Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu:
ne
Stav předmětu:
vyučován
Jazyk výuky:
čeština
Úroveň:
základní
Vysvětlení:
Přihlašovací údaje do Moodle se dozvíte na první přednášce.Pokud bude výuka probíhat online, bude využit systém Zoomhttps://cuni-cz.zoom.us/j/97168520616
Přednáška se zaměřuje na konformaci informačních biopolymerů (proteinů a nukleových kyselin) včetně konformačního a sekvenčního polymorfizmu DNA, anomálií ve struktuře molekul a modifikací a topologie DNA. Popisuje vlastnosti biopolymerů, které jsou důležité pro jejich funkci, identifikaci, stanovení koncentrace, separaci, izolaci, sekvenování, denaturaci, reasociaci, degradaci, modifikaci a sledování jejich vzájemných interakcí. Dále jsou popsány některé separační a analytické metody důležité pro genové inženýrství, genomiku, transkriptomiku a proteomiku. Přednáška navazuje na Molekulární biologii a je doplňkem Genového inženýrství. Výuka bude probíhat prezenčně/distančně dle aktuálně platných nařízení. Každopádně budou sdíleny nahrávky (starších) přednášek. Odkaz pro případnou distanční výuku bude rozeslán zapsaným studentům mailem.
Poslední úprava: Fišer Radovan, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
The lecture (in Czech) is focused
(a) on description of molecular structures of biopolymers (proteins and nucleic acids) and their subunits, including conformational polymorphism, polymorphism of sequences, special structures and topology of nucleic acids,
(b) properties of biopolymers, which are important for their function, determination of their concentration, isolation, separation, sequencing, denaturation, reassociation, degradation, modification and analysis and
(c) basic methods exploited for separation and analysis of biopolymers especially those which are important in connection with genetic engineering - techniques.
The lecture is an extension of the lecture "Molecular biology" and complementary to "Genetic engineering". Moodle and PyMOL tools are used during the course.
Poslední úprava: Fišer Radovan, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
Literatura -
Materiály k předmětu budou aktualizovány v prostředí Moodle https://dl2.cuni.cz/
Studenti budou mít k dispozici nahrávky přednášek.
Základní literatura: Voet P. a Voet J.G. (překlad Kotyk et al 1994) Biochemie, nakladatelství AVČR ACADEMIA, Praha (Vybrané kapitoly týkající se NA+proteinů a jejich stavebních jednotek)
Vondrejs et al. Genové inženýrství I. II. III. IV. (Vybrané kapitoly týkající se metod pro separaci a analýzu NA+ proteinů založených na vlastnostech biopolymerů)
Doplňující literatura: Vacík a kol. : Přehled středoškolské chemie SPN 1999 str. 64-106
Poslední úprava: Fišer Radovan, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
The course materials will be updated in the moodle environment https://dl2.cuni.cz/
Students will have recordings of lectures available.
Literature (in Czech): Voet P. a Voet J.G. (překlad Kotyk et al 1994) Biochemie, nakladatelství AVČR ACADEMIA, Praha (Vybrané kapitoly týkající se NA+proteinů a jejich stavebních jednotek)
Vondrejs et al. Genové inženýrství I. II. III. IV. (Vybrané kapitoly týkající se metod pro separaci a analýzu NA+ proteinů založených na vlastnostech biopolymerů)
Vacík a kol. : Přehled středoškolské chemie SPN 1999 str. 64-106
Poslední úprava: Fišer Radovan, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
Požadavky ke zkoušce -
Průběžné testy
Během cvičení se vyplňují online celkem 3 průběžné testy (A, B, C), jejichž výsledky se projeví na výsledné známce.
Rozpis výuky:
01 19.02.2025 -- 26.02.2025 << výuka zrušena !! 02 05.03.2025 03 12.03.2025 04 19.03.2025 odpoledne TEST A (místo cvičení) 05 26.03.2025 06 02.04.2025 07 09.04.2025 odpoledne TEST B (místo cvičení) 08 16.04.2025 09 23.04.2025 10 30.04.2025 odpoledne TEST C (místo cvičení) 11 07.05.2025 12 14.05.2025 13 21.05.2023 asi předtermín zkoušky (bude upřesněno)
Student má povinnost absolvovat alespoň jeden průběžný test! Na výsledku průběžného testu "nezáleží", alespoň jedna účast je však povinná.
Průběžné testy online proběhnou vždy od 13:10. Jiné náhradní termíny pro průběžné testy nejsou možné. Výsledné známky "výborně" lze dosáhnout i bez průběžných testů. Průběžný test má stejnou strukturu, jako zkouška. Jen probíhá výhradně online.
Zkouška se koná formou testu z následujích dvou částí:
1) V online části zkoušky bude zadána jednoduchá práce s modely ve formátu PDB (program PyMOL, prostředí Moodle).
