Molecular biology - MB140P41

• Title: Molekulární biologie
• Czech title: Molekulární biologie
• Guaranteed by: Department of Genetics and Microbiology (31-140)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2020
• Semester: winter
• E-Credits: 5
• Examination process: winter s.:combined
• Hours per week, examination: winter s.:3/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Level: basic
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: prof. RNDr. Zdena Palková, CSc.
• Teacher(s): RNDr. Michal Čáp, Ph.D.; Mgr. Martin Kuthan, Ph.D.; prof. RNDr. Zdena Palková, CSc.
• Is co-requisite for: MB140P82
• Is complex co-requisite for: MB140P13, MB140P36, MB140P81

Annotation

English

The lectures follow the basic course of molecular biology and require the basic knowledge of processes of DNA replication, transcription and translation. The course is focused on principles and mechanisms of gene expression regulation in both prokaryotic and eukaryotic cells, including regulation of transcription, translation and protein stability. The molecular mechanisms of other cellular processes like protein sorting and distribution, membrane transport, cytoskelet function and basic processes of cell signalling are also emphasised. The course is recommended for students in 3rd year of the study.

Molecular Cell Biology (Lodish et al.), Molecular biology of the Cell (Alberts et al.), Molecular Biology of the Gene (Watson et al.),

Last update: KONOP (29.04.2002)

Czech

Přednáška navazuje na základní kurs molekulární biologie a předpokládá znalosti základních procesů replikace, transkripce a translace. Přednáška je zaměřena jednak na principy a mechanismy regulace genové exprese prokaryotických i eukaryotických buněk, včetně regulace transkripce, translace a stability proteinů, jednak na molekulární mechanismy dalších buněčných procesů (distribuce proteinů, transport přes membrány, cytoskelet) a základních mechanismů buněčné signalisace a regulace buněčného cyklu. Kurs je doporučen studentům 2.ročníku.

Last update: ZDENAP (19.04.2007)

Literature

English

Literature:

Molecular Cell Biology (Lodish et al.)

Molecular biology of the Cell (Alberts et al.)

Molecular Biology of the Gene (Watson et al.),

Last update: Čáp Michal, RNDr., Ph.D. (24.10.2019)

Czech

Doporučená literatura:

Molecular Cell Biology (Lodish et al.)

Molecular biology of the Cell (Alberts et al.)

Molecular Biology of the Gene (Watson et al.)

Last update: Čáp Michal, RNDr., Ph.D. (24.10.2019)

Requirements to the exam

English

Written exam covers all the topics presented during the class.

Last update: Čáp Michal, RNDr., Ph.D. (24.10.2019)

Czech

Zkouška je písemná a obsahově odpovídá přednášené látce a materiálům, které jsou studentům k dispozici. Písemný test je složen z několika částí: v části A odpovídá student stručně na otázky (7 otázek), v části B student zaškrtává správné odpovědi (10 otázek),  odpovídá stručně na otázky (13 otázek) a musí vysvětlit 5 pojmů. Maximální počet dosažených bodů je 100, orientační klasifikace je následující: od 80 bodů = výborně, od 60 bodů = velmi dobře, od 50 bodů = dobře. Nezbytnou podmínkou pro úspěšné složení zkoušky je dosažení minimálně 17 bodů v části A, obsahující vybrané klíčové otázky.

 

Akademický rok 2020/2021:

V době protiepidemických opatření probíhá výuka hybridně. Materiály a další info dostupné prostřednictvím systému Moodle.

Last update: Kuthan Martin, Mgr., Ph.D. (09.10.2020)

Syllabus

English

Please note that the lectures are given in Czech language only.

1. Central dogma- repetition

Survey of basic molecular mechanisms: replication, transcription, translation and mRNA modifications (splicing).

2. Genome damage repair

Causes of genome DNA damage and basic types of processes participating in their repair.

3. Recombination and mobile genetic elements

Molecular mechanisms of recombination processes. Homologous and site specific recombination (examples). Transposable elements and their classification (DNA transposones and retrotransposones), mechanisms of transposition.

4. Gene expression regulation

Regulation of transcription in prokaryotic and eukaryotic cells (regulation of transcription initiation, atenuation). Regulation of mRNA modifications (alternative splicing, stability, editing, transport from nucleus to cytoplasm etc.). Regulation of translation initiation. Stability of proteins (degradation in proteasome, N-terminus rule, ubiquitine).

5. Transport processes inside the cell

Transport of proteins into different cell compartments. Secretion and endocytosis, role of endoplasmatic reticulum and Golgi apparatus, protein modifications and arrangements. Secretory vesicles (clathrin, COP vesicles). Transport into mitochondria, chloroplasts and peroxisomes.

6. Membranes and their functions

Transport through plasmatic membrane. Main types of transporters. Energy sources for single transport types.

7. Cytoskelet and its function

Actine and tubuline cytoskelet, its cell function. Role of motor proteins.

