diplomski studij Istraživanje i razvoj i lijekova diplomski studij Biotehnologija u medicini Web stranica predmeta:

Transcription

1 Sveučilište u Rijeci Rijeka Akademska godina 016/17. METODE U DNA TEHNOLOGIJAMA Studiji: diplomski studij Istraživanje i razvoj i lijekova diplomski studij Biotehnologija u medicini Broj predmeta: IRL 10 Web stranica predmeta: ECTS bodovi: 5 Nastavno opterećenje/sati: 50 sati (10 P + 14 S + 6 V) Nositeljica predmeta: doc.dr.sc. Kristina Grabušić 8. kat, soba 808 Telefon: kristina.grabusic@biotech.uniri.hr Suradnici: dipl.ing. Sanja Dević Pavlić. kat Telefon: sanja.devic@biotech.uniri.hr Azemina Eminović, med.lab.ing.. kat Telefon: aeminovic@biotech.uniri.hr 1

2 OPIS PREDMETA Ovaj predmet će pružiti pregled DNA tehnologija počevši od osnova rekombinatne DNA tehnologije, uključujući kloniranje i sekvenciranje gena, pa do upotrebe metoda DNA u istraživanju izražaja i funkcije gena. Poseban naglasak će biti stavljen na integrani pristup gradivu: studenti će nastavno gradivo upoznati na predavanju, a potom će ga savladavati putem specijaliziranih softvera za rad s nukleinskim kiselina. Minimalno 4 domaće zadaće sastojat će se u rješavanju individualnih problema u analizi i kloniranju gena i odražavat će vrlo česte situacije u biomedicinnskom istraživanju. Većina softverski simuliranih manipulacija nukleinskim kiselinama bit će praćene samostalnim izvođenjem laboratorijskih vježbi. Povezivanje metoda u DNA tehnologijama s ciljevima istraživanje postići će se pomoću analiza aktualnih znanstvenih publikacija s primjenom DNA tehnologija. Ciljevi i očekivani ishodi predmeta Opće kompetencije koje će se razvijati na predmetu: A1, A, A3, A5, A7, A8, B1, B5, C1, C, C3, C4 (izvor: Tablica općih vještina Specifične kompetencije: Nakon položenog ispita iz ovog predmeta studenti će biti sposobni: 1. navesti i pravilno interpretirati osnovni princip i korake izvođenja tehnologije rekombinantne DNA;. pronaći sekvencu DNA u glavnim bazama podataka (Ensembl, PubMed); 3. uspoređivati sekvence DNA (pomoću Clustalw); 4. nabrojiti i opisati način djelovanja enzima za modifikaciju DNA; 5. razlikovati osnovne grupe DNA vektora, njihove karakteristike, ograničenja i primjene; 6. opisati osnovne načine i principe izolacije plazmidne i genomske DNA; 7. izvesti izolaciju plazmidne DNA iz bakterija te genomske DNA iz stanica i tkiva; 8. izvesti enzimske reakcije cijepanja i ligacije DNA; 9. izvesti elektroforezu DNA; 10. opisati osnovne načine unosa DNA u stanicu i selekcije stanica; 11. izvesti transformaciju bakterija toplinskim šokom; 1. navesti i opisati osnovne metode za sekvenciranje i mutagenezu DNA; 13. navesti i opisati osnovne metode za analizu transkripta i regulacije transkripcije; 14. navesti i opisati osnovne metode za utišavanje i pretjerani izražaj gena; 15. navesti i opisati osnovne sistemske analize gena; 16. izabrati i argumentirati prikladnu metodu za analizu DNA za postavljeni problem; 17. analizirati rezultate istraživanja temeljene na DNA metodama. Korelativnost i korespodentnost predmeta Preduvjeti za praćenje predmeta su položeni predmeti Biokemija, Stanična i molekularna biologija (ili predmeti s istim osnovnim sadržajem) i odslušani predmeti Medicinska mikrobiologija i Bioeseji u istraživanju lijekova (ili predmeti s istim osnovnim sadržajem).

