C7875 Genové technologie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2022
Rozsah
2/0/0. 4 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Mgr. Jan Lochman, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Omar Šerý, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. Mgr. Jan Lochman, Ph.D.
Ústav biochemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav biochemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Út 13:00–14:50 C05/114
Předpoklady
Bi4020 Molekulární biologie && C4182 Biochemie II || C3580 Biochemie
Základní znalosti Molekulární biologie a Biochemie.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem kurzu je seznámit studenty s přístupy a metodami současných genových technologií a naučit aplikovat tyto znalosti ve vývoji nových biotechnologických aplikací. Hlavní témata tohoto kurzů zahrnují detailní seznámení s molekulárně-biologickými technikami týkající se klonování genů, prokarytoních a eukaryotních expresních systémů, přenosu cizích genů nebo použití sekvenačních metod a microarray analýz v rámci genomiky a transkriptomiky. V rámci kurzu bude diskutováno použití těchto metod v diagnostice onemocnění, vývoji terapeutik nebo nových transgenních rostlin.
Výstupy z učení
Přednáška poskytne studentům teoretické znalosti na poli molekulárně-biologických technik využívaných v biotechnologii. V rámci přednášky student získají teoretické znalosti o molekulárních mechanismech používaných v rámci genových technologií a biomedicíny. Na konci přednášky bude student schopen: • Integrovat znalosti v rámci dědičnosti, exprese a regulace genetické informace. • Teoreticky popsat a využít metody používané v základních molekulárně-biologických metodách týkajících se Technik rekombinantní DNA a proteinů. • Využít teoretické znalosti týkající se modelových organismů využívaných v biotechnologii. • Porozumět pokročilým genovým technologiím určeným pro analýzu, expresi a popis změn v genomu, mapování a klonování genů. • Porozumět základním metodickým přístupům používaným v současné biomedicine a diagnostice.
Osnova
  • 1. Chemická struktura nukleových kyselin, transkripce a její regulace o prokaryot (sigma factor, LAC operon, aktivátory a represory) a eukaryot (zesilovače transkripce, epigenetika), translace a její regulace u prokaryot a eukaryot. 2. Modelové organismy využívané v biotechnologii – bakterie (E. coli), kvasinky (Pichia, Saccharomyces) a houby (Penicillium), Caenorhabditis elegans (háďátko), Drosophila melanogaster, Danio rerio (Dánio pruhované), myš domácí, živočišné buněčné kultury, Arabidopsis thaliana (Huseníček rolní), viry (bakteriofágy, retroviry). Replikace DNA u eukaryot a prokaryot, opravné procesy, in-vitro syntéza DNA (PCR, reverzní transkripce). 3. Základní technologie rekombinantní DNA - enzymy, vektory, metody transformace, konstrukce genových knihoven. Techniky pro editaci genomu (ZFNs, TALENs, CRISPR). 4. Rekombinantní proteiny – exprese proteinů v bakteriích (klonovací strategie, použití kodónů, omezení toxických efektů v důsledku nadprodukce, zvýšení stability a sekrece, glykosylace), exprese proteinů v eukaryontníc buňkách (kvasinky, hmyzí buňky, savčí buňky), výhody a nevýhody jednotlivých epresních sustémů 5. Genomika a genová exprese – techniky mapování genů, nekódující části genomu, bioinformatické nástroje, farmakogenetika, DNA mikroarrays, RNA-seq techniky, metagenomika, epigenetika. 6. Technologie založené na RNA – rozdělení RNA, význam ne-kódujících RNA, antisense RNA a umlčování genů, ribozymy 7. Technologie v imunologii – protilátky (struktura, funkce), cílený návrh protilátek, monoklonální protilátky, ELISA, vakcíny (tvorba a výroba, identifikace potenciálních nových antigen, DNA vakcíny) 8. Transgenní rostliny - tkáňové kultury, genetické úpravy rostlin (Ti plasmid), funkční genomika, biotechnologické aplikace. Transgenní zvířata – techniky tvorby, metody kontroly exprese transgenu, aplikace RNA-technologií, příklady transgenních zířat. 9. Genová terapie – vrozené defekty u vyšších organismů, identifikace vadných genů, obecný princip genové terapie, genová terapie pomocí retrovirů a adenovirů, agresivní genová terapie, využití RNA v rámci terapie, cílená editace genů.
Literatura
    doporučená literatura
  • Harvey Lodish; Arnold Berk; Chris A. Kaiser; Monty Krieger; Anthony Bretscher; Hidde Ploegh; Kelsey C. Martin; Michael Yaffe; Angelika Amon. Molecular Cell Biology 9th Ed., 2021. ISBN:9781319208523
  • CLARK, David P. a Nanette Jean PAZDERNIK. Biotechnology. Second edition. Amsterdam: Elsevier, 2016, xv, 833. ISBN 9780123850157. info
  • VOET, Donald a Judith G. VOET. Biochemistry. 4th ed. Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons, 2011, xxv, 1428. ISBN 9780470917459. info
Výukové metody
Přednáška je vyučována distanční formou přes aplikaci MS Teams výkladem k powerpointovým předlohám zpracovaných podle učebnic, monografií a článků. Předlohy jsou v průběhu přednášky prezentovány, vysvětlovány a doplněny komentářem vyučujícího. Předlohy jsou též k dispozici v IS MUNI.
Metody hodnocení
Zkouška je písemná a ústní. V rámci písemné části odpoví studenti on-line test v IS MUNI skládající se z 25 otázek pokrývajících dílčí tématické okruhy z probírané látky. Během ústní části, která proběhne prezenční formou, studenti prokazují schopnost aplikace nabytých poznatků na konkrétních příkladech. K úspěšnému zvládnutí je třeba získat alespoň 70% bodů z testu. Doba trvání písemného testu je 20 minut a zkoušky jednoho studenta zhruba 15 minut.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2023, podzim 2024.