Informace o předmětu

KBB/MBIO1 Molekulární biologie 1


garant: prof. RNDr. Milan Navrátil, CSc.
typ: A - Z - 2/0/0
kombinace:
typ ukončení: Zkouška
kredity: 4

Sylabus přednášek:
Zařazení a význam MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE v systému biologických věd (definice, předmět studia, metodologie, historické mezníky vývoje) A: Informační makromolekuly Biologické makromolekuly (nukleové kyseliny, proteiny, polysacharidy, lipidy) Proteiny (aminokyseliny, peptidová vazba, sekvence aminokyselin, primární struktura, vazebné interakce v molekule proteinu, aminový a karboxylový konec, sekundární, terciární a kvartérní struktura proteinů, fyzikálně-chemické vlastnosti proteinů, denaturace a renaturace; biologické funkce proteinů: strukturní, metabolické, informační; metody studia proteinů) Nukleové kyseliny (chemické složení DNA/RNA, nukleosid, nukleotid, nukleotid-P-P-P, funkce nukleotidů; stavba a struktura DNA/RNA: primární struktura, sekundární struktura (dvoušroubovice), konformace molekul DNA:, A, B, Z forma DNA, terciální struktura (nadšroubovice), fyzikálně-chemické vlastnosti DNA/RNA, polarita řetězců nukleových kyselin; biologická funkce: DNA, RNA, mRNA, rRNA, tRNA, katalytické RNA; denaturace, reasociace/renaturace, hybridizace, metody studia nukleových kyselin) Evoluce nukleových kyselin a proteinů B: Molekulární struktura a organizace genomu Nukleová kyselina - nositel genetické informace (chromozóm, gen: strukturní gen, geny pro RNA, regulační geny (oblasti), jednoduchý gen, složený gen, exon, intron; genetický kód; exprese genu: transkripce, translace, genotyp, metabolické dráhy a cykly, fenotyp) Replikace (dědičnost, semikonzervativní způsob replikace, replizóm; replikační enzymy: polymerázy, ligáza, primáza, topoizomerázy, helikáza; SSB proteiny; semidiskontinuální replikace, replikon, regulace replikace, replikační oko, replikační vidlice, Okazakiho fragmenty, počátek replikace, autonomní replikační sekvence, terminace replikace, replikace otáčivou kružnicí, experimentální důkaz replikace) Genom prokaryotické buňky (chromozóm, nukleoid, plazmid) Genom eukaryotické buňky (jaderný genom, chromozóm, chromatin, nukleozómy; klasifikace eukaryotní DNA: solitérní geny, duplikované geny, genové rodiny, pseudogeny, genové repetice, repetitivní sekvence, mezerníky a spojky; mtDNA, ctDNA) Transponovatelné elementy (transpozice, konzervativní transpozice, replikativní transpozice, retropozice, transpozóny: IS-elementy, Tn-elementy, mobilní elementy trypanozom, elementy McClintockové, retrotranspozóny) Molekulární podstata mutace a rekombinace (mutace, důsledky mutací strukturních genů, reverse mutací, reparace mutací, rekombinace, místně specifická rekombinace) Reparace DNA a ochrana před poškozením (fotoreaktivace, excizní reparace DNA, postreplikační rekombinační reparace, SOS-reparace, korektorská funkce DNA-polymerázy I) C: Exprese genetické informace a její regulace Transkripce (templátový řetězec, kódující řetězec, prokaryotní a eukaryotní DNAGINA polymerázy, pre-mRNA = hnRNA, monogenní mRNA, multigenní mRNA, pre-rRNA, rRNA, pre-tRNA, tRNA, malé PNA; schéma transkripce: operon, promotor, operátor, iniciace transkripce, elongace řetězce RNA a ukončení transkripce, posttranskripční úpravy hnRNA, modifikace 5'-konce, vnitřni metylace, polyadenylace 3'-konce, scelovací úpravy a editace RNA, sestřih; transkripce - míra biologického času) Translace (tRNA: pre-tRNA, posttranskripční úpravy, modifikace bází, dihydrouridinové rameno, antikodonové rameno, malá smyčka "the lump", pseudouridinové rameno, 3'-konec CCA sekvence, aminoacyl-tRNA-syntetáza, tRNA-aminoacyl; rRNA: pre-rRNA, úpravy; složení a morfologie ribozómu: mRNA vazebné místo, peptidylové vazebné místo (P), aminoacylové vazebné místo (A), E vazebné místo; mRNA: vedoucí (zaváděcí) sekvence, kódující sekvence, koncová (terminační) sekvence; peptidyltransferáza, iniciační faktory, elongační faktory, uvolňovací faktory, terminační signál, sestavení funkčního ribozómu, obecné schéma translace, polyribozóm, kotranslační a posttranslační úpravy, molekulové chaperony) Regulace genové exprese (regulace genové exprese na úrovni genomu, transkripce, posttranskripčních úprav, transportu do cytoplazmy, na úrovni mRNA, translace a posttranslačních úprav, degradace proteinů; induktivní enzymy, konstitutivní enzymy, represivní enzymy; regulace genové exprese nebuněčných forem života a prokaryont: laktózový operon E. coli, operon, promotor, operátor, represor, induktor, korepresor, negativní regulace operonu, pozitivní regulace operonu, regulace tryptofanového operonu, reguíace histidinového operonu, regulace transkripce antimediátotorovou RNA-antisens RNA, regulační mechanismy exprese HIV genově, regulace Iyzogenie/lyzogeneze temperovaných fágů, regulace genové exprese SV-40; regulace genové exprese eukaryont: metylace, transpozice, transkripční faktory, kontrolní elementy (promotory), zesilovače transkripce (enhancery), tlumiče transkripce (silencery); genová regulace ontogeneze, aktivace chromozómových lokusů, kaskádový sytém regulací, regulace genové exprese steroidními hormony, regulace genové exprese polypeptidovými hormony) Onkogeny, virový původ rakoviny Genetický základ imunitní odpovědi živočichů a jeho realizace na molekulární úrovni D: Rekombinantní DNA a genové inženýrství Enzymy genového inženýrství (DNA polymerázy, reverzní transkriptázy, RNA polymerázy, Iigázy, kinázy, nukleázy, fosfatázy) Polymerázová řetězová reakce (PCR) Molekulárně genetické metody mapování genomu (restrikční analýzy, sekvenční analýza, DNA hybridizace; sekvenční mapy, restrikční mapy, genomové knihovny, CDNA knihovny, délkový polymorfismus restrikčních fragmentů RFLP), DNA sondy, Southern blotting, Northern blotting) Klonování genů (klonovací a expresní vektory: plazmid, fág, cosmid, bac, yac) Přenos genů (transformace, vektor, Agrobacterium a transformace rostlinných buněk, bakulovitry, vektor SV-40, mikroinjekce, tkáňová specifita exprese genu, stabilita exprese vneseného genu, hybridomové technologie)