3 Sadržaj predmeta Sadržaj predmeta obuhvaća 10 sati predavanja, 14 sati seminara i 6 sati vježbi (tablica 1). Tablica 1. Popis predavanja (P), seminara (S) i vježbi (V) s kratkim opisom i brojem sati. Nastava Naslov i kratki sadržaj Sati P1 Uvodno predavanje: pregled kolegija i obaveza studenata, definicija i važnost kloniranja 1 gena i analize DNA P Kloniranje gena: pregled postupaka za kloniranje, plazmidi za kloniranje, manipulacija 1 izolirane DNA (restrikcijski enzimi, modifikacijski enzimi, ligaza), transformacija i selekcija bakterija P3 Plazmidi za ekspresiju, rekombinantni proteini 1 P4 Istraživanje funkcije gena: pretjerani izražaj (overexpression), dominantno negativne 1 mutante, sirna, kratkoročni i dugoročni izražaj gena P5 Sekvenciranje, in vitro mutageneza, Southern blot, FISH 1 P6 Istraživanje transkripta gena (northern blot analiza, RT-PCR, chip) 1 P7 Istraživanje regulacije transkripcije (analiza kompleksa DNA i proteina, analiza kompleksa 1 kromatina i proteina, identifikacija kontrolnih elemenata pomoću reporterskih eseja) P8 Vrste i načini proizvodnje transgeničnih životinja P9 Repetitorij 1 S1 INFORMATIČKA UČIONICA: baze podataka - pronalazak sekvence gena X (Ensembl, PubMed) - analiza sekvence DNA i proteina (egzoni, introni, transkripti, proteini) - uspoređivanje mišje i humane sekvence gena i proteina X (ClustalW) - po uzoru na ovaj seminar izrađuje se domaća zadaća 1 S INFORMATIČKA UČIONICA: kloniranje izrada strategije i simulacija kloniranja gena X u pbs (dizajn početnica, simulacija cijepanja i ligacije, izbor restrikcijskih endonukleaza za analizu klonova) (kloniranje se izvodi na laboratorijskim vježbama V4-V8) - po uzoru na ovaj seminar izrađuje se domaća zadaća S3 INFORMATIČKA UČIONICA: kloniranje - analiza i usporedba vektora za kloniranje i ekspresiju - razrađivanje strategije i simulacija subkloniranja gena X iz bakterijskog u eukariotski ekspresijski vektor - po uzoru na ovaj seminar izrađuje se domaća zadaća 3 S4 Journal club I: demonstracija analize znanstvenoistraživačkog rada po uzoru na ovaj seminar izrađuje se domaća zadaća 5 S5 INFORMATIČKA UČIONICA: dizajn početnica - na primjeru gena X dizajnirat će se početnice za: 1) real-time PCR ; ) sintezu probe (PCR) za Southern blot; 3) sintezu probe za northern blot; 4) in vitro mutagenezu; - po uzoru na ovaj seminar izrađuje se domaća zadaća 4 S6 Journal Club : analiza znanstvenoistraživačkog rada 3 V0 Upoznavanje laboratorija i rada s opremom 0.5 V1 Izolacija genomske DNA iz stanica sisavaca 1.5 V Izolacija RNA V3 Sinteza cdna 1 V4 PCR V5 Izolacija plazmidne DNA iz bakterija metodom alkalne lize V6 Kloniranje - cijepanje i defosforilacija DNA 1 V7 Kloniranje gena - ligacija 1 V8 Kloniranje gena- transformacija bakterija toplinskim šokom V9 Kloniranje gena- nacjepljivanje izabranih klonova u tekući hranjivi medij 1 V10 Kloniranje gena- analiza klonova 3 V11 Real-time PCR: dizajn, izvođenje i analiza reakcije za apsolutnu i relativnu kvantifikaciju 3 nukleinskih kiselina V1 Transfekcija stanica sisavaca V13 Izražaj rekombinantnih proteina u bakterijama: ekspresijski sustav T7 4 3

