Laboratorium z biologii molekularnej i biotechnologii A

obowiązkowe

Znajomość podstaw chemii organicznej, biochemii, technologii chemicznej, biologii komórki. Podstawowa wiedza teoretyczna z zakresu biochemii, biologii molekularnej oraz biologii komórki oraz mikrobiologii. Znajomość jęz. angielskiego na poziomie pozwalającym na zrozumienie publikacji naukowych.

mieszany: w sali i zdalnie

Zajęcia laboratoryjne łączą w sobie podstawowe ćwiczenia z biologii molekularnej oraz zastosowania jej aspektów w biotechnologii, ze szczególnym uwzględnieniem biotechnologii przemysłowej oraz biotechnologii medycznej.

Zajęcia laboratoryjne są podzielone na ćwiczenia odbywające się w cyklach jedno- lub dwudniowych. Zajęcia dotyczą podstawowych metod hodowli mikroorganizmów, wykorzystania mikroorganizmów do otrzymywania substancji użytecznych przemysłowo i substancji o aktywnych biologicznie, klonowania i manipulacji DNA, izolowania białek w tym białek rekombinowanych, metod biologii molekularnej organizmów żywych, hodowli komórkowych do zastosowania w inżynierii tkankowej oraz podstawowej analizy sekwencji DNA i posługiwania się bioinformatycznymi bazami danych.

W takcie laboratoriów prowadzone będą ćwiczenia mające na celu ukazać studentom możliwości zastosowania biologii molekularnej i biotechnologii w celu otrzymywania substancji o znaczeniu biologicznym, układów diagnostycznych oraz biomamteriałów i bionanomateriałów. Proponowany zestaw ćwiczeń:

Ćwiczenie 1, ćwiczenie 2: Podstawowe techniki laboratoryjne w pracowni mikrobiologicznej i biotechnologii. Ćwiczenie obejmuje zagadnienia związane z: zasady pracy jałowej, sterylizacja podłoży, narzędzi i odczynników, typy podłoży do hodowli mikroorganizmów, metody posiewu i oceny liczby komórek, monitorowanie dynamiki wzrostu hodowli mikrobiologicznej, sposoby przechowywania preparatów biologicznych (kwasy nukleinowe, białka, preparaty komórkowe) (cykl dwóch zajęć)

Ćwiczenie 3: Testy immunochromatograficzne w zastosowaniach medycznych. Wykorzystywane techniki: synteza reporterów (nanocząstki Au), koniugacja ligandów/przeciwciał do reporterów, wykonanie testu przepływu bocznego na wybrane anality.

Ćwiczenie 4: Wykorzystanie przeciwciał do identyfikacji białek. Wykorzystywane techniki: chromatograficzne oczyszczanie przeciwciał, immunoprecypitacja.

Ćwiczenie 5: Analiza genetyczna patogenów (mikroorganizmów). Techniki: hodowla bakterii, izolacja DNA, PCR, elektroforeza DNA, sekwencjonowanie (teoria), analiza filogenetyczna sekwencji DNA (metody bioinformatyczne)

Ćwiczenie 6, ćwiczenie 7: Biotechnologiczne metody otrzymywania produktów drożdżowych stosowanych w przemyśle farmaceutycznym i spożywczym. Techniki: hodowla kultur drożdżowych Torula oraz Saccharomyces cerevisiae, rozdział biomakromolekuł w przemyśle biotechnologicznym z wykorzystaniem technik klasycznych oraz dializy/ultrafiltracji, enzymatyczna konwersja biomakromolekuł w celu otrzymania surowców prekursorów farmaceutycznych i spożywczych.

Ćwiczenie 8: Zastosowanie mikroorganizmów w syntezach półproduktów farmaceutycznych. Techniki: hodowla kultur drożdżowych i bakteryjnych, reakcje w bioreaktorach oraz reakcje z wykorzystaniem metabolitów i enzymów pochodzenia mikrobiologicznego do syntezy półproduktów farmaceutycznych, analiza otrzymanych produktów z wykorzystaniem technik analitycznych i preparatywnych chemii organicznej (chiralne HPCL, NMR, MS, TLC, chromatografia flash)

Ćwiczenie 9: Biodruk 3D z wykorzystaniem kultur bakteryjnych w matrycy hydrożelowej. Techniki: hodowla kultur bakteryjnych, tworzenie hydrożeli z bakterii, druk żyjących hydrożeli za pomocą drukarki 3D, testy przeżyciowe otrzymanego materiału.

