Serwisy internetowe Uniwersytetu Warszawskiego Nie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Organizmy modelowe w badaniach biologicznych

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1400-228OM Kod Erasmus / ISCED: 13.1 / (0511) Biologia
Nazwa przedmiotu: Organizmy modelowe w badaniach biologicznych
Jednostka: Wydział Biologii
Grupy: Przedmioty DOWOLNEGO WYBORU
Przedmioty obowiązkowe, BIOTECHNOLOGIA, I rok, II stopień
Punkty ECTS i inne: 2.00
Język prowadzenia: polski
Rodzaj przedmiotu:

obowiązkowe

Założenia (opisowo):

Przed przystąpieniem do realizacji przedmiotu "Organizmy modelowe w badaniach biologicznych" studenci posiadać wiedzę z zakresu budowy komórki prokariotycznej i eukariotycznej, znać podstawy genetyki tych organizmów oraz biochemii.

Tryb prowadzenia:

w sali

Skrócony opis:

Wiele procesów biologicznych przebiega podobnie bądź tak samo u większości lub wszystkich organizmów żywych. Jednakże ich analizy w niektórych gatunkach przeprowadza się dużo łatwiej niż w innych. Dlatego też badania prowadzone nad wąską grupą organizmów odegrały bardzo ważną rolę w zrozumieniu wielu procesów biologicznych. Wykład prezentuje najważniejsze organizmy modelowe wykorzystywane w badaniach biologicznych, ich charakterystykę; wskazuje cechy, które zadecydowały, że dany gatunek został uznany za organizm modelowy. Przedstawia także najważniejsze odkrycia oraz perspektywy badań z wykorzystaniem omawianych organizmów modelowych.

Pełny opis:

Cykl wykładów charakteryzujących najważniejsze organizmy modelowe i osiągnięcia uzyskane dzięki badaniom z ich udziałem :

1. Escherichia coli

Charakterystyka gatunku, E. coli jako model do badań fundamentalnych procesów biologicznych: replikacji, transkrypcji, rekombinacji, syntezy białek, kontroli i regulacji aktywności genów. Eksperyment Richarda Lenskiego - ewolucja E. coli (dr hab. Renata Godlewska)

2. Bacillus subtilis

B. subtilis jako organizm modelowy. Badania nad regulacją ekspresji genów i procesem sporulacji jako prosty model różnicowania się komórek. Mycoplasma - jako model w inżynierii genetycznej i syntetycznej biologii (dr hab. Renata Godlewska)

3. Wirusy

Charakterystyka wirusów modelowych. Bakteriofagi łagodne np. fag lambda (cykl lityczny i lizogenny, kontrola ekspresji genów), bakteriofagi lityczne np. T4. Wkład badań nad bakteriofagami w rozwój biologii molekularnej i biotechnologii. Wirusy eukariotyczne: wirus mozaiki tytoniu, wirusy onkogenne np. Retroviridae, Papillomaviridae (dr hab.monika Adamczyk-Popławska)

4. Drożdże

Różnorodność ewolucyjna drożdży, najczęściej wykorzystywane gatunki modelowe (Saccharomyces cerevisiae, S. pombe, Candida sp.). Klasyczna i molekularna genetyka drożdży modelowych. Drożdże jako model w biologii molekularnej, genomice i biologii systemów (wysokoprzepustowe analizy fenotypowe). Drożdżowe modele chorób człowieka - wybrane przykłady. (prof. dr hab. Paweł Golik)

5. Grzyby filamentalne

Wykorzystanie grzybów filamentalnych w biotechnologii, m.in. do produkcji antybiotyków, enzymów i heterologicznej ekspresji białek. Grzyby filamentalne jako istotne patogeny ludzkie, zwierzęce i roślinne. A. nidulans, N. crassa i Fusarium fujikuroi – jako organizmy modelowe. Grzyby filamentalne jako eukariotyczny model do badania regulacji ekspresji genów na poziomie transkrypcyjnym i post-transkrypcyjnym, a także do badań z zakresu biologii komórki. (dr hab. Agnieszka Dzikowska)

