Přednáška je zaměřena na základní mechanismy a principy molekulární biologie s přihlédnutím k potřebám posluchačů učitelského studia. Hlavní část přednášky je věnována jednak uchovávání a kopírováni genetické informace v buňce a jednak projevu a regulaci genů. Kromě toho zahrnuje přednáška i úvod do základních metod molekulární biologie.
Poslední úprava: Kuthan Martin, Mgr., Ph.D. (24.10.2019)
The lecture is focused on the basic mechanisms and principles of molecular biology with regard to the needs of students in teacher education. The main part of the lecture is devoted to the storage and copying of genetic information in the cell and to the expression and regulation of genes. In addition, the lecture includes an introduction to basic methods of molecular biology.
Poslední úprava: Kuthan Martin, Mgr., Ph.D. (24.10.2019)
Literatura -
Alberts et al., Základy buněčné biologie: Úvod do molekulární biologie buňky. Espero Publishing, 2005 (český překlad)
Alberts et al., Molecular biology of the cell, Garland Science, 2002
Lodish et al., Molecular cell biology, Freeman 2000
Watson et al., Molecular Biology of the Gene, Pearson, 2004
Watson et al., Rekombinantní DNA : krátký kurs, Academia, 1988
Poslední úprava: Kuthan Martin, Mgr., Ph.D. (29.04.2008)
Alberts et al., Základy buněčné biologie: Úvod do molekulární biologie buňky. Espero Publishing, 2005 (český překlad) Alberts et al., Molecular biology of the cell, Garland Science, 2002 Lodish et al., Molecular cell biology, Freeman 2000 Watson et al., Molecular Biology of the Gene, Pearson, 2004 Watson et al., Rekombinantní DNA : krátký kurs, Academia, 1988
Poslední úprava: Kuthan Martin, Mgr., Ph.D. (24.10.2019)
Požadavky ke zkoušce -
Zkouška je písemná a obsahově odpovídá přednášené látce a materiálům, které jsou studentům k dispozici. Písemný test je složen z několika typů otázek (vysvětlení pojmů, multiple choice a volné odpovědi na zadané otázky).
Akademický rok 2020/2021:
V době protiepidemických opatření probíhá výuka hybridně. Materiály a další info dostupné prostřednictvím systému Moodle.
Poslední úprava: Kuthan Martin, Mgr., Ph.D. (09.10.2020)
Zkouška je písemná a obsahově odpovídá přednášené látce a materiálům, které jsou studentům k dispozici. Písemný test je složen z několika typů otázek (vysvětlení pojmů, multiple choice a volné odpovědi na zadané otázky).
Poslední úprava: Kuthan Martin, Mgr., Ph.D. (30.10.2019)
Sylabus -
Struktura a funkce biomakromolekul stavební bloky a chemické vazby v DNA, RNA a proteinech, význam slabých interakcí pro strukturu makromolekul, význam energeticky bohatých sloučenin
Genetická informace molekulární podstata dědičnosti, současná představa o genech, struktura a funkce DNA a RNA. Tok informací v biologických systémech ? centrální dogma molekulární biologie
Chromosomy v buňkách chromosomální DNA, struktura a funkce chromosomů, chromatinu a nukleosomů, funkce centromer a telomer, organelové genomy
Kopírování genetické informace replikace DNA, replikace chromosomů a mimochromosomálních DNA, replikace konců lineárních chromosomů
Rekombinace a mobilní genetické elementy úloha homologií rekombinace, genetické důsledky rekombinačních procesů, mechanismy homologní a místně specifické rekombinace, mobilní DNA ? transpozony, retroposony, retroviry, biologická role místně specifické rekombinace
Mutace a oprava poškozené DNA fyziologické a nefyziologické modifikace DNA, mutace - příčiny a důsledky poškození DNA, mechanismus reparačních procesů, možnosti oprav poškozené DNA a oprava chyb vzniklých při replikaci DNA
Projev genetické informace mechanismy transkripce u prokaryot a eukaryot, úpravy RNA, struktura a funkce tRNA
Sestřih RNA sestřihové mechanismy, ribozymy, editování RNA, RNA svět
Syntéza proteinů prokaryotická a eukaryotická translace, genetický kód, chaperony a terciární struktura proteinů, posttranslační modifikace proteinů a úloha endoplasmatického retikula a Golgiho aparátu, degradace proteinů
Regulace genů základní principy regulace genové exprese, aktivátory a represory transkripce, regulace prokaryotické a eukaryotické iniciace transkripce, atenuace, regulace úprav mRNA, změny ve struktuře chromatinu a umlčování genů, regulace iniciace translace, regulace stability proteinů, regulace genů důležitých pro vývoj
Využití molekulární biologie a technik genového inženýrství klonování DNA, sekvenace DNA a genomové projekty, geneticky modifikované organismy, genetické testy, genová terapie
Poslední úprava: Kuthan Martin, Mgr., Ph.D. (24.10.2019)
Structure and function of biomacromolecules
building blocks and chemical bonds in DNA, RNA and proteins, the importance of weak interactions for the structure of macromolecules, the importance of energy-rich compounds
Genetic information
molecular basis of heredity, current concept of genes, structure and function of DNA and RNA. Information flow in biological systems? central dogma of molecular biology
Chromosomes in cells
chromosomal DNA, structure and function of chromosomes, chromatin and nucleosomes, centromere and telomeric functions, organelle genomes
Copying genetic information
DNA replication, chromosome and extra-chromosomal DNA replication, linear chromosome end replication
Recombination and mobile genetic elements
role of recombination homologies, genetic consequences of recombination processes, mechanisms of homologous and site-specific recombination, mobile DNA? transposons, retroposons, retroviruses, biological role of site-specific recombination
Mutation and repair of damaged DNA
physiological and non-physiological modifications of DNA, mutations - causes and consequences of DNA damage, mechanism of repair processes, possibilities of repairing damaged DNA and repairing errors caused by DNA replication
Manifestation of genetic information
mechanisms of transcription in prokaryotes and eukaryotes, RNA processing, structure and function of tRNA
