Sodobne biotehnološke metode

Opis predmeta

Proteini: Čiščenje: viri proteinov; homogenizacija; centrifugiranje; ultrafiltracija; dializa; principi različnih vrst tekočinske kromatografije (gelska, hidrofobna, ionska, afinitetna …) in načini njihove izvedbe (klasična, FPLC, HPLC …); elektroforetske metode (nativna in NaDS PAGE, izoelektrično fokusiranje, prenos Western); izolacija membranskih proteinov (detergenti …). Metode za detekcijo, kvantifikacijo in karakterizacijo proteinov: v raztopinah, gelih, bioloških membranah in na sintetičnih membranah (imunološke, radioizotopske in spektroskopske metode, barvila). Strukturna karakterizacija proteinov: določanje aminokislinske sestave in zaporedja, post-translacijskih modifikacij. Proteomika: 2D PAGE; masna spektrometrija, tehnologija MudPIT.

Nukleinske kisline (NK): Izolacija in čiščenje (biološki viri/tkiva – shranjevanje in homogeniziranje; varnostni ukrepi; obarjanje in centrifugiranje NK; elektroforezne metode in izolacija NK; kromatografske metode; subtrakcija). Izdelava genske knjižnice/banke (restrikcijski encimi, fragmentiranje DNA, delna restrikcija, metoda PCR in njene izvedenke; vektorji za prenos DNA, vnos in kloniranje DNA v različnih gostiteljskih celicah, selekcija rekombinantnih klonov; genomske in cDNA knjižnice). Preiskava genskih knjižnic (gensko-specifične sonde, hibridizacija kolonij/plakov, ekspresijske knjižnice; RFLP, pozicijsko kloniranje, sprehod/skok po kromosomu). Določanje nukleotidnega zaporedja (metoda po Sangerju, po-genomski pristopi – avtomatizacija). Karakterizacija NK (restrikcijska analiza, prenosa Southern in Northern; iskanje podobnosti nukleotidnih zaporedij; analiza genskih mutacij in polimorfizmov). Mutageneza (naključna in usmerjena/mestno-specifična mutageneza; proteinsko inženirstvo). Izražanje tujih genov (fuzijski proteini, sekrecija; analiza mRNA, RT-PCR; hibridizacija in situ, FISH; »DNA-prstni odtis«; kvasni dvohibridni sistem; diferenčne metode, fagni prikaz, qPCR, DNA mikromreže (bio-čipi)). Transgeneza pri evkariontih (opis metod; utišanje genov). Preurejanje genomov (CRISPR/Cas, gensko zdravljenje, imunonoterapija/CAP-T). Analiza genomov (kartiranje, določanje nukleotidnih zaporedij, primerjalna genomika; transkriptomika). Bioinformatika, podatkovne baze in Internet.

Predmet učimo na programih

Cilji in kompetence

Temeljni izobraževalni cilj je seznanitev študentov z metodami in tehnikami sodobne biokemije in molekularne biologije s posebnim poudarkom na tistih, ki se uporabljajo v tako imenovani 'sodobni biotehnologiji'. Predmet usmerja študenta k samostojnemu teoretičnemu (analiza literature, reševanje problemo, sinteza zaključkov, sposobnost reševanja problemov) in eksperimentalnemu delu (organiziranje in načrtovanje dela).

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, vodene diskusija, problemsko-zasnovano učenje, demonstracije v laboratoriju, konzultacije.

Predvideni študijski rezultati

Študent spozna ali poglobi znanje o metodah in tehnikah analize proteinov in nukleinskih kislin. Predmet usmerja študenta k uporabi pridobljenega znanja v temeljnih ali aplikativnih raziskavah na področju njegovega raziskovalnega ali razvojnega dela. Usmerja ga k samostojnemu načrtovanju analitskih postopkov, reševanju problemov z organiziranjem in načrtovanjem eksperimentalnega dela.

Temeljni viri in literatura

WILLSON, K., WALKER, J. (Eds.), 2005. Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology; 6th Edition. Cambridge University Press, Cambridge (U.K.), 783 str., ISBN 0-521-82889-9.

S. B. Primrose and R. M. Twyman (2006): Principles of Gene Manipulation and Genomics; 7th Edition. Blackwell Publishing, Malden (U.S.A.), Oxford (U.K.), Carlton (Austr.), 390 str., ISBN: 1-4051-3544-1.

Zapiski predavanj, revijalni članki s področja, tekoča periodika, druga učna gradiva.