4 Pristup učenju i proučavanju u predmetu Pristup učenju i proučavanju predmeta treba se temeljiti na razumijevanju i povezivanju gradiva, te uočavanju i rješavanju problema. Svi oblici nastave, uključujući i predavanja, bit će interakivni s velikim naglaskom na kritičkom i propitivačkom pristupu nastavnom gradivu. Aktivnosti studenata i ishodi učenja navedeni su u tablici. Tablica. Aktivnosti studenata i pripadajući ECTS i ocjenski bodovi, ishodi učenja i metode procjenjivanja. Aktivnost ECTSbodovi Ishodi učenja Aktivnost studenta Metoda procjenjivanja Maksimalni broj ocjenskih bodova Domaće zadaće Izvještaji iz laboratorijskih vježbi Kontinuirana provjera znanja 1,5 1-3, 5, 1, 13 5 pismenih radova s rješenjima problemskih zadataka. 0,5 4-11, pisanih protokola laboratorijskih vježbi od toga će pisana protokola biti zajedno bodovani. 1,5 1-5, 9, međuispit 8 ulaznih kolokvija za laboratorijske vježbe Bodovanje prema zadanim kriterijima Bodovanje prema zadanim kriterijima. Bodovanje prema zadanim kriterijima Završni ispit 1,5 1-5, 9, Rješavanje problemskih Bodovanje prema 30 zadataka na računalu. zadanim kriterijima UKUPNO (5x 5) 18 (1x 1,5) 7 (15 + 8x1,5) Način izvođenja nastave Nastava se odvija u turnusu od u obliku predavanja, laboratorijskih vježbi i seminara s rješavanjem problemskih zadataka, radom na računalu i analizom znanstvenoistraživačkih radova. Predviđeno vrijeme trajanja nastave je ukupno 3 tjedna. Predavanja, seminari i laboratorijske vježbe održavaju se u zgradi Sveučilišnih odjela,, prema rasporedu učionica u Tablici 5. Rezervacije prostorija je moguće vidjeti i na stranicama nakon što se odabere ustanova ( rezervacije pod Metode u DNA tehnologijama). Obaveze studenata/studentica Studenti su dužni redovito izvršavati obveze koje se odnose na pohađanje nastave, laboratorijske vježbe i kontinuiranu provjeru znanja (tablica ) prema sljedećim uputama: 1. izvođenje laboratorijskih vježbi Sve laboratorijske vježbe su obavezne, te nije predviđena njihova nadoknada. Studenti koji nisu položili Zaštitu na radu neće moći pristupiti laboratorijskim vježbama. Na laboratorijskim vježbama studenti se moraju pridržavati sigurnosnih mjera zaštite na radu, te je zabranjeno unošenje hrane i pića u laboratorij. Za rad u laboratoriju potrebno je nositi zaštitnu odjeću (bijela kuta sa dugim rukavima i dužinom do ispod kukova), prema potrebi zaštitne rukavice, duge hlače od tvrđeg materijala i zatvorenu obuću, inače će biti udaljeni iz laboratorija. Studenti/studentice s dugom kosom moraju prije izvođenja laboratorijske vježbe zavezati kosu. Pored toga je potrebno donijeti olovku, bilježnicu, kalkulator i protokol za vježbu. Tijekom vježbi obavezno je pažljivo praćenje uputa i izvođenje vježbi. Studenti koji ometaju izvođenje vježbi u vidu korištenja mobitela, nepraćenja nastave i neizvođenja pokusa bit će udaljeni s vježbi, dotična vježba bit će zabilježena kao neodrađena, a student zbog neizvođenja vježbe neće moći nastaviti praćenje predmeta.. izrada i predaja izvještaja iz laboratorijskih vježbi Cilj pisanja izvještaja iz laboratorijskih vježbi je povezivanje tekstualnog opisa protokola s postupcima i kemijskofizikalnim promjenama u mikroepruveti. Pismeni izvještaji laboratorijskih vježbi trebaju sadržavati rukom crtane skice pojedinih koraka i promjena u reakcijskoj epruveti, npr. razgradnja stanične stijenke bakterije ili odvajanje makromolekula prema topljivosti u različitim fazama otapala i slično. Sve crteže treba izraditi grafitnom olovkom i označiti kemijskom olovkom odgovarajućim naslovima i oznakama te ih smjestiti u preglednom i povezanom obliku na jednu A4 stranicu čistog bijelog papira, tj. predviđenog formata. 4

