Detail předmětu
Applied Molecular and Cellular Biology
MPA-MOL FEKT MPA-MOL Ak. rok 2026/2027 zimní semestr 6 kreditů
Předmět poskytuje porozumění fyziologickým a patologickým procesům v živých organismech na molekulární úrovni. Zabývá se molekulárními rozdíly a interakcemi mezi eukaryotickými, prokaryotickými a virovými systémy, se zaměřením na klíčové buněčné procesy, biomolekulární mechanismy a regulační sítě, které řídí život na molekulární a buněčné úrovni. Studenti získají přehled o organizaci genomu, genové expresi, struktuře a funkci proteinů, enzymatických mechanismech a rolích nekódujících RNA, stejně jako o molekulárních základech imunitních reakcí, buněčné diferenciace a vývoje.
Studenti si osvojí komplexní teoretické znalosti a praktické dovednosti v moderních experimentálních a výpočetních metodách, včetně analýzy DNA/RNA, charakterizace proteinů, sekvenování, omických technologií a bioinformatické analýzy dat. Tyto základy jsou nezbytné pro aplikace v biomedicíně, genetickém inženýrství, biotechnologiích a komerční bioprodukci, a připravují studenty na řešení současných výzev.
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 20 hod. přednášky
- 39 hod. laboratoře
- 4 hod. projekty
Zajišťuje ústav
Cíle předmětu
Cílem předmětu je poskytnout studentům pokročilé znalosti molekulárních biologických rozdílů mezi eukaryoty, prokaryoty a viry, včetně jejich vzájemných interakcí, a umožnit pochopení principů, které řídí funkce a regulaci buněk. Předmět klade důraz na interdisciplinární přístup, propojení s biomedicínským výzkumem a biotechnologickými aplikacemi, včetně aspektů komerční biotechnologické produkce.
Studenti se naučí interpretovat molekulární procesy, kriticky hodnotit experimentální data a aplikovat principy molekulární biologie v teoretických, výpočetních i praktických kontextech. Současně si osvojí schopnost integrovat znalosti z molekulární biologie, biotechnologií a biomedicínského výzkumu, pracovat efektivně v multidisciplinárních týmech a řešit současné výzvy v oblasti moderní biomedicíny a biotechnologie.
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 poučené - § 4 NV 194/2022 SB.“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana „Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy. “
Literatura referenční
- SLABÝ, Ondřej; Jiří ŠÁNA; Iva SLANINOVÁ; Kateřina CETKOVSKÁ; Stjepan ULDRIJAN; Lívia EISELLEOVÁ a Lenka BEŠŠE. Lékařská biologie I. Buněčná a molekulární biologie. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2022, 268 s. ISBN 978-80-280-0060-8.
- SLABÝ, Ondřej. Lékařská biologie II. Genetika a molekulární medicína. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2023, 227 s. ISBN 978-80-280-0338-8.
Osnova přednášek
1. Původ a evoluce molekulárních a buněčných systémů
2. Buněčná organizace a funkční diverzita
3. Biomolekulární základy buněčných funkcí
4. Struktura genomu a genetická informace
5. Genová exprese a regulační mechanismy
6. Transkriptomika a biologie nekódujících RNA
7. Mikrobiální a virové systémy v interakci s hostitelem
8. Vývojová biologie a biologie kmenových buněk
9. Aplikované molekulární metody I – nukleové kyseliny
10. Aplikované molekulární metody II – proteiny a metabolity
11. Aplikace v biotechnologiích a biomedicíně
Osnova laboratorních cvičení
1. Úvod do laboratoře, absorpční spektroskopie
2. Izolace DNA z bakterií
3. Izolace DNA z živočišných buněk
4. Kontrola kvality a kvantity DNA
5. Návrh PCR primerů in silico
6. PCR Amplifikace
7. Pasážování buněk
8. Bradfordova metoda pro kvantifikaci proteinů, barevné reakce aminokyselin
9. Štěpení restrikčními enzymy in silico
10. Štěpení restrikčními enzymy II
11. Kvantitativní real-time PCR
12. 2D elektroforéza izolovaných protenů
Osnova ostatní - projekty, práce
Studenti a studentky budou pracovat v malých pracovních týmech. Cílem projektu je seznámit se s vybranými moderními a pokročilými laboratorními technikami využívanými v současném biomedicínském a biologickém výzkumu (např. pokročilé systémy CRISPR-Cas, cryo-CT mikroskopie, technologie organ-on-chip, omiky).Studenti a studentky provedou odbornou analýzu vybrané metody, kterou zasadí do kontextu běžně používaných laboratorních technik. Zaměří se na princip fungování dané technologie, její fyzikálně-chemické základy, technické parametry, výhody a limity, oblasti využití a potenciál pro základní i aplikovaný výzkum. Součástí projektu bude také srovnání s tradičními metodami, včetně hodnocení jejich přínosů, náročnosti, reprodukovatelnosti a možností interpretace výsledků.Důležitou součástí projektu je rovněž analýza možností zpracování a interpretace výstupních dat, včetně přehledu používaných analytických přístupů, bioinformatických nástrojů a statistických metod.Výstupy projektu budou prezentovány formou odborného sdělení koncipovaného jako mini-konference. Studenti a studentky představí své výsledky před publikem složeným z vyučujících a spolužáků, přičemž součástí prezentace bude odborná diskuse a odpovědi na dotazy publika.
Průběžná kontrola studia
Celkové hodnocení předmětu je založeno na kombinaci průběžného hodnocení laboratorních cvičení, projektu a ústní zkoušky:
až 40 bodů za laboratorní cvičení (včetně jednoho testu, aktivní účasti v laboratoři a domácí přípravy)
až 20 bodů za projekt
až 40 bodů za ústní zkoušku
Ústní zkouška ověřuje porozumění a orientaci studentů v pokročilých konceptech molekulární biologie, biotechnologií a moderních molekulárních metod.
Laboratorní výuka je povinná. Řádně omluvená absence může být nahrazena pouze po předchozí domluvě s vyučujícím.
Zařazení předmětu ve studijních plánech