Předměty

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)

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

Doporučený software:
PyMOL http://www.pymol.org/

On-line zdroje:
http://www.umass.edu/molvis/workshop/
http://www.proteopedia.org/
https://fold.it

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

Software:
PyMOL http://www.pymol.org/

On-line sources:
http://www.umass.edu/molvis/workshop/
http://www.proteopedia.org/
https://fold.it

Poslední úprava: Fišer Radovan, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)

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)

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)