Biologia molekularna WMCM-LE-BM
W ramach niniejszego kursy studenci zapoznają się z podstawowymi mechanizmami funkcjonowania organizmu na poziomie molekularnym, a w szczególności z ciągiem procesów związanych z wyrażaniem informacji genetycznej i ich wpływem na zdrowie człowieka.
Celem przedmiotu jest:
- nauczenie podstawowych mechanizmów funkcjonowaniem zarówno pojedynczych komórek jak i całego organizmu człowieka na poziomie molekularnym, ze szczególnym uwzględnieniem procesów związanych z regulacją ekspresji genów
- przedstawienie podstawowych pojęć, mechanizmów i technik biologii molekularnej, które mają zastosowanie w prognozowaniu, diagnostyce i badaniu chorób ze szczególnym uwzględnieniem nowotworów, chorób cywilizacyjnych i uwarunkowanych genetycznie
- zapoznanie z najnowszymi możliwościami terapeutycznymi i diagnostycznymi wykorzystującymi techniki biologii molekularnej w medycynie np. NGS, terapia genowa, CAR-T
- podkreślenie rosnącego znaczenia biologii molekularnej w nowoczesnej medycynie spersonalizowanej
- uświadomienie roli GMO w życiu współczesnego człowieka, badaniach biomedycznych i produkcji leków
Kurs zajęć w ramach nauczania przedmiotu „Biologia molekularna” obejmuje wykłady i ćwiczenia laboratoryjne. Na wykładzie omawiane jest podłoże molekularne podstawowych procesów związanych z funkcjonowaniem komórki i regulacją ekspresji genów w tym: replikacji, transkrypcji i translacji. Przedmiotem ćwiczeń laboratoryjnych są techniki badawcze tych procesów, zastosowanie tych technik w medycynie oraz własna praca eksperymentalna studentów.
Omawiając poszczególne mechanizmy molekularne i powiązane z nimi strategie badawcze wykładowca prezentuje liczne przykłady ich zastosowań w badaniach naukowych oraz diagnostyce i nowoczesnej terapii.
W ramach wykładów omawiane są następujące zagadnienia:
1. Znaczenie biologii molekularnej w medycynie – wprowadzenie. Związek biologii molekularnej z różnymi gałęziami nauk medycznych. Znaczenie biologii molekularnej dla współczesnej medycyny – diagnostyka molekularna, terapia genowa, medycyna spersonalizowana, biobankowanie – informacje ogólne.
2. Podstawowe informacje dotyczące budowy kwasów nukleinowych. Kierunek wyrażania informacji genetycznej. Upakowanie DNA w jądrze komórkowym i wpływ architektury jądra na ekspresję genów. Organizacja genomów, różnice pomiędzy genomem prokariotycznym i eukariotycznym.
3. Replikacja DNA i mechanizmy jej komórkowej kontroli. Zaburzenia replikacji w chorobach. Przykłady celowego wpływania na replikację DNA za pomocą farmakoterapii.
4. Transkrypcja i mechanizmy jej komórkowej kontroli. Kod genetyczny. Zaburzenia transkrypcji w chorobach. Przykłady celowego wpływania na transkrypcję za pomocą farmakoterapii.
5. Translacja i mechanizmy jej komórkowej kontroli. Zaburzenia translacji w chorobach. Przykłady celowego wpływania na translację za pomocą farmakoterapii.
6. Epigenetyczne mechanizmy regulacji ekspresji genów: metylacja DNA, ncRNA, modyfikacje białek histonowych i inne. Zaburzenia mechanizmów epigenetycznych i ich wpływ na zdrowie człowieka. Leki wpływające na epigenom.
7. Zarys biologii molekularnej nowotworów. Przyczyny powstawania nowotworów – związek pomiędzy czynnikami zewnętrznymi i predyspozycjami molekularnymi. Charakterystyczne cechy komórek nowotworowych. Mikroewolucja nowotworów, etapy kancerogenezy. Uszkodzenia w najważniejszych klasach genów prowadzące do powstawania nowotworów: geny naprawy DNA, protoonkogeny, geny supresorowe. Zmiany molekularne związane z angiogenezą, apoptozą, zdolnością do migracji i inwazyjnością.
