C7875 Gene technology

Faculty of Science
Autumn 2020
Extent and Intensity
2/0/0. 4 credit(s). Type of Completion: zk (examination).
Taught online.
Teacher(s)
doc. Mgr. Jan Lochman, Ph.D. (lecturer)
prof. RNDr. Omar Šerý, Ph.D. (lecturer)
Guaranteed by
doc. Mgr. Jan Lochman, Ph.D.
Department of Biochemistry – Chemistry Section – Faculty of Science
Supplier department: Department of Biochemistry – Chemistry Section – Faculty of Science
Timetable
Tue 12:00–13:50 prace doma
Prerequisites
Bi4020 Molecular biology && C4182 Biochemistry II || C3580 Biochemistry
Basic knowledge of Molecular Biology and Biochemistry.
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives
The course aims to provide the student with an understanding of principles and methodologies currently using in technologies and teach the student to apply this knowledge in the development of new biotechnological applications. The main topics of this course include details of selected molecular biology techniques related to gene cloning, prokaryotic and eukaryotic expression systems, foreign gene transfer, or the use of sequencing and microarray methods within genomics and transcriptomics. Within the course, the use of all these approaches in diagnostic of the diseases, development of therapeutics or new transgenic plants will be discussed.
Learning outcomes (in Czech)
Přednáška poskytne studentům teoretické znalosti na poli molekulárně-biologických technik využívaných v biotechnologii. V rámci přednášky student získají teoretické znalosti o molekulárních mechanismech používaných v rámci genových technologií a biomedicíny. Na konci přednášky bude student schopen: • Integrovat znalosti v rámci dědičnosti, exprese a regulace genetické informace. • Teoreticky popsat a využít metody používané v základních molekulárně-biologických metodách týkajících se Technik rekombinantní DNA a proteinů. • Využít teoretické znalosti týkající se modelových organismů využívaných v biotechnologii. • Porozumět pokročilým genovým technologiím určeným pro analýzu, expresi a popis změn v genomu, mapování a klonování genů. • Porozumět základním metodickým přístupům používaným v současné biomedicine a diagnostice.
Syllabus (in Czech)
  • 1. Chemická struktura nukleových kyselin, transkripce a její regulace o prokaryot (sigma factor, LAC operon, aktivátory a represory) a eukaryot (zesilovače transkripce, epigenetika), translace a její regulace u prokaryot a eukaryot. 2. Modelové organismy využívané v biotechnologii – bakterie (E. coli), kvasinky (Pichia, Saccharomyces) a houby (Penicillium), Caenorhabditis elegans (háďátko), Drosophila melanogaster, Danio rerio (Dánio pruhované), myš domácí, živočišné buněčné kultury, Arabidopsis thaliana (Huseníček rolní), viry (bakteriofágy, retroviry). Replikace DNA u eukaryot a prokaryot, opravné procesy, in-vitro syntéza DNA (PCR, reverzní transkripce). 3. Základní technologie rekombinantní DNA - enzymy, vektory, metody transformace, konstrukce genových knihoven. Techniky pro editaci genomu (ZFNs, TALENs, CRISPR). 4. Rekombinantní proteiny – exprese proteinů v bakteriích (klonovací strategie, použití kodónů, omezení toxických efektů v důsledku nadprodukce, zvýšení stability a sekrece, glykosylace), exprese proteinů v eukaryontníc buňkách (kvasinky, hmyzí buňky, savčí buňky), výhody a nevýhody jednotlivých epresních sustémů 5. Genomika a genová exprese – techniky mapování genů, nekódující části genomu, bioinformatické nástroje, farmakogenetika, DNA mikroarrays, RNA-seq techniky, metagenomika, epigenetika. 6. Technologie založené na RNA – rozdělení RNA, význam ne-kódujících RNA, antisense RNA a umlčování genů, ribozymy 7. Technologie v imunologii – protilátky (struktura, funkce), cílený návrh protilátek, monoklonální protilátky, ELISA, vakcíny (tvorba a výroba, identifikace potenciálních nových antigen, DNA vakcíny) 8. Transgenní rostliny - tkáňové kultury, genetické úpravy rostlin (Ti plasmid), funkční genomika, biotechnologické aplikace. Transgenní zvířata – techniky tvorby, metody kontroly exprese transgenu, aplikace RNA-technologií, příklady transgenních zířat. 9. Genová terapie – vrozené defekty u vyšších organismů, identifikace vadných genů, obecný princip genové terapie, genová terapie pomocí retrovirů a adenovirů, agresivní genová terapie, využití RNA v rámci terapie, cílená editace genů. 10. Nanotechnologie – nanočástice, kvantové tečky, DNA origami.
Teaching methods
The course is presented in the form of an explanation of PowerPoints slides based on textbooks, monographs and articles. The lectures are presented, explained and supplemented by a teacher's commentary during the lecture. The templates are also available in IS MUNI.
Assessment methods
The exam is written and oral. Within the written part, students will answer an on-line test in IS MUNI consisting of 25 questions covering particular thematic areas of the course. During the oral part, students demonstrate the ability to apply the acquired knowledge on specific examples. To pass the exam, at least 70% of the points must be obtained. The duration of the written test is 20 minutes and the exam of one student is about 15 minutes.
Language of instruction
Czech
Further Comments
Study Materials
The course is taught annually.
Listed among pre-requisites of other courses
The course is also listed under the following terms Autumn 2019, autumn 2021, Autumn 2022, Autumn 2023, Autumn 2024.
  • Enrolment Statistics (Autumn 2020, recent)
  • Permalink: https://is.muni.cz/course/sci/autumn2020/C7875