Detail předmětu
Molecular Biology
MPA-MOL FEKT MPA-MOL Ak. rok 2025/2026 zimní semestr 6 kreditů
Předmět se věnuje podrobnému popisu biologických makromolekul, jejich strukturálních vlastností a vzájemných funkčních vztahů v buňce. Ačkoliv základním objektem zkoumání je eukaryotická a prokaryotická buňka či virová částice, cílem molekulární biologie je hlubší pochopení fyziologických a patofyziologických procesů v živých organismech na molekulární úrovni.
Molekulární biologie se vyznačuje interdisciplinárním přístupem, který propojuje biologii, chemii, fyziku, genetiku a medicínu. Neustálý rozvoj této vědní disciplíny rozšiřuje její záběr, přičemž mezi její klíčové oblasti patří molekulární biologie eukaryot, prokaryot a virů. Významnou součástí současného výzkumu jsou také mechanismy genové regulace, buněčné signalizace a interakce mezi nukleovými kyselinami a proteiny.
Molekulární biologie poskytuje teoretický i praktický základ pro moderní DNA/RNA technologie, které hrají klíčovou roli v biomedicíně, genetickém inženýrství a biotechnologiích. Díky rychlému technologickému pokroku se tato oblast stala jednou z nejdynamičtěji se rozvíjejících disciplín, s širokým využitím v diagnostice, terapii i aplikovaném výzkumu.
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 26 hod. přednášky
- 39 hod. laboratoře
Zajišťuje ústav
Cíle předmětu
Cílem předmětu je poskytnout pokročilé znalosti o molekulárně biologických rozdílech mezi eukaryoty, prokaryoty a viry. Důraz je kladen na porozumění klíčovým molekulárním mechanismům, které řídí fungování buněk a jejich vzájemné interakce. Studenti se seznámí s principy regulace genové exprese, buněčné signalizace a přenosu genetické informace, včetně mechanismů mutací a horizontálního genového transferu.
Absolvent předmětu je schopen:
- popsat principy biologických procesů probíhajících v živých organismech a virech na molekulární úrov
- analyzovat interakce mezi molekulárními procesy v buňce a jejich dopad na buněčnou diferenciaci, vývoj a homeostázu organismu
- samostatně vyhledávat, interpretovat a syntetizovat informace z odborné literatury a používat je k řešení konkrétních výzkumných otázek
- diskutovat na odborné úrovni o aktuálních tématech molekulární biologie, formulovat vlastní argumenty a kriticky hodnotit dostupné důkazy
- prakticky aplikovat získané znalosti při interpretaci experimentálních dat, například z analýzy genových expresních profilů nebo studia interakcí mezi proteiny a nukleovými kyselinami.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti
Student by měl být schopen vysvětlit základní principy klasické genetiky, měl by znát základní pojmy a zákony molekulární biologie. Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.
Literatura referenční
- Slabý a kol.: Lékařská biologie I, II 2024
- Rosypal a kol.: Úvod do molekulární biologie. I.-IV díl. Brno. 2006
Osnova přednášek
1. Úvod do studia molekulární biologie, geneze a vývoj. Buňka, chemické složení, chemická energie, proteiny: struktura a funkce, struktura a funkce nukleových kyselin.
2. Genetická informace, genetický kód, definice genu, typy genů, struktura a informační obsah genomů.
3. Replikace DNA (enzymy a mechanismus).
4. Transkripce prokaryot a eukaryot, posttranskripce RNA.
5. Translace, transferová RNA, ribozomy, procesy ko-translace a post-translace.
6. Regulace exprese genu u prokaryot, struktura a charakteristiky promoterů, pozitivní a negativní regulace operonu, atenuace.
7. Regulace exprese genu u eukaryot, transkripční faktory, transkripční enhancery. Buňkové dělení, kontrola buněčného cyklu.
8. Molekulární základy tvorby imunitních molekul.
9. Buněčné signály (signální molekuly, receptory, signální dráhy). Struktura membrány, transport látek přes membrány, buňka-na-buňku komunikace.
10 Změny genetické informace, mutace, obecná a místo-specifická rekombinace, oprava poškozené DNA mutacemi.
11. Pohyblivé elementy (prokaryotické a eukaryotické transposony, retrotransposony). Tkáně.
12. Základy genového inženýrství, příprava transgenních organismů a jejich aplikace, in vitro mutageneze, příprava biopreparátů pomocí metod genového inženýrství, genová terapie.
13. Základy využití biochemických metod v molekulární biologii.
Osnova laboratorních cvičení
L01 Úvod do laboratoře, absorpční spektroskopie
L02 Izolace DNA z bakteriálních buněk
L03 Izolace DNA z živočišných buněk
L04 Kontrola kvality a kvantity DNA
L05 Návrh PCR primerů
L06 PCR Amplifikace
L07 Pasážování buněk
L08 Bradfordova metoda pro kvantifikaci proteinů, barevné reakce aminokyselin
L09 Izolace proteinů a 2D elektroforéza gelu
L10 Štěpení restrikčními enzymy
L11 Štěpení restrikčními enzymy II
L12 Real-time PCR
Průběžná kontrola studia
až 40 bodů ze cvičení (1x test, aktivita v laboratořích, domácí příprava)
až 60 bodů za ústní zkoušku
Zkouška je zaměřena na ověření orientace v nadstavbových pojmech molekulární biologie.
Laboratorní výuka je povinná. Řádně omluvené zameškané hodiny lze nahradit po domluvě s vyučujícím.
Zařazení předmětu ve studijních plánech