Chemia kwasów nukleinowych

Podstawowe wiadomości z biologii i chemii z zakresu szkoły średniej.

Godziny kontaktowe realizowane z udziałem nauczyciela akademickiego:

Wykład: 15 godz.

Laboratorium: 15 godz.

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 30

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta)

Przygotowanie się studenta do zajęć laboratoryjnych 10

Przygotowanie się studenta do zaliczeń i/lub egzaminu 15

Studiowanie przez studenta literatury przedmiotu 5

Łączna liczba godzin niekontaktowych 30

Łączna liczba punktów ECTS za moduł 2

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXV-8.10/21 z dnia 26 maja 2021 r. tj. od cyklu kształcenia 2021/2022.

W1-W4. wykład - egzamin; laboratorium - kolokwia pisemne, śródsemestralne

U1-U6. wykład - egzamin; laboratorium - kolokwia pisemne, śródsemestralne

K1,K2. wykład - egzamin; laboratorium - kolokwia pisemne, śródsemestralne

Wykłady obejmują następujące zagadnienia:

Struktura chemiczna kwasów nukleinowych a właściwości tych związków jako biologicznych cząsteczek informacyjnych. Podstawy chemii nukleozydów i nukleotydów. Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA): budowa, właściwości fizyczne i topologia. Kwas rybonukleinowy (RNA): rodzaje, udział w przepływie informacji genetycznej, aktywność katalityczna. Ewolucja nośnika informacji genetycznej. Organizacja genomów eukariotycznych, prokariotycznych i wirusowych. Geny prokariotyczne i eukariotyczne. Struktura DNA a przepływ informacji genetycznej w komórce. Podstawy zjawisk epigenetycznych. Replikacja jako molekularny mechanizm odpowiedzialny za utrzymanie stałości i niezmienności informacji genetycznej. Zmiany struktury chemicznej nukleotydów jako przyczyna mutacji punktowych. Mechanizmy działania mutagenów chemicznych i fizycznych na DNA. Systemy naprawy uszkodzeń w DNA. Testy biologiczne do oznaczania genotoksyczności związków chemicznych. Indukowane i spontaniczne zmiany w strukturze DNA a pojęcie polimorfizmu genetycznego.

Laboratorium obejmuje następujące zagadnienia:

I. Podstawowe techniki laboratoryjne stosowane do badania struktury i właściwości DNA:

1. Izolacja plazmidowego DNA z bakterii. Elektroforeza DNA. Ocena jakości i stężenia wyizolowanego DNA.

2. Izolacja genomowego DNA z bakterii. Elektroforeza DNA. Ocena jakości i stężenia wyizolowanego DNA.

3. Izolacja roślinnego DNA. Wykrywanie związków chemicznych budujących nukleotydy metodami histochemicznymi.

4. Zastosowanie enzymów restrykcyjnych. Technika PCR-RLFP - badania polimorfizmu SNP.

II. Podstawowe techniki laboratoryjne stosowane do badania struktury i właściwości RNA:

5. Izolacja RNA z drożdży. Elektroforeza RNA.

6. Badanie właściwości RNA - kwasowa hydroliza RNA i wykrywanie obecności zasad purynowych, rozpuszczalność RNA w roztworach, tworzenie kompleksów RNA z barwnikami (np. błękitem metylenowym) w środowisku kwasowym

7. Trawienie RNA specyficznymi nukleazami. Nowoczesne molekularne techniki badania RNA (znakowanie i hybrydyzacja RNA, mikromacierze, RT-PCR) – konwersacja.

8. Zaliczenie ćwiczeń – kolokwium.

1. Genomy. T.A. Brown

2. Biofizyka kwasów nukleinowych dla biologów. M. Bryszewska i W. Leyko

3. Podstawy inżynierii genetycznej. J. Kur

4. Biochemia. L. Stryer

5. Biologia molekularna w medycynie. red. J. Bal, Z. Markiewicz

6. Genetyka, krótkie wykłady. H. Fletcher, I. Hickey, P. Winter

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXV – 18.10/21 z dn. 26 maja 2021 r.

Wiedza:

W1. Absolwent zna i rozumie w stopniu zaawansowanych budowę kwasów nukleinowych, DNA i RNA, organizację genów i genomów prokariotycznych i eukariotycznych oraz zagadnienia ekspresji genów. K_W04, K_W05

W2. Absolwent potrafi wymienić i scharakteryzować czynniki wpływające na zmienność genomów, rozumie i wyjaśnia mechanizmy prowadzące do powstawania mutacji oraz ochrony DNA przed uszkodzeniem. KW04

W3. Absolwent zna podstawowe narzędzia i metody badawcze niezbędne do wyizolowania kwasów nukleinowych z różnych materiałów biologicznych oraz ich analizy i porównywania K_W07

W4. Absolwent zna zasady bezpieczeństwa i higieny pracy jakie należy zachować podczas pracy z barwnikami interkalującymi w DNA, mutagenami fizycznymi i chemicznymi. K_W08

Umiejętności:

U1. Absolwent potrafi przeprowadzić izolację DNA z różnych źródeł, przygotować odczynniki i bufory oraz wykonać posługując się odpowiednim sprzętem rozdział elektroforetyczny DNA. K_U03, K_U04

U2. Absolwent potrafi wyszukać i zastosować dedykowany dla danego materiału protokół izolacji DNA i RNA z wykorzystaniem źródeł informacji naukowej, w tym źródeł anglojęzycznych. K_U01, K_U02

U3. Absolwent posiada umiejętność rozwiązywania podstawowych problemów praktycznych dotyczących izolacji oraz analizy DNA i RNA oraz komponentów składowych nukleotydów. K_U02

U4. Absolwent potrafi analizować uzyskane wyniki badań oraz formułować w sposób prawidłowy wnioski na ich podstawie. K_U05

U5. Absolwent posiada umiejętność pracy samodzielnej oraz potrafi pracować zespołowo realizując określone zadania badawcze. K_U010

U6. Absolwent potrafi wykorzystywać różnorodne źródła informacji naukowej w celu zdobywania wiedzy oraz rozwijania umiejętności badawczych i praktycznych. K_U02

Kompetencje społeczne:

K1. Absolwent jest gotów do krytycznej oceny własnej wiedzy i odbieranych treści w zakresie biotechnologii i nauk pokrewnych oraz ciągłego rozwijania własnych kompetencji warunkujących profesjonalne podejście do pracy biotechnologa. K_K01

K2. Absolwent jest gotów do uznawania znaczenia wiedzy naukowej w zakresie biotechnologii. K_K02