Uniwersytet Warszawski - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Metody molekularne w ekologii i ochronie przyrody

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1400-235MMEOP
Kod Erasmus / ISCED: 13.104 Kod klasyfikacyjny przedmiotu składa się z trzech do pięciu cyfr, przy czym trzy pierwsze oznaczają klasyfikację dziedziny wg. Listy kodów dziedzin obowiązującej w programie Socrates/Erasmus, czwarta (dotąd na ogół 0) – ewentualne uszczegółowienie informacji o dyscyplinie, piąta – stopień zaawansowania przedmiotu ustalony na podstawie roku studiów, dla którego przedmiot jest przeznaczony. / (0511) Biologia Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.
Nazwa przedmiotu: Metody molekularne w ekologii i ochronie przyrody
Jednostka: Wydział Biologii
Grupy: Przedmioty DOWOLNEGO WYBORU
Przedmioty obieralne na studiach drugiego stopnia na kierunku bioinformatyka
Przedmioty specjalizacyjne, BIOLOGIA, EKOLOGIA I EWOLUCJA, II stopień
Przedmioty specjalizacyjne, OCHRONA ŚRODOWISKA, II stopień
Punkty ECTS i inne: (brak) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Wymagania (lista przedmiotów):

Ekologia z ochroną środowiska D 1400-112EKO
Genetyka z inżynierią genetyczną 1400-114GEN

Tryb prowadzenia:

w sali

Skrócony opis:

We współczesnej biologii ewolucyjnej i ekologii powszechnie wykorzystywane są metody molekularne. Ze względu na specyfikę pracy z gatunkami niemodelowymi i próbami terenowymi, techniki te różnią się klasycznych metod genetyki molekularnej.

Na zajęciach omówione zostaną następujące zagadnienia: specyficzne techniki laboratoryjne, genetyczne markery molekularne, techniki NGS (sekwencjonowania wielkoskalowego) w ekologii molekularnej, podstawy genetyki populacyjnej, podstawy genetyki konserwatorskiej, analiza działania doboru.

Pełny opis:

Współczesna ekologia i biologia ewolucyjna rutynowo stosują techniki biologii molekularnej. Specyfika materiału i pytań badawczych sprawia jednak, że zarówno wykorzystywane techniki, jak i sposób analizy danych, różni się od metody stosowanych w badaniach gatunków modelowych.

Ze względu na interdyscyplinarny charakter, poruszane na wykładzie treści będą przydatne zarówno dla biologów molekularnych czy biotechnologów, którzy w swojej pracy spotykają niestandardowe gatunki, jak i dla ekologów planujących poszerzyć swoje umiejętności.

Na zajęciach zostaną omówione techniki laboratoryjne specyficzne dla gatunków niemodelowych: metody zbierania prób, izolacja DNA z trudnych materiałów (np. włosy, kości itd.). Szczegółowo zostaną przedstawione markery wykorzystywane w ekologii molekularnej, takie jak RFLP, AFLP, sekwencje mikrosatelitarne, DNA mitochondrialne i chloroplastowe, ze szczególnym uwzględnieniem ich zastosowań w zależności od pytań badawczych. Omówione zostaną techniki stosowane w analizach na poziomie wewnątrzgatunkowym (genetyka populacji: miary zmienności genetycznej w populacjach i między nimi, tempo przepływu genów, izolacja, tempo migracji, struktura populacji, filogeografia) i międzygatunkowym (filogenetyka, barcoding, genomika środowiskowa). Szczególny nacisk zostanie położony na wyjaśnienie technik NGS (sekwencjonowania wielkoskalowego) i ich zastosowania w ekologii i badaniach ewolucyjnych (RAD-Seq, ddRAD-Seq, GWAS). Ponadto przedstawione zostaną techniki umożliwiające badanie tempa ewolucji, szacowanie kierunku i siły działania doboru na podstawie różnych sekwencji, a także wykorzystanie technik molekularnych w badaniach gatunków zagrożonych.

Ćwiczenia będą podzielone na część eksperymentalną („mokrą”) i część komputerową.

ćwiczenia eksperymentalne:

• izolacja DNA różnymi metodami z uwzględnieniem specyfiki tkanek, optymalizacja reakcji PCR

• namnażanie loci mikrosatelitarnych (reakcja PCR multiplex) i rozdział w sekwenatorze

• identyfikacja molekularna (barcoding)

ćwiczenia komputerowe:

• Analiza fragmentów: przeszukiwanie GenBanku, tworzenie aligmnentów sekwencji, projektowanie primerów, analiza zmienności fragmentów, określenie tempa ewolucji itd.