8. Zastosowanie metod wielkoskalowych w medycynie. Wielkoskalowa analiza w skali genomu i transkryptomu – wybrane metody i przykłady zastosowania w badaniach naukowych i medycynie. Ograniczenia i problemy wykorzystania metod wielkoskalowych w medycynie.
9. Przyszłość biologii molekularnej w medycynie - terapia genowa. Wprowadzenie do terapii genowej, terapia genowa ex vivo i in vivo. Metody upakowania i dostarczania transgenu do organizmu człowieka. Różne strategie terapeutyczne w terapii genowej – od badań naukowych do praktyki klinicznej (z aktualnymi przykładami). Terapia genowa w leczeniu nowotworów - CAR-T. Ograniczenia i zagrożenia wynikające z zastosowania terapii genowej w medycynie.
10. Zastosowanie GMO w teorii i praktyce. Szanse i zagrożenia związane z GMO. Znaczenie GMO w medycynie.
Ćwiczenia laboratoryjne realizowanie w ramach kursu Biologii molekularnej realizowane są w pięciu blokach zajęć laboratoryjnych i obejmują następujące tematy:
Podstawowe zasady pracy w laboratorium biologii molekularnej. Wybrane metody izolacji DNA.
Ocena jakości kwasów nukleinowych, PCR, warianty PCR.
Enzymy restrykcyjne i elektroforeza kwasów nukleinowych.
Izolacja i zastosowanie analiz RNA w naukach biomedycznych.
Zastosowanie qPCR i RT-qPCR w medycynie. Wybrane metody analizy białek.
|
W cyklu 2022/23_L:
W ramach niniejszego kursy studenci zapoznają się z podstawowymi mechanizmami funkcjonowania organizmu na poziomie molekularnym, a w szczególności z ciągiem procesów związanych z wyrażaniem informacji genetycznej i ich wpływem na zdrowie człowieka. Celem przedmiotu jest: Kurs zajęć w ramach nauczania przedmiotu „Podstawy biologii molekularnej” obejmuje wykłady i ćwiczenia. Omawiając poszczególne mechanizmy molekularne i ich strategie badawcze wykładowca prezentuje liczne przykłady ich zastosowań w praktyce badań naukowych i diagnostycznych. |
W cyklu 2023/24_L:
W ramach niniejszego kursy studenci zapoznają się z podstawowymi mechanizmami funkcjonowania organizmu na poziomie molekularnym, a w szczególności z ciągiem procesów związanych z wyrażaniem informacji genetycznej i ich wpływem na zdrowie człowieka. Celem przedmiotu jest: • przedstawienie podstawowych pojęć, mechanizmów i technik biologii molekularnej, które mają zastosowanie w prognozowaniu, diagnostyce i badaniu chorób ze szczególnym uwzględnieniem nowotworów, chorób cywilizacyjnych i uwarunkowanych genetycznie • zapoznanie z najnowszymi możliwościami terapeutycznymi i diagnostycznymi wykorzystującymi techniki biologii molekularnej w medycynie np. NGS, terapii genowych, CAR-T • podkreślenie znaczenia biologii molekularnej w nowoczesnej medycynie spersonalizowanej • uświadomienie roli GMO w życiu współczesnego człowieka, badaniach biomedycznych i produkcji leków Kurs zajęć w ramach nauczania przedmiotu „Biologia molekularna” obejmuje wykłady i ćwiczenia. Omawiając poszczególne mechanizmy molekularne i ich strategie badawcze wykładowca prezentuje liczne przykłady ich zastosowań w praktyce badań naukowych i diagnostycznych. W ramach wykładów omawiane są następujące zagadnienia: 1. Znaczenie biologii molekularnej w medycynie – wprowadzenie. Związek biologii molekularnej z różnymi gałęziami nauk medycznych. Znaczenie biologii molekularnej dla współczesnej medycyny – diagnostyka molekularna, terapia genowa, medycyna spersonalizowana, biobankowanie – informacje ogólne. Ćwiczenia realizowanie w ramach kursu Biologii molekularnej realizowane są w pięciu blokach zajęć laboratoryjnych i obejmują następujące tematy: 1. Izolacja i ocena jakości kwasów nukleinowych |