2) V prezenční části zkoušky se bude vyplňovat test z následujících témat:
Vzorce, názvy a zkratky podjednotek a prekurzorů nukleových kyselin odvozených od majoritních bází. Prostorové uspořádání a vlastnosti těchto struktur, keto-enol, amino-imino tautomery, číslování atomů a značení torzních úhlů, analogy bází, mutabilita, hydratace, vodíkové můstky, Watson-Crickovy páry bází. Kódované aminokyseliny - názvy, třípísmenové zkratky, strukturní vzorce, disociace a asociace, přibližné hodnoty pKa skupin a jejich názvy, kyselé, bázické neutrální aminokyseliny, polární a nepolární, aromatické, obsahující S, -OH a různé další skupiny. Chiralita, vodíkové můstky a hydratace, peptidická a isopeptidická vazba, mesomerie. Základní pojmy, vzorce a drobné úlohy k řešení okolo struktury a vlastností biopolymerů, metody pro analýzu a separaci biopolymerů.
Načasování této hybridní zkoušky (například): 9:00-9:45 hod [část 1] online,přestávka,10:15-11:00 hod [část 2] v posluchárně.
Na známce se projeví následující výsledky:
A = 1. průběžný test -> max. 7 bodů B = 2. průběžný test -> max. 7 bodů C = 3. průběžný test -> max. 7 bodů Z = Výsledek zkoušky -> 0 - 100 bodů
Pokud je Z > 60, pak platí: Součet bodů X = A+B+C+Z
Pokud je Z < 60, pak platí: Součet bodů X = Z
Známky:
X > 90 => známka 1 X ∊ (75-90) => známka 2 X ∊ (60-75) => známka 3 X < 60 => neprospěl
Znamená to tedy, že kdo neprojde testem při zkoušce (X<60), průběžné testy mu nepomohou. Ostatním se může zlepšit známka vlivem průběžných testů.
Cvičení
Účast na cvičení není povinná, s výjimkou vyplnění alespoň jednoho průběžného testu. Výuka je doplněna úlohami zadávanými během cvičení v prostředí Moodle. Řešení těchto úloh (mimo testy) není nutné, ale je vhodné. Některé otázky u zkoušky budou na úlohy z Moodlu přímo navazovat.
Poslední úprava: Fišer Radovan, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
Please note, the lectures are given in Czech language only. The exam takes the form of a test on the following topics:
1) Formulas, names and abbreviations of subunits and precursors of nucleic acids derived from major bases (+ pseudouridine, dideoxyNTP). Spatial arrangement and properties of these structures, keto-enol, amino-imino tautomers, atom numbering and torsion angle marking, base analogs, mutability, hydration, hydrogen bridges, Watson-Crick base pairs.
2) Coded amino acids-names, three-letter abbreviations, dissociation and association patterns, approximate values of pKa groups and their names, acidic, basic neutral amino acids, polar and non-polar, aromatic, containing S, -OH and various other groups. Chirality, hydrogen bridges and hydration, peptide and isopeptide bond- mesomerism.
3) Basic concepts, formulas and small tasks to solve around the structure and properties of biopolymers.
4) Small tasks about using and applying methods for analysis and separation of biopolymers.
A total of 3 optional tests are written during the exercises, the results of which are reflected in the final grade.
There are no substitute dates for ongoing tests. The resulting mark "excellent" can be achieved even without continuous tests. The tutorial is supplemented by tasks assigned in the Moodle environment. Solving these tasks is not necessary, but is appropriate. Some exam questions will follow up on the Moodle tasks.
The result will show the following results:
A = 1st optional test -> max. 7 points B = 2nd optional test -> max. 7 points C = 3rd optional test -> max. 7 points Z = Test result -> 0 - 100 points
If Z is> 60, then: The sum of points X = A + B + C + Z
If Z <60, then: The sum of points X = Z
Marking: X> 90 => grade 1 X ∊ (75-90) => grade 2 X ∊ (60-75) => grade 3 X <60 => failed
This means that who does not pass the test will not help him / her. Others may improve grades due to optional tests.
Poslední úprava: Fišer Radovan, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
Sylabus -
Přednáška bude nahrávána vyučujícím (zvuk + promítaný obraz). Tyto materiály budou přístupné on-line. Případně budou sdílené starší nahrávky.
TÉMATA:
Struktura a vlastnosti DNA, RNA a jejich stavebních podjednotek
Konformační polymorfismus, sekvenční polymorfismus, strukturní anomálie a topologie DNA Elektronová mikroskopie nukleových kyselin Denaturace a reasociační analýza nukleových kyselin, reasociační sondy a matrice (microarrays)
Struktura a vlastnosti proteinů a jejich podjednotek
Sanovení molární hmotnosti proteinových molekul Hmotnostní spektrometrie proteinů
Přehled separačních a purifikačních technik
Sedimentační analýza biopolymerů, metoda pohyblivého rozhraní, diferenciální, izokinetická a izopyknická centrifugace Elektroforetická analýza a separace biopolymerů včetně pulzní elektroforézy Chromatografie
Stanovení koncentrace informačních biopolymerů (spektrofotometrie, fluorimetrie a kolorimetrie)
Detaily kvantitativní polymerázové řetězové reakce (Real-time PCR neboli qPCR)
Sekvenování DNA, RNA a proteinů
Určování struktury a interakcí DNA, RNA a proteinů (základy využítí MS, NMR, RTG-difrakce)
Metody sledování genové exprese, resp. zastoupení různých RNA nebo proteinů v biologických objektech
Velká část praktických cvičení využívá program PyMOL. Je vhodné nosit s sebou na cvičení vlastní notebook (vyučující ohlásí předem, kdy to [ne]bude potřeba).