8. Principal pathways in cell signalization

Types of cell signalization. Main components (receptors, G-proteins, protein kinases, MAP kinases, small signal molecules etc.). Signalization from cell surface to nucleus.

9. New methods

References

Molecular Cell Biology (Lodish et al.), Molecular biology of the Cell (Alberts et al.), Molecular Biology of the Gene (Watson et al.),

Last update: IRLICHA (12.05.2006)

Czech

1. Základní mechanismy - opakování

Shrnutí základních molekulárních mechanismů procesů replikace, transkripce, translace a úprav mRNA (sestřih).

2. Opravy poškození genomu

Příčiny vzniku poškození genomové DNA a základní typy procesů účastnících se na opravě.

3. Rekombinace a mobilní genetické elementy

Molekulární mechanismy rekombinačních procesů, homologní a místně specifická rekombinace (příklady). Transponovatelné elementy a jejich rozdělení (DNA transposony a retrotransposony), mechanismy transposice.

4. Regulace genové exprese

Regulace transkripce u prokaryot a eukaryot (regulace iniciace transkripce, atenuace). Regulace úprav mRNA (alternativní sestrih, stabilita, editing, transport z jádra do cytoplasmy a další). Regulace iniciace translace. Stabilita proteinů (degradace v proteasomu, N-koncové pravidlo, ubiquitin).

5. Transportní procesy uvnitř buňky

Transport proteinů do jednotlivých buněčných kompartmentů. Sekrece a endocytosa, funkce endoplasmatického retikula a Golgiho aparátu, modifikace a úpravy proteinů. Sekretorické vesikly (clathrin, COP vesikly). Transport do mitochondrií, chloroplastů a peroxisomů.

6. Membrány a jejich funkce

Transport přes plasmatickou membránu. Základní typy transporterů. Zdroje energie pro jednotlivé typy transportu.

7. Cytoskelet a jeho funkce

Aktinový a tubulinový cytoskelet, jeho buněčné funkce. Role motorových proteinů.

8. Základní dráhy buněčné signalisace

Typy buněčné signalisace. Základní komponenty (receptory, G-proteiny, protein kinasy, MAP kinasy, malé signální molekuly a další). Signalisace z povrchu buňky do jádra.

9. Základní regulační mechanismy buněčného cyklu.

Last update: ZDENAP (19.04.2007)

Learning outcomes

Po úspěšném absolvování předmětu student:

·         Objasní mechanismus replikace DNA a podrobně charakterizuje základní proteiny, které se jí účastní.

·         Vysvětlí molekulární mechanismy topoisomeráz a telomerázy a popíše, jak tyto enzymy řeší topologické problémy cirkulárních DNA a replikaci lineárních chromozomů.

·         Rozliší a popíše mechanismy oprav DNA, konkrétně přímé opravy, excizní opravy a opravy replikačních chyb.

·         Definuje strukturu nukleosomu a popíše procesy kondenzace a remodelace chromatinu.

·         Chápe princip rozpoznání promotoru u bakterií i eukaryot a objasní roli transkripčních faktorů a enhancerů.

·         Uvede příklady a vysvětlí mechanismy různých způsobů regulace transkripce na post-iniciační úrovni.

·         Specifikuje post-transkripční úpravy mRNA a vysvětlí principy RNA interference a editace RNA.

·         Popíše průběh iniciace, elongace a terminace translace.

·         Vysvětlí funkci molekulárních chaperonů při skládání proteinů a mechanismus ubiquitin-proteazomové degradace.

·         Porovná mechanismus cílení proteinů do organel s ohledem na signální sekvence a energetické nároky.

·         Popíše sekreční dráhu a vyjmenuje modifikace proteinů, které jí procházejí.

·         Popíše vznik a funkci klatrinových váčků a vysvětlí roli jednotlivých proteinů ve vzniku, transportu a fúzi různých typů vezikulů.

·         Klasifikuje transponovatelné elementy a porovná mechanismus transpozice u typických příkladů.

·         Vysvětlí princip místně specifické rekombinace na příkladu systému Cre-loxP a srovná jej s mechanismem homologní rekombinace.

·         Vysvětlí funkci malých G-proteinů a význam fosforylace/defosforylace proteinů v buněčné signalizaci.

·         Popíše signální dráhy vedoucí z povrchu do jádra a signalizaci zahrnující druhé posly.

·         Porovná strukturu a dynamiku mikrotubulů, aktinových vláken a intermediálních filament a přiřadí k nim příslušné motorové proteiny a jejich funkce.

·         Vysvětlí mechanismy regulace buněčného cyklu a analyzuje jeho kontrolní body.

·         Kategorizuje membránové transportéry, popíše mechanismus a zdroj energie pro jejich funkci a uvede příklady jejich kooperace v buněčných procesech.

 

Last update: Čáp Michal, RNDr., Ph.D. (16.01.2026)