Ćwiczenie 10, ćwiczenie 11: Klonowanie molekularne fragmentu DNA. Techniki: amplifikacja fragmentu DNA lub jego wycięcie, modyfikację i wklejenie do wektora docelowego oraz transformację do komórek gospodarza i selekcję. Wykorzystanie enzymów, techniki PCR oraz elektroforezy na żelu agarozowym

"Biologia molekularna w medycynie. Elementy genetyki klinicznej". Redakcja: Jerzy Bal. Wydawca: PWN. Język wydania: polski. ISBN: 978-83-01-16665-6. Rok wydania 2013

"Biotechnologia molekularna. Geneza, przedmiot, perspektywy badań i zastosowań. Wydanie: Warszawa, 1, 2007. Autor: Jerzy Buchowicz. Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Ma podstawową wiedzę w wybranych obszarów biotechnologii organizmów prokariotycznych i eukariotycznych oraz rozumie związki i zależności między różnymi specjalnościami biotechnologii.

Wykazuje znajomość podstaw nauk przyrodniczych prowadzących do wykorzystania organizmów żywych w otrzymywaniu substancji i materiałów funkcjonalnych.

Wykazuje wiedze w zakresie wykorzystania organizmów żywych, w tym w szczególności organizmów modyfikowanych genetycznie, do otrzymywania substancji biologicznie aktywnych.

Rozumie zastosowanie mechanizmów immunologicznych w zakresie prewencji chorób oraz ich detekcji.

Wykazuje wiedzę w zakresie otrzymywania produktów biotechnologicznych wymagających dodatkowych procesów chemicznych.

Wykazuje wiedzę w zakresie zastosowania zdobyczy biotechnologii we inżynierii tkankowej, ze szczególnym uwzględnieniem biodruku 3D.

Wykazuje znajomość podstawowych medycznych metod diagnostycznych bazujących na biotechnologii, ze szczególnym uwzględnieniem metod detekcji i obrazowania.

Wykazuje znajomość współczesnych metod zastosowania nanobiomateriałów w biotechnologii oraz medycynie.

Rozumie korelację pomiędzy biologią molekularną, biotechnologią w szczególności biotechnologią medyczną, a chemią organiczną i biochemią.

Rozumie korelację pomiędzy poszczególnymi specjalnościami biotechnologicznymi w szczególności pomiędzy biotechnologią czerwoną (medyczną), a biotechnologią zieloną, żółtą i niebieską.

Wykazuje znajomość podstawowego słownictwa w dziedzinie biotechnologii w tym w szczególności biotechnologii medycznej.

Wykazuje umiejętność czytania ze zrozumieniem literatury fachowej w języku nowożytnym (angielskim) i komunikowania się na podstawowym poziomie.

Wykazuje umiejętność wykorzystania dostępnych źródeł informacji, w tym ze źródeł elektronicznych.

Wykazuje zrozumienie zjawisk i procesów biologicznych istotnych dla funkcjonowania organizmów żywych ich zastosowania w biotechnologii, w szczególności biotechnologii medycznej

Posiada wiedzę o podstawowych metodach wykorzystywanych w identyfikacji i charakteryzacji biomolekuł i organizacji laboratorium badawczego.

Zna zasady formułowania hipotez, budowy modeli i formułowania teorii w kontekście koncepcji rozwoju biologii molekularnej i biotechnologii.

Posiada świadomość kontrowersji etycznych związanych z różnymi aspektami biologii molekularnej i biotechnologii.

Posiada zaawansowaną wiedzę z matematyki pozwalającą na zrozumienie, ilościowy opis i/lub modelowanie procesów chemicznych i/lub biotechnologicznych.

Zna zasady bezpiecznej pracy oraz zagrożenia chemiczne i biologiczne w laboratorium badawczym/pomiarowym.

Ocena końcowa jest średnią arytmetyczną ocen cząstkowych z poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych. Oceny cząstkowe otrzymywane są przez studenta na podstawie kolokwium wejściowego i/lub kolokwium zaliczeniowego z danego ćwiczenia; w tym drugim przypadku podstawą może być dyskusja wyników bazująca na sprawozdaniu. W trakcie semestru student może nie uczestniczyć w jednym ćwiczeniu laboratoryjnym, przy czym jest to uwzględniane w średniej ocen cząstkowych jako ocena 0.