Molekulinė biologija ir genų inžinerija

Dalyko anotacija lietuvių kalba

Dalyko tikslas yra suvokti pagrindinius molekulinės biologijos ir genų inžinerijos procesus, jų pagrindinius principus ir metodus, kurie padeda suprasti genetinės informacijos saugojimą ir perdavimą, organizmų genomų struktūras, organizaciją ir funkcijas. Taip pat ryšį su kitais biologijos mokslais ir reikšmę naujoms biotechnologinėms disciplinoms. Šio dalyko dėstymas pradedamas analizuojant genetinės informacijos saugojimo mechanizmus (nukleorūgščių, chromatino struktūra, genetinio kodo esmė) ir tęsiama analizuojant genetinės informacijos gausinimo mechanizmus (replikacija) ir perdavimo mechanizmus (transkripcija ir transliacija). Išsamiai analizuojami nukleorūgščių gryninimo būdai, jų gausinimo ir analizės šiuolaikiniai metodai, pagrindiniai genų inžinerijos fermentai ir naudojamos vektorių sistemos ir pritaikymai eksperimentiniam ir diagnostiniam darbui.

Dalyko anotacija užsienio kalba

This curse examines problems and tasks of modern molecular biology fundamental concepts, theory and techniques. It provides basic knowledge of mechanisms of genetic information storage and transmission, protein synthesis and analysis, principals of cell-based DNA cloning, DNA vectors, NA identification, analysis, transcription regulation and homologous recombination in prokaryotes. This course also gives basic introduction on methods for NR extraction and analysis, gene expression analysis.

Būtinas pasirengimas dalyko studijoms

Bendroji biologija, Organinė ir bioorganinė chemija, Biochemija ,Bendroji genetika, Mikrobiologija ir Imunologijos pagrindai

Dalyko studijų rezultatai

• Išugdyti poreikį domėtis molekuline biologija ir genų inžinerija ir taikyti teorines ir praktines žinias įvairiose susijusiose mokslo srityse;
• suteikti žinių ir gebėjimų, reikalingų suvokti pagrindinius molekulinės biologijos ir genų inžinerijos mechanizmus ir procesus, jų pagrindinius principus ir metodus ir susipažintų su pasiekimais šiose srityse.
• išugdyti gebėjimą analizuoti genetinės informacijos saugojimo ir perdavimo mechanizmus, organizmų genomų struktūras, organizaciją ir funkcijas, bei naujausius molekulinės biologijos ir genų inžinerijos metodus ir taikymo galimybes;
• išugdyti kūrybinį ir kritinį mąstymą, intelektualaus pasitenkinimo jausmą studijuojant ir dirbant;
• suteikti žinių ir gebėjimų, reikalingų darbui su molekuline biologija ir genų inžinerija susijusiose srityse;
• išugdyti gebėjimą išlaikyti profesinę kompetenciją per visą gyvenimą trunkantį mokymąsi.