Dyscyplina naukowa, do której odnoszą się efekty uczenia się
E-Learning
Grupa przedmiotów ogólnouczenianych
Opis nakładu pracy studenta w ECTS
W cyklu 2022/23_L: • udział w wykładach (20 h) i ćwiczeniach (20h) – 2 ECTS
• praca własna studenta (w tym: praca z materiałami na platformie Moodle, przygotowanie do zaliczenia ćwiczeń i egzaminu) 25 h – 1 ECTS
ŁĄCZNA LICZBA ECTS = 3 | W cyklu 2023/24_L: • udział w wykładach (20 h) i ćwiczeniach (20h) – 2 ECTS
• praca własna studenta (w tym: praca z materiałami na platformie Moodle, przygotowanie do zaliczenia ćwiczeń i egzaminu) 25 h – 1 ECTS
ŁĄCZNA LICZBA ECTS = 3 | W cyklu 2024/25_L: - udział w wykładach (20 h) i ćwiczeniach (20h) – 1,5 ECTS
- praca własna studenta (w tym: praca z materiałami na platformie Moodle, przygotowanie do zaliczenia ćwiczeń i egzaminu) 20 h – 0,5 ECTS
ŁĄCZNA LICZBA ECTS = 2 |
Poziom przedmiotu
Symbol/Symbole kierunkowe efektów uczenia się
Typ przedmiotu
Wymagania wstępne
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
W zakresie wiedzy absolwent zna i rozumie:
- BM1 funkcje nukleotydów w komórce, struktury I- i II-rzędową DNA i RNA oraz strukturę chromatyny;
- BM2 funkcje genomu, transkryptomu i proteomu człowieka oraz metody stosowane w ich badaniu, procesy replikacji, transkrypcji i translacji, a także koncepcje regulacji ekspresji genów;
- BM3 podstawowe metody molekularne wykorzystywane w diagnostyce laboratoryjnej, w tym elektroforezę białek i kwasów nukleinowych;
- BM4 molekularne podłoże wybranych chorób i terapii;
- BM5 przyczyny powstawania i rozwoju wybranych chorób spowodowanych przez zmiany epigenetyczne i posttranskrypcyjne;
- BM6 wybrane mechanizmy epigenetyczne i ich wpływ na funkcjonowanie komórek i całego organizmu;
- BM7 możliwości i rodzaje wybranych terapii genowych w określonych chorobach;
- BM8 praktyczne elementy biologii molekularnej wykorzystywane w diagnostyce i terapii chorób onkologicznych na wybranych przykładach;
- BM9 podłoże molekularne wybranych chorób nowotworowych;
- BM10 korzyści i zagrożenia wynikające z zastosowanie organizmów zmodyfikowanych genetycznie (GMO) w badaniach biomedycznych, farmacji i w terapiach przyszłości (np. zastosowanie iPSC).
W zakresie umiejętności absolwent potrafi:
- BM11 rozróżniać rodzaje technik eksperymentalnych stosowanych w biologii molekularnej oceniać stopień ich wiarygodności z uwzględnieniem potencjalnych błędów laboratoryjnych oraz prawidłowo oceniać siłę dowodów naukowych ;
- BM12 posługiwać się podstawowymi technikami laboratoryjnymi i molekularnymi, takimi jak izolacja kwasów nukleinowych, elektroforeza DNA oraz PCR.
Kryteria oceniania
Kryteria oceniania:
1. Uzyskanie zaliczenia końcowego z przedmiotu:
Warunkiem uzyskania końcowego zaliczenia z przedmiotu jest zaliczenie wykładów (egzamin – test pisemny) i ćwiczeń (kolokwium końcowe – test pisemny), a końcowa ocena z przedmiotu wpisywana do protokołu stanowi średnią arytmetyczną oceny z egzaminu i ćwiczeń laboratoryjnych.
2. Zaliczenie wykładu (egzamin)
- Student może przystąpić do egzaminu dopiero po zaliczeniu ćwiczeń.
- Za aktywność na wykładach osoby uczęszczające na wykłady mogą zbierać punkty, których przyznawanie należy do wyłącznych kompetencji koordynatora przedmiotu. Punkty te są doliczane do egzaminu z zastrzeżeniem, że nie mogą podnieść oceny, jeśli student/ka z egzaminu (przed doliczeniem punktów za aktywność) uzyska liczbę punktów niższą niż 60%.