Poslední úprava: Fišer Radovan, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
Please note, the lectures are given in Czech language only.
The lecture will be recorded by the teacher (sound + projected image). These materials will be accessible online.
TOPICS:
Structure and properties of DNA, RNA and their subunits
Conformational polymorphism, sequence polymorphism, structural anomalies and DNA topology Electron microscopy of nucleic acids Denaturation and reassociation analysis of nucleic acids, reassociation probes and matrices (microarrays)
Structure and properties of proteins and their subunits
Determination of molar mass of protein molecules Protein mass spectrometry
Overview of separation and purification techniques
Sedimentation analysis of biopolymers, moving interface method, differential, isokinetic and isopycnic centrifugation Electrophoretic analysis and separation of biopolymers including pulse electrophoresis Chromatography
Determination of concentration of information biopolymers (spectrophotometry, fluorimetry and colorimetry)
DNA, RNA and protein sequencing
Details of quantitative polymerase chain reaction (Real-time PCR or qPCR)
Determination of structure and interactions of DNA, RNA and proteins (basics of MS, NMR, X-ray diffraction)
Methods of monitoring gene expression, resp. representation of various RNAs or proteins in biological objects
Much of the practical exercises use PyMOL software. It is advisable to carry your own notebook with you (the teacher announces in advance when it is needed).
Poslední úprava: Fišer Radovan, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
Výsledky učení
Po úspěšném absolvování předmětu student dokáže:
vysvětlit vztah mezi chemickou stavbou, prostorovou konformací a biologickou funkcí informačních biopolymerů, zejména DNA, RNA a proteinů,
popsat detailně strukturu a vlastnosti nukleových kyselin a jejich stavebních podjednotek, včetně dusíkatých bází, cukrů a fosfátových skupin, jejich názvosloví, zkratek a chemických vzorců,
vysvětlit konformační a sekvenční polymorfismus DNA, význam tautomerie bází, mutability, hydratace, vodíkových můstků a stacking interakcí,
charakterizovat strukturní anomálie nukleových kyselin, chemické modifikace bází a topologii DNA (nadšroubovice, uzly, katenany) a objasnit jejich biologický význam,
popsat rozdíly mezi hlavními konformacemi nukleových kyselin (A-, B- a Z-forma) a jejich výskyt v biologických systémech,
vysvětlit principy denaturace a reasociace nukleových kyselin a jejich využití v hybridizačních metodách,
popsat strukturu proteinů na úrovni primární, sekundární, terciární a kvartérní struktury,
vysvětlit roli vlastností peptidové vazby, chirality, dihedrálních úhlů a vodíkových můstků na tvorbu sekundárních struktur,
charakterizovat proteinogenní aminokyseliny z hlediska struktury, polarity, náboje, pKa funkčních skupin, jejich posttranslačních modifikací a jejich úlohy ve struktuře a funkci proteinů,
vysvětlit principy stanovení molární hmotnosti proteinů a základní využití hmotnostní spektrometrie v proteomice,
popsat a porovnat základní separační a purifikační techniky biopolymerů, zejména sedimentační analýzu, diferenciální, izokinetickou a izopyknickou centrifugaci, elektroforézu (denaturační a nativní) a chromatografické metody,
vysvětlit principy spektrofotometrického, fluorimetrického a kolorimetrického stanovení koncentrace nukleových kyselin a proteinů a interpretovat získaná data,
popsat princip kvantitativní polymerázové řetězové reakce (qPCR) a její využití při analýze genové exprese,
shrnout základní metody sekvenování DNA, RNA a proteinů a porovnat jejich možnosti, omezení a typické aplikace (historické, standardně rozšířené a moderní metody),
vysvětlit principy určování struktury a interakcí biomolekul pomocí hmotnostní spektrometrie, NMR a RTG-difrakce,
prakticky pracovat s prostorovými modely biomolekul ve formátu PDB, využívat program PyMOL k jejich vizualizaci a interpretovat základní strukturní znaky, rozlišit bezpečně jednotlivé typy makromolekula a jejich podjednotek, rozpoznat základní konformace informačních makromolekul,
aplikovat teoretické znalosti při řešení úloh zaměřených na strukturu, vlastnosti, analýzu, separaci a interakce biopolymerů,
správně interpretovat testové a praktické úlohy kombinující chemické, fyzikální a biologické aspekty struktury a funkce informačních biopolymerů.
Poslední úprava: Fišer Radovan, doc. RNDr., Ph.D. (16.01.2026)