RNA splicing
splicing mechanisms, ribozymes, RNA editing, RNA world
Protein synthesis
prokaryotic and eukaryotic translation, genetic code, chaperones and tertiary structure of proteins, posttranslational modification of proteins and role of endoplasmic reticulum and Golgi apparatus, protein degradation
Regulation of genes
basic principles of gene expression regulation, transcription activators and repressors, regulation of prokaryotic and eukaryotic initiation of transcription, attenuation, regulation of mRNA modifications, changes in chromatin structure and gene silencing, regulation of translation initiation, regulation of protein stability, regulation of genes important for development
Application of molecular biology and genetic engineering techniques
DNA cloning, DNA sequencing and genomic projects, genetically modified organisms, genetic tests, gene therapy
Poslední úprava: Kuthan Martin, Mgr., Ph.D. (30.10.2019)
Výsledky učení -
Po úspěšném absolvování předmětu student:
definuje základní pojmy molekulární biologie a vymezuje jejich význam pro biologické vědy a výuku biologie,
vyjmenuje a popíše strukturu a funkci základních biomakromolekul (DNA, RNA, proteinů) a vysvětlí význam chemických vazeb a slabých interakcí pro jejich strukturu a funkci,
identifikuje stavební bloky nukleových kyselin a proteinů a uvede příklady energeticky bohatých sloučenin v buňce,
vysvětlí molekulární podstatu dědičnosti a interpretuje současnou představu o genu,
popíše strukturu a funkci DNA a RNA a vysvětlí tok genetické informace v biologických systémech v souladu s centrálním dogmatem molekulární biologie,
charakterizuje strukturu chromosomů, chromatinu a nukleosomů a vysvětlí funkci centromer, telomer a organelových genomů,
popíše a seřadí do logických posloupností jednotlivé kroky replikace DNA a vysvětlí rozdíly mezi replikací chromosomální a mimochromosomální DNA,
vysvětlí mechanismy replikace konců lineárních chromosomů a uvede jejich biologický význam,
rozlišuje fyziologické a nefyziologické modifikace DNA a analyzuje příčiny a následky mutací,
popíše mechanismy oprav poškozené DNA a zhodnotí význam reparačních procesů pro stabilitu genomu,
porovná mechanismy transkripce u bakterií a eukaryot a vysvětlí význam úprav RNA,
popíše strukturu a funkci tRNA a její roli v syntéze proteinů,
vysvětlí sestřih RNA a význam ribozymů,
popíše proces translace u bakterií a eukaryot, vysvětlí princip genetického kódu a uvede vztahy mezi strukturou a funkcí proteinů,
vysvětlí roli chaperonů, posttranslačních modifikací a degradace proteinů,
popíše a porovná základní principy regulace genové exprese u bakterií a eukaryot,
analyzuje mechanismy regulace transkripce, translace, stability mRNA a proteinů a změn struktury chromatinu,
vyjmenuje základní metody molekulární biologie a genového inženýrství a popíše jejich principy,
uvede příklady využití klonování DNA, sekvenace, genetických testů, geneticky modifikovaných organismů a genové terapie,
zhodnotí přínosy a rizika využití molekulární biologie a genetických technologií z odborného i vzdělávacího hlediska a zdůvodní jejich význam pro výuku biologie na školách.
Poslední úprava: Kuthan Martin, Mgr., Ph.D. (23.01.2026)
After successfully completing the course, students will:
define the basic concepts of molecular biology and explain their significance for the biological sciences and biology education,
list and describe the structure and function of basic biomacromolecules (DNA, RNA, proteins) and explain the significance of chemical bonds and weak interactions for their structure and function,
identify the building blocks of nucleic acids and proteins and give examples of energy-rich compounds in the cell,
explain the molecular basis of heredity and interpret the current concept of the gene,
describe the structure and function of DNA and RNA and explain the flow of genetic information in biological systems in accordance with the central dogma of molecular biology,
characterize the structure of chromosomes, chromatin, and nucleosomes and explain the function of centromeres, telomeres and organelle genomes,
describe and arrange the individual steps of DNA replication into a logical sequence and explain the differences between chromosomal and extrachromosomal DNA replication,
explain the mechanisms of replication of the ends of linear chromosomes and state their biological significance,
distinguish between physiological and non-physiological DNA modifications and analyze the causes and consequences of mutations,
describe the mechanisms of damaged DNA repair and evaluate the importance of repair processes for genome stability,
compare the mechanisms of transcription in bacteria and eukaryotes and explain the importance of RNA modifications,
describe the structure and function of tRNA and its role in protein synthesis,
explain RNA splicing and the importance of ribozymes,
describe the process of translation in bacteria and eukaryotes, explain the principle of the genetic code and describe the relationships between the structure and function of proteins,
explain the role of chaperones, post-translational modifications, and protein degradation,
describe and compare the basic principles of gene expression regulation in bacteria and eukaryotes,
analyze the mechanisms of regulation of transcription, translation, mRNA and protein stability, and chromatin structure changes,
list the basic methods of molecular biology and genetic engineering and describe their principles,
give examples of the use of DNA cloning, sequencing, genetic testing, genetically modified organisms, and gene therapy,
evaluate the benefits and risks of using molecular biology and genetic technologies from a professional and educational perspective, and justify their importance for teaching biology in schools.
Poslední úprava: Kuthan Martin, Mgr., Ph.D. (23.01.2026)