- Prowadzący wykłady ma możliwość przeprowadzania niezapowiedzianych kolokwiów sprawdzających na bieżąco wiedzę studentów przekazywaną na wykładach. Nie doliczają się one do oceny końcowej, ale student musi je zaliczyć pozytywnie przed podejściem do egzaminu.
- Otrzymanie pozytywnej oceny z egzaminu uwarunkowane jest uzyskaniem przynajmniej 60% punktów z testu wiedzy wykładowej (test zamknięty, 40 pytań jednokrotnego wyboru).
Student otrzymuje ocenę z egzaminu wg. następujących progów:
• Poniżej 60% niedostateczna (2,0)
• Od 60 % dostateczna (3,0)
• Od 69% dostateczny plus (3,5)
• Od 78% dobry (4,0)
• Od 87% dobry plus (4,5)
• Od 95% bardzo dobry (5,0)
3. Zaliczenie ćwiczeń (kolokwium końcowe)
- Otrzymanie pozytywnej oceny z zaliczenia uwarunkowane jest obecnością na wszystkich zajęciach laboratoryjnych, przestrzeganiem przez studenta Regulaminu Pracowni Biologii Molekularnej oraz uzyskaniem przynajmniej 60 % punktów z kolokwium końcowego (test pisemny na platofrmie Moodle, zamknięty, 40 pytań jednokrotnego wyboru).
- Za aktywność na ćwiczeniach (zadawanie pytań, udział w dyskusji itp.) osoby uczestniczące w ćwiczeniach mogą zbierać punkty, których przyznawanie należy do wyłącznych kompetencji prowadzącego ćwiczenia. Punkty te są doliczane do kolokwium z ćwiczeń z zastrzeżeniem, że nie mogą podnieść oceny, jeśli student/ka przed doliczeniem punktów za aktywność uzyska liczbę punktów niższą niż 60%.
- Prowadzący ćwiczenia ma możliwość przeprowadzania niezapowiedzianych kolokwiów sprawdzających na bieżąco wiedzę studentów przekazywaną na ćwiczeniach (“wejściówek” i “wyjściówek”). W takim wypadku ocena końcowa z ćwiczeń obliczana jest następująco: ocena z kolokwium końcowego stanowi 50% całej oceny z ćwiczeń a pozostałe 50% to średnia arytmetyczna ocen z kolokwiów przeprowadzanych w trakcie semestru.
Przy spełnieniu powyższych warunków student otrzymuje ocenę z zaliczenia wg następujących progów:
• Poniżej 60% niedostateczna (2,0)
• Od 60 % dostateczna (3,0)
• Od 69% dostateczny plus (3,5)
• Od 78% dobry (4,0)
• Od 87% dobry plus (4,5)
• Od 95% bardzo dobry (5,0)
Praktyki zawodowe
nie dotyczy
Literatura
1. Literatura podstawowa:
- Genomy. T. A. Brown. Wydawnictwo Naukowe, PWN, 2012
- Genetyka medyczna i molekularna. red. J. Bal, PWN, wyd. V 2023
- Techniki laboratoryjne w biologii molekularnej. Anna Lewandowska, MedPharm Polska, 2018
- Podstawy biologii molekularnej, Lizabeth A. Allison, Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego, 2009
2. Literatura uzupełniająca:
- Biologia molekularna. Krótkie wykłady. P.C. Turner, A.G. McLennan, A.D. Bates, M.R.H. White. Wydawnictwo Naukowe PWN, najnowsze wydanie.
- Biologia molekularna nowotworów w praktyce klinicznej, Lauren Pecorino, wyd. Edra Urban & Partner Wydawnictwo Wrocław 2023
- Podstawy biologii komórki, Bruce Alberts, Karen Hopkin, Alexander Johnson, David Morgan, Keith Roberts, Peter Walter, Rebecca Heald, PWN, wyd. IV, 2024
- Epigenetyka. John C. Lucchesi, Wydawnictwo Naukowe, PWN, 2021
- Analiza DNA: teoria i praktyka. red. Ryszard Słomski, Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego, 2011
- Biologia molekularna człowieka Richard J. Epstein, Wydawnictwo Czelej, 2006,
- Genetyka medyczna: podręcznik dla studentów red. Gerard Drewa, Tomasz Ferenc 2013 (lub nowsze wydania)
- Połosak J, Kurylowicz A, Roszkowska-Gancarz M, Owczarz M, Puzianowska-Kuznicka M. (2011). Aging is accompanied by a progressive decrease of expression of the WRN gene in human blood mononuclear cells. Journals of Gerontology Series A-Biological Sciences and Medical Sciences, 66:19-25.