Dalyko turinys

1. Molekulinė biologija ir jos vieta šiuolaikinių mokslo šakų sistemoje. Svarbiausi genominės eros atradimai. Postgenominės eros molekulinės biologijos tyrimų kryptys. Pagrindinės sąvokos.
2. Nukleino rūgštys. Pokariotų ir eukariotų chromatino struktūra. NR struktūra, rūšys ir funkcijos. Universalusis genetinis kodas.
3. Prokariotų ir eukariotų geno struktūros ypatumai. Prokariotų ir eukariotų geno valdymo sekų reguliaciniai mechanizmai. Organizmų genai, pseudogenai, ekstrageniniai regionai.
4. Prokariotų ir eukariotų DNR pasikartojančios sekos ir judrūs elementai, jų struktūra, funkcija, svarba.
5. Molekulinės biologijos laboratorijos ypatumai. Nukleorūgščių gryninimas. NR gryninimo etapai. NR gryninimą įtakojantys neigiami veiksniai. DNR gryninimas, gryninimo etapai. DNR gryninimo metodų charakteristika. Plazmidinės DNR gryninimas. DNR kokybės ir kiekio įvertinimas.
6. RNR gryninimas. RNR gryninimo metodų charakteristika. Metodologiniai skirtumai DNR ir RNR gryninimo. Ribonukleazių inhibitoriai. RNR kokybės įvertinimas.
7. DNR biosintezė (replikacija). DNR polimerazės. DNR replikacija prokariotuose. DNR replikacijos esmė eukariotuose. Polimerazinė grandininė reakcija – replikacija in vitro. PGR: principai, tipai ir taikymai. DNR identifikavimas, analizė ir sekvenavimas. Nukleorūgščių hibridizacija ir žymenų gamyba.
8. Transkripcija, arba informacijos nurašymas, yra RNR sintezė. Transkripcijos stadijos. RNR Polimerazių (RNAP) struktūra ir savybės. Transkripcija prokariotuose. Transkripcijos reguliacija prokariotuose. Transkripcija eukariotų ląstelėse. RNR brendimas.
9. Baltymų biosintezės mechanizmas ir funkciniai etapai: iniciacija. elongacija, terminacija. Ribosomos, jų reikšmė.
10. Genų inžinerija. Genų inžinerijos fermentai; Bakterijų plazmidės, jų savybės ir panaudojimas vektorių konstravimui; rekombinantinių klonų selekcijos principai.
11. Mielių vektorinės sistemos. Genų įvedimo į augalus principai, augalų vektoriai; žinduolių vektoriai.
12. Genų terapijos principai ir pasiekimai. Šiuolaikiniai genų ekspresijos tyrimo metodai.
Laboratoriniai darbai.
1. Saugus darbas laboratorijoje. Geros laboratorinės praktikos principai.
2. Molekulinės laboratorijos specifiškumas. Vykdomų eksperimentų ir procesų standartizacija.
3. DNR genetinės informacijos iššifravimo sistema ir informacijos saugojimo bei perdavimo mechanizmų analizė.
4. Nukleorūgščių gryninimas: DNR išskyrimas ir jos koncentracijos nustatymas.
5. Plazmidinės DNR hidrolizė restrikcijos endonukleazėmis.
6. Pasirinkto geno fragmento gausinimas, naudojant polimerazinės grandininės reakcijos metodą.
7. DNR gryninimas iš agarozinio gelio.
8. DNR fragmento klonavimas.

Dalyko studijos valandomis

Paskaitos 30 val. Laboratorinių darbų atlikimas ir atsiskaitymas už juos – 15 val. Studentų savarankiškas (įtraukiant pasiruošimo laiką tarpiniam ir galutiniam egzaminui) - 35 val. Iš viso - 80 val.

Studijų rezultatų vertinimas

Tarpinis testas (kolokviumas) raštu sudaro 25 % galutinio studentų žinių įvertinimo. Laboratoriniai darbai – 25 %. Egzaminas- 50 % galutinio žinių įvertinimo, vertinamas tik atlikus savarankiškas užduotis, bei laboratorinius darbus ir pilnai už juos atsiskaičius.

Literatūra

1. 2008 Jurgis Kadziauskas. Biochemijos pagrindai Vilniaus universitetas
2. 2008 D.Ambrasienė Molekulinės biologijos praktikumas (Mokymo priemonė) Kaunas: VDU
3. 2003 E. Sužiedėlienė. Molekulinės biologijos įvadas. Mokomoji knyga (elektroninė versija). Vilnius, VU, 2003.- 274 P.
4. (kasmet atnaujinamas) K.Sasnauskas. Genų inžinerija-CD
5. 2001 Kučinskas V. Genetika. Kaunas: Šviesa
6. 2000 Rančelis V. Genetika. Vilnius: Akademija
Papildoma literatūra.
1. 2005 Elliott W. H., Elliott D. C. Biochemistry and molecular biology. Oxford New York (N. Y.): Oxford University Press,
2. 2004 Watson J. D., Baker T. A., S. P. Bell, Gann A., Levine M., Losick R. Molecular Biology of the Gene (5th ), Benjamin Cummings,
3. 2007 Lewin B. Genes XI. Oxford New York: Oxford University Press