Sylabus cvičení:


Doporučená literatura:
Rosypal S.: Úvod do molekulární biologie I. a II. díl, Brno, 1996
Rosypal S.: Úvod do molekulární biologie I., II a III. díl Brno, 1997
Nečas O. a kol.: Obecná biologie, B & B, Praha, 2000
Watson J.D.: Molekulární biologie genu, Academia Praha, 1982
Watson J.D., Tooze J., Kurtz D.T.: Rekombinantní DNA, Academia Praha, 1988

Doplňková literatura:
Karlson, P.: Základy biochemie, Academia Praha, 1981(3)
Roitt, I.: Základy imunologie, Osveta (Bratislava), 1981
Ondřej, M: Cytogenetika a molekulární genetika rostlin, Academia Praha, 1985
Kováčik, A. a kol: Genetika rostlin, AZN Praha, 1983
Nečásek J., Cetl, I. a kol.: Obecná genetika, SPN Praha,1979
Hubáček J, Bezdě k M, Janeček, J: Vybrané kapitoly z molekulárni genetilky mikroorganismů, Academia Praha, 1992
Rosypal, S: Molekulární struktura a exprese eukaryotického genomu, Universita J.E. Purkyně, Brno, 1984 Kolektiv autorů: Současná imunologie (soubor přednášek), Triton, 1993
Novák, F.J: Explantátové kultury a jejich využití ve šlechtěni rostlin, Academia Praha, 1990
Stites, D.P., Terr, A.I.: Základní a klinická imunologie, Victoria Publishing, 1994
Darnell, J, Lodish, H., Baltimore, D.: Molecular Cell Biology (2nd-ed.), Scientific American Books, 1990 Alberts, B., Bray, D., Lewis, J, Raff; M, Roberts, K.., Watson, JD.: Molecular Biology of the Cell (2nd-ed.), Garland Publishing, New York , 1989
Raven, P.H., Johnson, G.B: Biology (3rd-ed.), Mosby-Year Book, 1992
Lewin, B.: Genes (2nd-ed), John Wiley and Sons, 1985