5 Obrasci za pisanje pismenih izvještaja dio su uputa za laboratorijske vježbe i bit će dostavljeni elektronskim putem. Njih treba isprintati i donijeti sa sobom na vježbe. Izvještaji iz vježbi mogu se pisati tijekom izvođenja vježbi i predaju se istog dana- točno vrijeme bit će navedeno na nastavi. Ocjenjuje se potpunost i urednost izvještaja. Izvještaji koji nisu dostavljeni u zadanom terminu morat će ispoštovati minimum potpunosti i urednosti, ali neće biti bodovani. Predaja svih izvještaja je preduvjet za pristupanje završnom testu. 3. izrada i predaja domaćih zadaća Domaće zadaće su pismena rješenja problemskih zadataka prema uzoru na problemske zadatke kakvi se rješavaju na seminarima (tablica 1). Domaće zadaće predaju se u elektronskom obliku. Imenovanje datoteka treba napraviti prema sljedećem obrascu: DZ_Nr_Prezime i ime studenta.doc., npr. DZ_01_Ivanić Ivana.doc, DZ_0_Marković Marko.doc. Studenti trebaju sve domaće zadaće vezane uz jedan zadatak skupiti u jednu zajedničku mapu (folder) i predati na USB-stiku prema predviđenim rokovima predaje. Folder treba imenovati prema sljedećem obrascu: DZ_01_ kontinuirana provjera znanja Kontinuiranu provjeru znanja čine: 1. ulazni kolokviji za laboratorijske vježbe: 8 ulaznih kolokvija. međuispit: 1 međuispit Vrednovanje obveza studenata/studentica Tijekom predmeta Metode u DNA tehnologijama student/studentica može prikupiti maksimalno 100 ocjenskih bodova (100%), od toga 70 bodova (70%) tijekom nastave i 30 bodova (30%) na završnom ispitu. Završni ispit se sastoji od pismenog testa koji se rješava za računalom. Kriterij ocjenjivanja sukladan je kriterijima dodiplomskog studija: A (5) %, B (4) 80-89,99%, C (3) 70 79,99%, D () 60 69,99%, E () 50 59,99%, F i FX (1). Raspodjela bodova prema vrsti aktivnosti prikazana je u tablici 3. Tablica 3. Bodovanje aktivnosti tijekom predmeta Metode u DNA tehnologijama Maksimalni broj ocjenskih bodova Učestalost i vrsta aktivnosti 1 8 pismenih kolokvija (K) (8x 1,5 ocjenskih bodova) pismenih izvještaja iz vježbi (1x 1,5 ocjenska boda) 5 5 domaćih zadaća (DZ): pismena rješenja problemskih zadataka Opis aktivnosti Ulazni kolokviji za laboratorijske vježbe: - 5 kratkih pitanja s ponuđenim odgovorima - trajanje kolokvija 5 minuta - gradivo iz materijala za pojedinu vježbu (1-3 A4 stranice) Pismeni izvještaj laboratorijskih vježbi: - crtanje i označavanje koraka protokola i promjena u reakcijskoj epruveti - jedna A4 stranica - pisanje za vrijeme izvođenja vježbe - predaja najkasnije pola sata nakon završetka vježbe Rješavanje problemskih zadataka uz primjenu slobodno dostupnih softvera i baza podataka. Predaja pismenih rješenja uz jasno naznačene i unaprijed zadane elemente (1-5 A4 stranica) - predviđeno vrijeme pisanja jedne domaće zadaće: do 3h 15 1 međuispit Pismeni test: - do 50 pitanja različitih tipova (mogući i problemski zadaci) - trajanje testa do sata - gradivo iz predavanja, seminara i vježbi - pisanje popravnog testa nije moguće Način bodovanja: rezultat - ocjenski bodovi 5 točnih odgovora 1,5 ocjenska boda 4 točna odgovora 