6. Drosophila melanogaster

Cechy charakterystyczne gatunku – biologia, rozwój i ekologia rodzaju. Historia badań z wykorzystaniem D. melanogaster jako gatunku modelowego. Unikalność systemu, związana z biologią owada i metodyką badań molekularnych. Zalety i wady D. melanogaster jako organizmu modelowego w biologii molekularnej. Do jakich analiz najczęściej wykorzystujemy D. melanogaster – przykłady z zakresu biologii rozwoju, fizjologii, ekologii. Wyjaśnienie dlaczego D. melanogaster jest doskonałym obiektem w badaniach podstawowych. D. melanogaster jako narzędzie w analizach procesów molekularnych – otrzymywanie mutantów i owadów transgenicznych. D. melanogaster jako obiekt w badaniach epigenetycznych. (dr Piotr Borsuk)

7. Daphnia

Kosmopolityczny skorupiak planktonowy, występujący w wodach śródlądowych Ameryki, Europy, Australii. Pierwszy, którego genom został zsekwencjonowany ( zawiera o kilka tys. genów więcej niż genom człowieka, jako wynik duplikacji genów). Zwierzę o ogromnej plastyczności fenotypowej, a rozmaite fenotypy (morfologiczne i behawioralne) dają się łatwo indukować w warunkach laboratoryjnych. Partenogenetyczny przez znaczną część roku tryb rozrodu (córki są wiernymi kopiami matek) umożliwia badania nad czysto środowiskowo indukowaną plastycznością fenotypową. Łatwość hodowli i krótki czas generacji sprawiają, że coraz częściej Daphnia wykorzystywana jest jako modelowy organizm w badaniach behawioru, adaptacji, tolerancji, odpowiedzi na stres środowiskowy. (dr hab. Mirosław Ślusarczyk)

8.Caenorhabditis elegans

Budowa ciała, charakterystyka genomu. C. elegans jako model do względnie łatwego badania natury mechanizmów molekularnych, leżących u podstaw różnicowania komórkowego, powstawania tkanek i tworzenia się narządów. Wykorzystanie C. elegans do prac nad fundamentalnym zagadnieniem współczesnej biologii: poszukiwaniem odpowiedzi na pytanie: jak geny kontrolują różnicowanie się komórek, powstawanie tkanek i narządów. (prof. dr hab. Marek Maleszewski)

9. Danio rerio

Zapoznanie studentów z biologią modelowego kręgowca. Studenci w trakcie prelekcji dowiedzą się, że omawiany gatunek, Danio pręgowany (Danio rerio, zebrafish), wykorzystywany jest głównie w badaniach nad rozwojem, organogenezą, genetyką, fizjologią oraz nad zagadnieniami pod szyldem Evo-Devo (evolutionary development). W mniejszym zakresie ryby z rodzaju Danio są obiektem badań w ekologii, toksykologii i ochronie środowiska. Gatunek ten, tak jak typowy gatunek modelowy, bardzo łatwo hoduje się w warunkach laboratoryjnych, ma krótki cykl rozwojowy, a na początku rozwoju jego ciało jest transparentne co ułatwia obserwacje. (dr Piotr Bernatowicz)

10. Kura domowa (Gallus gallus domesticus L.)

Kur bankiwa (Gallus gallus L.) jest uważany za przodka obecnie hodowanych ras kury domowej. Analiza mitochondrialnego DNA wskazuje, że udomowienie tego gatunku miało miejsce prawdopodobnie około 8000 lat temu. Od tego czasu gatunek ten towarzyszy człowiekowi stanowiąc ważny element gospodarki rolnej. Ponadto kura domowa to gatunek będący organizmem modelowym w różnych dziedzinach biologii. Wykład prezentuje historyczne spojrzenie na gatunek w biologii eksperymentalnej, włączając w to udział w rozwoju genetyki, embriologii, immunologii i fizjologii. Dyskutuje wkład badań tego gatunku w powstaniu terminów takich jak allel, sprzężenie genetyczne czy epistaza. Zaprezentuje schemat embrionalnego rozwoju kończyn, będącym modelowym wzorem ich rozwoju u zwierząt kręgowych. Gatunek ten przyczynił się do rozwoju immunologii, onkologii oraz chronobiologii, dając w tej ostatniej dziedzinie podstawy do rozpoznania mechanizmu zegara biologicznego, co zasługuje na szczególne podkreślenie. (dr hab. Paweł Majewski)