• Analiza loci mikrosatelitarnych: projekt, charakterystyka reakcji multiplex, analiza fragmentów, obliczenia z zakresu genetyki populacyjnej

• szacowanie tempa ewolucji (ds/dn i inne statystyki), testy doboru (testy neutralności i inne), porównanie ewolucji genomu jądrowego i w organellach

• analiza danych na poziomie międzygatunkowym, barcoding i metabarcoding, analizy filogenetyczne, tworzenie i interpretacja drzew

Literatura:

DL Hartl, AG Clark. 2009. Podstawy genetyki populacyjnej. Wydawnictwo UW.

JR Freeland. 2008. Ekologia molekularna. PWN

JC Avise. 2008 Markery molekularne historia naturalna i ewolucja. PWN

AJ Bakre. 2000. Molecular methods in ecology. Blackwell Science Ltd

R Frankham, JD Ballou, DA Briscoe (2003) Introduction to conservation genetics. Cambridge University Press

Efekty uczenia się:

Wiedza

K_W07 Rozumie wzajemne pokrewieństwa organizmów niemodelowych. Zna zaawansowaną metodologię filogenetyczną pozwalającą na ustalenie relacji pokrewieństwa między organizmami

K_W08 Dostrzega konieczność stosowania zaawansowanych metod statystycznych do analizy danych w ekologii molekularnej

K_W09 Zna specjalistyczne narzędzia bioinformatyczne, konieczne dla rozwiązywania problemów analizy danych molekularnych w ekologii i ochronie środowiska

K_W10 Zna różnorodne techniki i narzędzia badawcze stosowane w badaniach molekularnych gatunków niemodelowych i właściwie planuje ich wykorzystanie do rozwiązywania postawionych zadań

K_W13 Zna zasady planowania badań i wykonywania eksperymentów z zastosowaniem specjalistycznych metod molekularnych stosowanych w ekologii

Umiejętności

K-U01 Wybiera i stosuje techniki i narzędzia badawcze adekwatne do problemów ekologii molekularnej

K_U05 Stosuje adekwatne metody statystyczne oraz algorytmy i techniki informatyczne do opisu zjawisk i analizy danych w ekologii molekularnej

K_U07 Potrafi pod nadzorem opiekuna naukowego planować i wykonać eksperyment z zastosowaniem poznanych metod; umie zaproponować metody przeprowadzenia wskazanych oznaczeń oraz ocenić przydatność metod i ich ograniczenia dla badanego materiału

K_U08 Potrafi krytycznie opracować wybrany problem z zakresu ekologii molekularnej na podstawie danych literaturowych i wyników własnych badań, formułując własne opinie i wnioski

Kompentencje społeczne

K_K03 Potrafi przekazać społeczeństwu wiedzę o najnowszych osiągnięciach nauk przyrodniczych i wyjaśnić zasadność prowadzenia podstawowych badań naukowych w zakresie ekologii molekularnej

K_K06 Stosuje zasady etyki badawczej, rozstrzygając dylematy związane z wykonywaniem zawodu.

K_K07 Odczuwa potrzebę stałego dokształcania się i aktualizowania wiedzy, korzystając ze źródeł naukowych i popularnonaukowych, dotyczących ekologii molekularnej

Efekty kształcenia dla programu studiów obowiązującego od roku akademickiego 2018/2019:

Absolwent zna zasady planowania badań oraz procesów wykorzystujących ekosystemy, biocenozy i inne systemy ekologiczne, w oparciu o osiągnięcia biologii molekularnej.

Absolwent zna i rozumie zasady funkcjonowania technik molekularnych wykorzystywanych w ekologii i badaniach procesów ewolucji.

Absolwent stosuje i upowszechnia zasadę interpretowania zjawisk i procesów przyrodniczych w oparciu o dane empiryczne uzyskane metodami molekularnymi.

Absolwent potrafi formułować i rozwiązywać problemy naukowe poprzez przeprowadzenie eksperymentów, właściwy dobór źródeł i zaawansowanych metod badawczych wykorzystujących techniki molekularne.

Absolwent potrafi kierować pracą swoją oraz zespołu naukowego prowadzącego badania z zakresu ekologii molekularnej i ewolucjonizmu.

Absolwent jest gotowy do krytycznej oceny treści naukowych i popularnonaukowych w zakresie ekologii molekularnej i ewolucyjnej.

Metody i kryteria oceniania:

praca zaliczeniowa

sprawdzian pisemny

egzamin

Przedmiot nie jest oferowany w żadnym z aktualnych cykli dydaktycznych.
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski.
ul. Banacha 2
02-097 Warszawa
tel: +48 22 55 44 214 https://www.mimuw.edu.pl/
kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.3.0-2b06adb1e (2024-03-27)