1,0 ocjenska boda 3 točna odgovora 0,5 ocjenska boda 0- točna odgovora 0 bodova 1,5 ocjenska boda: potpun, precizan i pregledan izvještaj 1,0 ocjenski bod: manji nedostaci u sadržaju, preciznosti i preglednosti izvještaja 0,5 ocjenska boda: umjereni nedostaci u sadržaju, preciznosti i preglednosti izvještaja 0 ocjenskih bodova: veliki nedostaci u sadržaju, preciznosti i preglednosti ili izvještaj nije na vrijeme ili uopće predan (uključujući izostanak s vježbe kao razlog) 5 ocjenska boda: točna rješenja, potpun, precizan, pregledan i pravodobno predan izvještaj 4 ocjenskih bodova: većina točnih rješenja, manji nedostaci u sadržaju, preciznosti i preglednosti izvještaja 3 ocjenska boda: polovica točnih rješenja, veći nedostaci u sadržaju, preciznosti i preglednosti izvjeđtaja 1- ocjenski bod: većinom netočna rješenja, veliki nedostaci u sadržaju, preciznosti i preglednosti 0 ocjenskih bodova: rješenja nisu pravodobno predana uspješnost testa - ocjenski bodovi linearna raspodjela bodova za uspješnost na testu od 1-100% Uvjeti za pristupanje završnom testu: 1. skupljeno minimalno 50% bodova (50 bodova). predani svi pismeni izvještaji: - domaće zadaće do :00 - izvještaji iz laboratorijskih vježbi do : završni test Rješavanje zadataka na računalu. uspješnost testa - ocjenski bodovi linearna raspodjela ocjenskih bodova između 50,00 i 100% uspješnosti testa 5

6 Položeni međuispit i kolokviji iz vježbi te predane domaće zadaće vrijede za tekuću akademsku godinu. Ponovno pisanje kolokvija (međuispita) u vidu popravnog testa nije dozvoljeno. Studenti koji su tijekom nastave skupili: a) minimalno 50 ocjenskih bodova (50 %), odradili su sve vježbe i predali su prema zadanim kriterijima sve pismene izvještaje pristupaju završnom ispitu s pragom prolaznosti od 50%. b) od 40,00-49,99 ocjenskih bodova ocjenjuju se ocjenom FX (nedovoljan), imaju pravo izlaska na jedan popravni ispit uz preduvjet da su prethodno prema zadanim kriterijima predali sve pismene izvještaje. Popravni ispit se piše u istom terminu kad i završni test. Popravni ispit je pismeni test identičan završnom testu, ali s drukčijim bodovanjem: 100% uspješnosti na testu donosi 10 ocjenskih bodova (tablica 4). Maksimalna završna ocjena koju ti studenti mogu dobiti je E (). U suprotnom ponovno upisuju predmet. c) do 39,99 ocjenskih bodova ocjenjuju se ocjenom F i moraju ponovno upisati predmet. Tablica 4. Usporedba bodovanja na završnom i popravnom testu. Završni i popravni test na istom ispitnom roku su identični obrasci s pitanjima i odgovorima, no razlikuju se po maksimalnom broju ocjenskih bodova. Završni test Popravni test Broj i vrsta pitanja na istom ispitnom roku identični Maksimalni broj ocjenskih bodova (100% uspješnost na testu) Raspodjela bodova 100% uspješnost na testu 50% uspješnost na testu 10% uspješnost na testu 1% uspješnost na testu Prag prolaznosti 50 % uspješnosti testa nema ga Broj mogućih izlazaka na ispit 3 1 Kolegij Metode u DNA tehnologijama ima 4 završna ispitna roka od kojih student može izaći na 3 ispitna roka. Prvi ispitni rok je unutar turnusa, drugi 15 dana nakon turnusa, treći u ljetnim mjesecima a četvrti u rujnu. Ako student ne uspije u 3 roka položiti završni ispit upisuje ponovo kolegij i plaća troškove upisa po broju ECTS-a. Literatura 1. Gene Cloning