11. Mysz (Mus musculus).

Mysz jako najważniejszy modelowy ssak. Znaczenie tego gatunku, zwłaszcza po opanowaniu rutynowych metod uzyskiwania i hodowli in vitro mysich zarodkowych komórek macierzystych (komórki ES). Uzyskiwanie myszy z zaprogramowanymi zmianami genetycznymi (knock out, knock in, mutacje warunkowe). Myszy transgeniczne bądź zmodyfikowane genetycznie jako jedno z najważniejszych narzędzi w badaniach biomedycznych, pozwalające na badania zmierzające do zrozumienia tego jak geny kontrolują rozwój i funkcjonowanie organizmu. Tworzenie i badanie modeli chorób, których podłożem są zaburzenia genetyczne. (prof. dr hab. Marek Maleszewski)

12. Rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.)

Biologia rzodkiewnika pospolitego oraz jego zalety i wady jako organizmu modelowego w badaniach laboratoryjnych (krótki okres wegetacji, duża produkcja nasion, zsekwencjonowany genom, dostępne techniki fizjologiczne, biochemiczne i molekularne oraz banki mutantów). Zastosowanie rzodkiewnika pospolitego w badaniach dotyczących fizjologii roślin, przekazywania sygnałów hormonalnych i stresowych, odporności na organizmy patogenne, szlaków metabolizmu podstawowego w tym metabolizmu RNA, m.in. mechanizmów interferencji RNA. Perspektywy badań nad rzodkiewnikiem (prof. dr hab. Joanna Kufel)

13. Kukurydza (Zea mays ).

Anatomia, fizjologia i systematyka kukurydzy. Genom kukurydzy. Udomowienie kukurydzy, jako wynik zmian w regionach regulatorowych pojedynczych genów. Zróżnicowanie wewnątrzgatunkowe genomu jako przyczyna sukcesu adaptacyjnego kukurydzy w różnych środowiskach. Kukurydza jako zboże – znaczenie ekonomiczne, podstawy hodowli. Mutanty i transformacja kukurydzy. Kukurydza jako modelowa trawa typu C4 (prof. dr hab. Paweł Sowiński)

Literatura:

A Guinea Pig's History of Biology by Jim Endersby; Harvard University Press

Mouse as a Model Organism. From Animals to Cells. Cord Brakebusch and Taina Pihlajaniemi, Springer

oraz spis literatury podany indywidualnie przez każdego z wykładowców

Efekty uczenia się:

Ma szeroką wiedzę w zakresie biotechnologii, biologii molekularnej oraz inżynierii genetycznej organizmów. Rozumie znaczenie badań z udziałem organizmów modelowych. Rozumie jakie cechy decydują, że dany organizm jest uznawany za organizm modelowy.

Wykazuje znajomość aktualnego stanu wiedzy w głównych działach biotechnologii; ma wiedzę dotyczącą: terminologii przyrodniczej, najnowszych badań, odkryć i ich zastosowań w biotechnologii, medycynie, inżynierii genetycznej.

Ma wiedzę dotyczącą najważniejszych organizmów modelowych . Wykazuje znajomość słownictwa fachowego w dziedzinie biotechnologii, genetyki, fizjologii zwierząt w wybranym języku nowożytnym.

Wykazuje umiejętność posługiwania się językiem nowożytnym (j. polski lub j. angielski) w stopniu umożliwiającym korzystanie ze źródeł elektronicznych i literatury naukowej poświęconej szeroko pojętej biologii molekularnej i biotechnologii.

Wykazuje umiejętność krytycznej analizy i selekcji informacji, zwłaszcza ze źródeł elektronicznych.

Korzysta z obiektywnych źródeł informacji naukowej oraz posługuje się zasadami krytycznego wnioskowania przy rozstrzyganiu praktycznych problemów.

Aktywnie aktualizuje swoją wiedzę przyrodniczą i jej zastosowania praktyczne.

Rozumie potrzebę przekazywania informacji o nowych osiągnięciach i odkryciach dokonanych przy użyciu organizmów modelowych.

Metody i kryteria oceniania:

Pisemny egzamin testowy na ocenę. Pytania wielokrotnego wyboru. Próg zaliczenia wynosi 51%.

Praktyki zawodowe:

Praktyki zawodowe nie są przewidziane.

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2020/21" (zakończony)

Okres: 2021-02-22 - 2021-06-13
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Renata Godlewska
Prowadzący grup: Monika Adamczyk-Popławska, Piotr Bernatowicz, Piotr Borsuk, Renata Godlewska, Paweł Golik, Joanna Kufel, Paweł Majewski, Marek Maleszewski, Paweł Sowiński, Mirosław Ślusarczyk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski.