwacja pracy na ćwiczeniach laboratoryjnych |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BT_1A_BT-S-C5_W01 Objaśnia podstawowe procesy biologii molekularnej oraz opisuje zasady podstawowych analiz DNA, RNA i białek. | BT_1A_W07, BT_1A_W08 | R1A_W01, R1A_W04 | — | C-1 | T-W-8, T-W-9, T-W-3, T-W-5, T-W-12, T-W-11, T-W-10, T-W-7, T-W-13, T-W-2, T-W-14, T-W-4, T-W-1, T-W-6 | M-3, M-2, M-1 | S-1 |
| BT_1A_BT-S-C5_W02 Zna podstawowe techniki laboratoryjne stosowane w biologii molekularnej. | BT_1A_W10 | R1A_W04 | InzA_W02, InzA_W05 | C-2 | T-A-3, T-A-4, T-A-2, T-A-7, T-A-6, T-A-5, T-A-1 | M-5, M-4 | S-3 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BT_1A_BT-S-C5_U01 Student umie określić użyteczność podstawowych technik molekularnych, zaprojektować i zaplanować proste eksperymenty i wnioskować na podstawie otrzymanych wyników. | BT_1A_U05, BT_1A_U06 | R1A_U01, R1A_U03, R1A_U04, R1A_U05, R1A_U06, R1A_U07 | InzA_U01, InzA_U03, InzA_U05, InzA_U06, InzA_U07 | C-2 | T-L-3, T-A-6, T-L-4, T-A-2, T-L-2, T-A-5, T-A-7, T-A-4, T-L-1, T-A-1, T-A-3 | M-5, M-4 | S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BT_1A_BT-S-C5_K01 Student rozumie potrzebę pogłębiania wiedzy z zakresu szczegółowych mechanizmów molekularnych. Jest świadomy potrzeby połączenia wiedzy teoretycznej i praktycznej. Uczy sie pracy zespołowej przy wykonywaniu prac laboratoryjnych. | BT_1A_K01, BT_1A_K03, BT_1A_K07 | R1A_K01, R1A_K02, R1A_K03, R1A_K04, R1A_K07 | — | C-2, C-1 | T-A-7, T-A-1, T-W-14, T-A-4, T-A-5, T-A-6, T-W-12, T-A-2, T-A-3, T-W-13 | M-5, M-3, M-4 | S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| BT_1A_BT-S-C5_W01 Objaśnia podstawowe procesy biologii molekularnej oraz opisuje zasady podstawowych analiz DNA, RNA i białek. | 2,0 | student nie potrafi w najprostszym zakresie objaśnić podstawowych procesów biologii molekularnej |
| 3,0 | student wykazuje podstawową wiedzę na temat omawianych procesów biologii molekularnej | |
| 3,5 | student objaśnia podstawowe procesy biologii molekularnej i metody analizy DNA, RNA i białek w zadowalającym stopniu | |
| 4,0 | student szczegółowo objaśnia omawiane procesy biologii molekularnej | |
| 4,5 | student szczegółowo objasnia omawiane procesy biologii molekularnej i omawia zasady analizy DNA, RNA i białek | |
| 5,0 | student wykazuje dogłębną wiedzę na temat omawianych procesów biologii molekularnej i metod analizy DNA, RNA i białek | |
| BT_1A_BT-S-C5_W02 Zna podstawowe techniki laboratoryjne stosowane w biologii molekularnej. | 2,0 | student nie zna podstawowych technik stosowanych w biologii molekularnej |
| 3,0 | student zna podstawowe techniki biologii molekularnej, umie wykazać ich zastosowanie w stopniu podstawowym | |
| 3,5 | student zna podstawowe techniki biologii molekularnej, umie wykazać ich zastosowanie w stopniu dostatecznym | |
| 4,0 | student zna podstawowe techniki biologii molekularnej, umie wykazać ich zastosowanie w stopniu dobrym | |
| 4,5 | student zna podstawowe techniki biologii molekularnej, umie wykazać ich zastosowanie w stopniu bardzo dobrym | |
| 5,0 | student zna podstawowe techniki biologii molekularnej, umie wykazać ich zastosowanie w stopniu znakomitym |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| BT_1A_BT-S-C5_U01 Student umie określić użyteczność podstawowych technik molekularnych, zaprojektować i zaplanować proste eksperymenty i wnioskować na podstawie otrzymanych wyników. | 2,0 | nie umie zaplanować prostych eksperymentów |
| 3,0 | umie zaplanować proste eksperymenty | |
| 3,5 | umie zaplanować proste eksperymenty i jeden bardziej złożony | |
| 4,0 | planuje mniej lub bardziej złożone eksperymenty | |
| 4,5 | planuje i potrafi realizować omawiane eksperymenty | |
| 5,0 | planuje i potrafi realizować w sposób biegły omawiane eksperymenty |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| BT_1A_BT-S-C5_K01 Student rozumie potrzebę pogłębiania wiedzy z zakresu szczegółowych mechanizmów molekularnych. Jest świadomy potrzeby połączenia wiedzy teoretycznej i praktycznej. Uczy sie pracy zespołowej przy wykonywaniu prac laboratoryjnych. | 2,0 | student nie pogłębia swojej wiedzy na temat mechanizmów molekularnych i technik analizy DNA i RNA |
| 3,0 | student pogłębia wiedzę na temat mechanizmów molekularnych i technik analizy DNA na bazie podręczników | |
| 3,5 | student pogłębia wiedzę na temat mechanizmów molekularnych i technik analizy DNA i RNA na bazie podręczników i informacji dostępnych w internecie | |
| 4,0 | student pogłębia wiedzę na temat mechanizmów molekularnych i technik analizy DNA na bazie publikacji naukowych wydawanych w kraju | |
| 4,5 | student pogłębia wiedzę na temat omawianych mechanizmów molekularnych i technik analizy DNA i RNA na bazie publikacji światowych | |
| 5,0 | student pogłębia wiedzę w zakresie wszystkich omawianych mechanizmów molekularnych i technik analizy DNA i RNA na bazie publikacji światowych i baz danych |
Literatura podstawowa
- Lizabeth Alison, Podstawy biologii molekularnej, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa, 2009
- P.C. Turner, A.G. McLennan, A.D. Bates, MRH White, Biologia molekularna. Krótkie wykłady, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2004
- T.A. Brown, Genomy, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2009
- Słomski R., Analizy DNA, teoria i praktyka, Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, Poznań, 2008
Literatura dodatkowa
- P. Węgleński, Genetyka molekularna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2006
- J. Baj, Z Markiewicz, Biologia molekularna bakterii, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2006