and DNA Analysis, Terry Brown, John Wiley & Sons, Apr 19, Science pages, 6th edition. From Genes to Genomes: Concepts and Applications of DNA Technology, Jeremy W. Dale, Malcolm von Schantz, Nicholas Plant, John Wiley & Sons, Nov 8, Science pages, 3rd edition, Originalni znanstvenoistraživački radovi koji će biti navedeni na početku nastave. DODATNE INFORMACIJE O PREDMETU Kašnjenja studenta, ometanje nastave, konzumacija jela i pića tijekom nastave se ne toleriraju. Studenti moraju isključiti mobitele za vrijeme odvijanja nastave. Akademska čestitost Podrazumjeva se da će nastavnik poštivati Etički kodeks Sveučilišta u Rijeci, a studenti Etički kodeks za studente/studentice Sveučilišta u Rijeci. Došaptavanja i prepisivanja na pismenim i usmenim ispitivanjima bit će sankcionirana oduzimanjem svih bodova predviđenih za tu aktivnost, a kažnjeni će biti svi koji u došaptavanju i prepisivianju sudjeluju, tj. i osobe koje traže i osobe koje daju informacije. Oduzete bodove neće biti moguće nadoknaditi, te slijede sve posljedice prikladno broju stečenih bodova. Kontaktiranje s nastavnicima Kontakt će se ostvarivati preko sustava MudRi (materijali za nastavu, ocjene, rezultati testova, promjene u nastavi i sl.), e- mail porukama, i na konzultacijama poslije nastave. Sustavu MudRi pristupa se na sljedecoj adresi: Za prijavu je potreban elektronički identitet iz sustava AAI@EduHr odnosno prvo slovo imena.prezime@student.uniri.hr (Lozinka: ona koju ste dobili za ulazak na mail). Ako se student/ica nikada ne spoje na MudRi i ne prijave se u sustav nije moguće ostvariti kontakt i osigurati dostupnost materijala za predavanja. 6

7 Tablica 5. Raspored nastave i obaveza za predmet IRL10 Metode u DNA tehnologijama za akad. god. 016/17. (P predavanje, S seminar, V vježba, DZ domaća zadaća, K kolokvij, G- grupa) Datum (017.) PON UTO SRI ČET PET PON UTO Vrijeme održavanja 08:15 09:00 09:15 10:00 10:15 11:00 09:00 10:30 09:00 10:30 9:00 10:30 9:00 10:30 08:15 9:00 09:15 10:00 10:15 11:00 11:30 13:00 13:15 15:30 Učionica/ laboratorij (O-363) (O-363) (O-363) (O-363) (O-363) (O-363) (O-363) (O-363) Nastava/ sati/ grupa P1/ 1/ svi P/ 1/ svi P3/ 1/ svi S1/ / G1 V0+V1/ / G S1/ / G V0+V1/ / G1 S/ 3/ G1 V+V3/ 3/ G S/ 3/ G V+V3/ 3/ G1 V4/ / G1 S3/ / G V4/ / G S3/ / G1 P4/ 1/ svi P5/ 1/ svi P6/ 1/ svi V5+V6/ 3/ G1 S4/ / svi V5+V6/ 3/ G S5/ 3/ G1 V7+ V8/ 3/ G S5 / 3/ G V7+ V8 / 3/ G1 Nastavnik/ suradnik Obaveza studenta S Mudrog preuzeti protokole i obrasce za vježbe i seminare (zadana DZ1) K1: V1 izvještaj V1 do 9:00 predati DZ1 (zadana DZ) K: V -3 izvještaji V i V3 K3: V4 izvještaj V4 (zadana DZ3) do 10:15 predati DZ K4: V5-6 izvještaj V5 do 10:15 predati DZ3 (zadana DZ5) K5: V7-8 izvještaj V7-8; (zadana DZ4) SRI ČET PET PON UTO.03. SRI ČET PET 09:00 09:45 10:00 11:30 11:45 1:30 14:00 15:00 15:00 15:45 16:00 16:45 09:00 10:30 10:45 11: :15 10:00 O-030 i učionica s računalima V9/ 1/ G1 S6/ / svi V9/ 1/ G V10/3 / G1 V10/3 / G MEĐUISPIT P7/ 1/ svi P8/ 1/ svi V11/ 3/ G1 V11/ 3/ G V1+V13/ 3/ G1 V1+V13/ 3/ G V13/ / svi P9 /1 / svi ZAVRŠNI ISPIT: rješavanje zadataka na računalu K Grabušić K6: V9-10 izvještaj V9 izvještaj V10 MEĐUISPIT K7: V11 izvještaj V11 predati DZ4 i 5 K8: V1-13 izvještaj V1 i V13 objavljeni bodovi za sve zadatke (DZ, K, V), konzultacije ZAVRŠNI ISPIT 7