Odovzdávanie cvičení formou písomného testu pred začatím nasledujúceho cvičenia (10 otázok) s úspešnosťou minimálne 51 %.

Hodnotenie zručností získaných na praktických cvičeniach a znalostí v rozsahu prednášaného učiva

s minimálnou úspešnosťou 51 %.

Molekulová biológia je vedný odbor zaoberajúci sa biológiou na úrovni molekúl. Zaoberá sa predovšetkým porozumením vzťahov medzi rôznymi bunkovými systémami, zahŕňajúc napríklad vzájomné vzťahy medzi DNA, RNA, proteosyntézou (tvorbou bielkovín), biosyntézou enzýmov, porozumeniu ako sú tieto interakcie regulované a skúma aj zákonitosti genetickej regulácie a genetický kód. Metódy molekulovej biológie zahŕňajú ako charakterizovať, izolovať a manipulovať s molekulovými súčasťami buniek a organizmov. Tieto súčasti zahŕňajú DNA, zdroj genetickej informácie; RNA, blízka príbuzná DNA, ktorej funkcie siahajú od pôsobenia ako dočasná pracovná kópia DNA, až po štruktúrne a enzymatické funkcie ako aj pôsobenia ako funkčná a štruktúrna časť translačného aparátu; a proteíny, hlavné štruktúrne a enzymatické molekulové typy v bunkách. Metódy molekulovej biológie sú v súčasnosti využívané pri diagnostike chorôb analýzou DNA alebo RNA, a to buď priamou diagnostikou kauzálnych mutácií alebo nepriamou diagnostikou pomocou RFLP. Okrem

diagnostiky infekčných či parazitárnych chorôb sa rysujú možnosti diagnostiky populačne omnoho závažnejších multifaktoriálne podmienených chorôb.

Molekulová biológia je štúdium molekulovej podstaty procesov replikácie, transkripcie a translácie

genetického materiálu. Centrálna dogma molekulovej biológie opisuje proces transkripcie

genetického materiálu a následnej translácie do proteínov, a tým poskytuje zjednodušený pohľad

na molekulovú biológiu. Tento pohľad sa však neustále pretvára ako sú objavované nové

skutočnosti o podstate a úlohe nukleových kyselín. Nové údaje sú spracovávané v spojení s

bioinformatikou a výpočtovou biológiou. V čoraz väčšom počte sa na molekuly sústreďujú aj

iné oblasti biológie a to buď priamo, štúdiom vzťahov molekúl v nimi skúmaných javoch, ako

napríklad cytológia alebo vývojová biológia, alebo nepriamo, využívajúc techniky molekulovej

biológie napríklad v oblastiach evolučnej biológie ako sú populačná genetika a fylogenetika na

odvodenie charakteristických znakov populácií alebo druhov.

PREDNÁŠKY

1.Molekulová biológia - história a predmet štúdia, štruktúra a vlastností DNA, centrálna dogma molekulovej biológie, význam a využitie molekulovej biológie vo farmácii.

2.Organizácia DNA - Prokaryotická DNA, Eukaryotická DNA, Organizácia chromatínu, Mimojadrová DNA.

3.Replikácia DNA - Všeobecný priebeh replikácie, Úloha DNA-polymeráz, Replikácia DNA u prokaryotov, Replikácia F plazmidu, Replikácia DNA u eukaryotov, Formovanie nukleozómov, Problém replikácie lineárnych molekúl DNA.

4.Transkripcia - Všeobecná štruktúra génu, Všeobecný priebeh transkripcie, Úloha RNA polymeráz, Prokaryotická transkripcia, Eukaryotická transkripcia, Posttranskripčné úpravy.

5.Translácia - Štruktúra a význam tRNA, Genetický kód, Štruktúra a funkcia ribozómov, Ultraštruktúra ribozómov, Všeobecný priebeh translácie, Prokaryotická translácia, Eukaryotická translácia.

6.Regulácia génovej expresie - Génová expresia a mechanizmy ovplyvňujúce génovú exresiu, Regulácia génovej expresie u prokaryotov, Negatívna regulácia operónu, Pozitívna regulácia operónu, Laktózový operón, Tryptofánový operón, Alternatívne σ-faktory, Regulácia génovej expresie u eukaryotov.

7.Hybridizácia nukleových.kyselín - zostavenie DNA profilu, Denaturácia a renaturácia DNA, Hybridizačné próby, Značenie DNA, Rádioaktívne značenie DNA, Nerádioaktívne značenie DNA, Molekulárne metódy založené na hybridizácii DNA, Southernova hybridizácia, Northern blotting,

FISH (fluorescenčná in situ hybridizácia), DNA čipy.