- Kurylowicz A, Owczarz M, Połosak J, Jonas MI, Lisik W, Jonas M, Chmura A, Puzianowska-Kuznicka M. (2016) SIRT1 and SIRT7 expression in adipose tissues of obese and normal-weight individuals is regulated by microRNAs but not by methylation status. International Journal of Obesity, Nov;40(11):1635-1642,
- Owczarz M, Połosak J, Domaszewska-Szostek A, Kołodziej P, Kuryłowicz A, Puzianowska-Kuźnicka M Age-related epigenetic drift deregulates SIRT6 expression and affects its downstream genes in human peripheral blood mononuclear cells Epigenetics 2020 Dec;15(12):1336-1347
- Artykuły w czasopismach naukowych/ witryny internetowe sugerowane przez prowadzącego zajęcia (linki do artykułów podawane są w trakcie wykładów/ćwiczeń)
|
W cyklu 2022/23_L:
1. Literatura podstawowa: 2. Literatura uzupełniająca: |
W cyklu 2023/24_L:
1. Literatura podstawowa: - Genomy. T. A. Brown. Wydawnictwo Naukowe, PWN, 2012 - Genetyka medyczna i molekularna. red. J. Bal, PWN wyd. IV 2017 lub wyd. V 2023 - Techniki laboratoryjne w biologii molekularnej. Anna Lewandowska, MedPharm Polska, 2018 2. Literatura uzupełniająca: - Biologia molekularna. Krótkie wykłady. P.C. Turner, A.G. McLennan, A.D. Bates, M.R.H. White. Wydawnictwo Naukowe PWN, najnowsze wydanie. - Biologia molekularna nowotworów w praktyce klinicznej, Lauren Pecorino, wyd. Edra Urban & Partner Wydawnictwo Wrocław 2023 - Epigenetyka. John C. Lucchesi, Wydawnictwo Naukowe, PWN, 2021 - Analiza DNA: teoria i praktyka. red. Ryszard Słomski, Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego, 2011 - Biologia molekularna człowieka Richard J. Epstein, Wydawnictwo Czelej, 2006, - Genetyka medyczna: podręcznik dla studentów red. Gerard Drewa, Tomasz Ferenc 2013 (lub nowsze wydania) - Połosak J, Kurylowicz A, Roszkowska-Gancarz M, Owczarz M, Puzianowska-Kuznicka M. (2011). Aging is accompanied by a progressive decrease of expression of the WRN gene in human blood mononuclear cells. Journals of Gerontology Series A-Biological Sciences and Medical Sciences, 66:19-25. - Kurylowicz A, Owczarz M, Połosak J, Jonas MI, Lisik W, Jonas M, Chmura A, Puzianowska-Kuznicka M. (2016) SIRT1 and SIRT7 expression in adipose tissues of obese and normal-weight individuals is regulated by microRNAs but not by methylation status. International Journal of Obesity, Nov;40(11):1635-1642, - Owczarz M, Połosak J, Domaszewska-Szostek A, Kołodziej P, Kuryłowicz A, Puzianowska-Kuźnicka M Age-related epigenetic drift deregulates SIRT6 expression and affects its downstream genes in human peripheral blood mononuclear cells Epigenetics 2020 Dec;15(12):1336-1347 - Artykuły w czasopismach naukowych/ witryny internetowe sugerowane przez prowadzącego zajęcia (linki do artykułów podawane są w trakcie wykładów/ćwiczeń) |
Więcej informacji
Więcej informacji o poziomie przedmiotu, roku studiów (i/lub semestrze) w którym się odbywa, o rodzaju i liczbie godzin zajęć - szukaj w planach studiów odpowiednich programów. Ten przedmiot jest związany z programami:
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: