Biologia molekularna roślin

biologia
biotechnologia

fakultatywne

Biologia molekularna 1400-215BM
Genetyka z inżynierią genetyczną 1400-114GEN

Student powinien posiadać wiedzę dotyczącą podstaw genetyki oraz biochemii, a także podstawowych technik biologii molekularnej, np. elektroforezy kwasów nukleinowych i białek. Praktyczne umiejętności w stosowaniu tych technik nie są wymagane.

w sali

Zajęcia są skierowane zarówno do studentów wykonujących (lub planujących) prace dyplomowe związane z badaniami roślin, jak i studentów innych specjalności zainteresowanych metodami biologii molekularnej. Na wykładzie omawiane są mechanizmy molekularne leżące u podstaw biologii roślin: od najważniejszych procesów rozwojowych, przez działanie elementów sygnalizacji hormonalnej, po odpowiedzi na czynniki środowiskowe (np. stresy). Zajęcia laboratoryjne wprowadzają w techniki genetyki i biologii molekularnej roślin, w szczególności z użyciem podstawowego roślinnego organizmu modelowego - Arabidopsis thaliana. Studenci poznają metody pracy z mutantami oraz liniami transgenicznymi Arabidopsis, takie jak identyfikacja i genotypowanie mutacji, izolacja i rozdział kwasów nukleinowych (w tym małocząsteczkowych RNA), izolacja i immunodetekcja białek, przejściowa transformacja, a także analiza poziomu transkryptów.

Opis wykładu:

1. Podstawowe koncepcje i metodologia biologii molekularnej. 2. Rośliny modelowe, genomika roślin, struktura, skład i ewolucja genomów roślinnych. 3. Genetyka klasyczna i odwrotna genetyka (reverse genetics) w analizie funkcji genów u roślin. 4. Regulacja ekspresji genów jądrowych. Organizacja i regulacja ekspresji genów organellarnych 5. Genetyczna regulacja procesu kwitnienia i rozwoju kwiatu. 6. Chromatyna i dziedziczenie epigenetyczne. 7. Globalna analiza ekspresji genów: mikromacierze DNA, proteomika i metabolomika roślin. 8. Przewodzenie sygnałów u roślin, działanie hormonów roślinnych. Ścieżka sygnalizacji giberelin 9. Stresy biotyczne i abiotyczne. Ścieżka sygnalizacji kwasu abscysynowego. 10. Współczesna biotechnologia roślin a etyka.

Opis ćwiczeń:

Studenci wykonują samodzielnie (praca indywidualna lub w parach) eksperymenty obejmujące różne aspekty biologii molekularnej roślin. Prowadzone doświadczenia mają na celu zapoznanie się z metodami izolacji DNA genomowego, totalnego RNA, małych RNA oraz białek jądrowych, analiz mutantów Arabidopsis, analiz poziomów transkryptów, a także obserwacji i detekcji białek fuzyjnych zawierających znacznik GFP w transgenicznych liniach Arabidopsis.

Opis wykonywanych doświadczeń:

1. Charakterystyka mutantów Arabidopsis w genach kodujących histony łącznikowe (H1).

Studenci zapoznają się z efektami fenotypowymi wywoływanymi przez mutacje insercyjne w Arabidopsis oraz z metodami identyfikacji mutacji, a także ustalają samodzielnie genotyp mutantów h1. Stosowane techniki: izolacja DNA, elektroforeza DNA w żelu agarozowym, PCR.

2. Badanie poziomów ekspresji genów H1.

Studenci analizują poziomy transkryptów H1 metodą RT-PCR oraz RT-qPCR w liniach roślin typu dzikiego oraz w mutantach h1. Stosowane techniki: izolacja całkowitego RNA, synteza cDNA, PCR, elektroforeza produktów PCR, real-time PCR.

3. Analiza frakcji małych RNA

Studenci izolują frakcję małych RNA z roślin typu dzikiego, mutantów h1 oraz mutantów w ścieżce mikroRNA i wykonują ich rozdział elektroforetyczny. Stosowane techniki: izolacja małych RNA, rozdział w żelach poliakrylamidowych

4. Analiza poziomów białek fuzyjnych H1-GFP

Studenci analizują poziomy białek fuzyjnych H1-GFP w transgenicznych liniach Arabidopsis metodą Western-blot, a także obserwują białka H1-GFP za pomocą mikroskopu fluorescencyjnego. Używane techniki: izolacja białek histonowych, rozdział białek SDS-PAGE, immunodetekcja (western blot), obserwacje w binokularze fluorescencyjnym, przejściowa transformacja Arabidopsis lub tytoniu w celu uzyskania ekspresji H1-GFP.

1. Podstawy biologii molekularnej. Lizabeth A. Allison. Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, 2011

2. Biochemistry and Molecular Biology of Plants. Buchanan, Gruissem, Jones. 2000

3. Biologia komórki roślinnej. T.1. Struktura. T.2. Funkcja. P. Wojtaszek, A. Woźny, L. Ratajczak (red.). PWN, 2006.

4. Skrypt Biologia molekularna roślin

5. Aktualne publikacje naukowe podane przez prowadzącego.

Student:

Zna podstawowe mechanizmy genetyczne i molekularne funkcjonowania roślin, w szczególności w odniesieniu do budowy i regulacji genomów roślinnych, i przebiegu procesów rozwojowych.

Zna różnorodne techniki i narzędzia badawcze, stosowane w biologii molekularnej roślin i właściwie planuje ich wykorzystanie do rozwiązywania postawionych zadań.

Ma wiedzę na temat podstaw projektowania i wykonywania modyfikacji genetycznych na materiale biologicznym pochodzenia roślinnego.

Wykazuje umiejętność poprawnego wnioskowania i interpretowania wyników badań molekularnych na podstawie otrzymanych danych.

Wykorzystuje różnorodne techniki i narzędzia badawcze stosowane w biologii molekularnej roślin.

Wykazuje umiejętność korzystania ze źródeł elektronicznych i literatury naukowej poświęconej biologii molekularnej roślin.

Potrafi zbierać i interpretować dane empiryczne.

Tworzy pod kierunkiem opiekuna oraz samodzielnie właściwie udokumentowane opracowania.

Potrafi pracować w zespole, realizując własne badania.

Wykazuje odpowiedzialność za ocenę zagrożeń wynikających ze stosowanych technik badawczych i tworzenie warunków bezpiecznej pracy.

Zaliczenie wykładu na podstawie egzaminu pisemnego, który składa się z pytań o charakterze otwartym i zamkniętym. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń na ocenę pozytywną. Zaliczenie ćwiczeń odbywa się na podstawie sprawdzianu w formie testu jednokrotnego wyboru lub prezentacji uzyskanych wyników.

nie dotyczy