8.Klonovanie DNA - Rekombinantné DNA technológie, Tvorba rekombinantných DNA molekúl, Všeobecná rekombinácia a špecifická rekombinácia, Restrikčné endonukleázy, Klonovanie DNA, Princíp klonovania DNA v plazmidových vektoroch, Transformácia buniek, Chemická transformácia, Elektroporácia, Selekcia rekombinantov, Asymetrické klonovanie, Analýza rekombinantov. Typy vektorov - ich delenie podľa funkcie, podľa hostiteľského organizmu, podľa spôsobu replikácie,

9.DNA barcoding ako metóda vyvinutá za účelom identifikácie druhov využitím krátkych sekvencií DNA, jeho využitie a význam pri identifikácii organizmov rastlinných i živočíšnych, pri dokazovaní falšovania potravín, pri diferenciácii kryptických druhov, resp. druhov medicínsky a farmaceuticky významných.

10.Účinky antimikrobiálnych liečiv (antibiotiká, antimykotiká, antivirotiká, antiparazitiká) na RNA, replikáciu DNA a proteosyntézu.

11.Účinky iných liečiv (cytostatiká, kortikoidy,...) na RNA, replikáciu DNA a proteosyntézu.

12.Základy genomiky. Molekulárna analýza genómu. Farmakogenomika a jej perspektívy.

13.Génová terapie a jej perspektívy.

PRAKTICKÉ CVIČENIA

1.Úvod do molekulovej biológie, bezpečnosť pri práci, povinná literatúra,.... protokoly.

2.Odber vzoriek pre analýzu informačných makromolekúl a izolácia NK – Odber vzoriek pre DNA a RNA analýzu, Lýza buniek a bunkových tkanív, Lýza bakteriálnych buniek, Lýza živočíšnych buniek, Lýza rastlinných buniek, Centrifugácia v hustotnom gradiente.

3.Purifikácia nukleových kyselín, Stanovenie koncentrácie DNA, Fenolová extrakcia, Zrážanie nukleových kyselín alkoholom, Alkalická denaturácia, Ultracentrifugácia v gradiente CsCl, Izolácia RNA, Purifikácia mRNA.

4.PCR - Polymerázová reťazová reakcia, Primer, Priebeh PCR reakcie, Faktory ovplyvňujúce priebeh PCR, Negatívna kontrola, Návrh primerov, Variácie PCR, hot-start PCR , touchdown PCR, nested PCR, multiplex PCR.

5.Real-time PCR (kvantitatívna PCR), RT-PCR, alelovo-špecifická PCR, mutagenéza prostredníctvom PCR, Aplikácie PCR (analytická, diagnostická a preparatívna PCR).

6.Elektroforéza - Separácia nukleových kyselín, Elektroforéza, Štandard molekulových hmotností (DNA markery), Elektroforetické tlmivé roztoky.

7.Vizualizácia DNA, Elektroforetické gély, Elektroforéza v agarózovom géli, Elektroforéza v polyakrylamidovom géli – RFLP, DGGE,....

8.Sekvenovanie DNA - Chemická metóda, Enzymatická metóda, Automatické sekvenátory, Osekvenované genómy. Príklady najznámejších organizmov s osekvenovaným genómom.

9.Práca s databázami, génová knižnica, porovnávanie sekvencií v Gen Bank, vyhľadávanie v databázach, práca so sekvenciami DNA a RNA.

10.Základy bioinformatiky - analýza, interpretácia a vyhľadávanie vzťahov v molekulovo-biologických údajoch.

11.Fylogenetické analýzy, tvorba fylogenetických stromov.

12.Genomika, Proteomika – seminárne cvičenie.

13.Zápočtový test, seminárne cvičenie.

Valenčáková, A., Luptáková, L. Molekulová biológia pre farmaceutov. ESAP, UVLF, 2020.

Valenčáková a kol.: Metódy molekulovej biológie - návody na praktické cvičenia pre študijný odbor farmácia. UVLF, 2015.

Obsahová prerekvizita:

Bunková biológia, chémia, biochémia

Priebežné hodnotenie:

Odovzdávanie cvičení formou písomného testu pred začatím nasledujúceho cvičenia (10 otázok) s úspešnosťou minimálne 51 %.

Priebežnú kontrolu štúdia zabezpečuje ústav formou písomného zápočtového testu v 12. týždni semestra. Kontrolný zápočtový test je bodovaný a obsahovo vyplýva z programu cvičení a seminárov. Priebežné hodnotenie určuje absolvovanie jedného kontrolného zápočtového testu s maximálnym počtom bodov 30 a s minimálnou úspešnosťou pre udelenie zápočtu 51 % (16 bodov).

Podmienky na absolvovanie predmetu:

Odovzdávanie cvičení formou písomného testu pred začatím nasledujúceho cvičenia (10 otázok) s úspešnosťou minimálne 51 %.

Hodnotenie zručností získaných na praktických cvičeniach a znalostí v rozsahu prednášaného učiva

s minimálnou úspešnosťou 51 %.

Záverečné hodnotenie:

Udelenie kreditov a záverečné hodnotenie je podmienené absolvovaním záverečného písomného testu s maximálnym počtom 50 bodov. Do celkového hodnotenia je započítaná priebežná kontrola (max. 20 %).