Μάθημα : Μοριακη Βιολογια

Διδάσκοντες

ΘΕΩΡΙΑ: Δ. ΣΙΔΕΡΗΣ (Συντονιστής),  Δ. ΒΑΣΙΛΑΚΟΠΟΥΛΟΥ, Χ. ΚΟΝΤΟΣ   

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ: ΕΛ. ΚΡΑΒΒΑΡΙΤΗ (Υπεύθυνη), Δ. ΣΙΔΕΡΗΣ, Δ. ΒΑΣΙΛΑΚΟΠΟΥΛΟΥ, Κ. ΒΟΡΓΙΑΣ, Α. ΣΚΟΡΙΛΑΣ, Χ. ΚΟΝΤΟΣ, Π. ΣΚΟΥΡΟΥ, Ν. ΑΡΒΑΝΙΤΗΣ

Περιεχόμενο μαθήματος

Α. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Εισαγωγή στη Μοριακή Βιολογία (2 Ώρες).

Δομή γονιδιώματος, χρωματίνη και νουκλεόσωμα (4 Ώρες): Γονιδιωματική αλληλουχία και χρωμοσωματική ετερογένεια. Οργάνωση νουκλεοσώματος και δομή χρωματίνης υψηλότερης τάξης. Ρύθμιση της δομής της χρωματίνης.

Αντιγραφή του DNA (12 Ώρες): Πρωτεϊνικοί παράγοντες και ένζυμα της αντιγραφής. Μηχανισμοί της αντιγραφής DNA στους προκαρυωτικούς και στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Λάθη αντιγραφής και επιδιόρθωσή τους.

Μεταγραφή στους προκαρυωτικούς οργανισμούς (8 Ώρες): Ένζυμα της μεταγραφής. Αλληλουχίες υποκινητών. Μηχανισμός της μεταγραφής. Μεταγραφική ωρίμανση. Μεταγραφική ρύθμιση.

Μεταγραφή στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς (6  Ώρες): Ιδιαιτερότητες. Γενικά για τους παράγοντες της μεταγραφής. Μηχανισμός της μεταγραφής. Μεταγραφή από τις RNA πολυμεράσες Ι και ΙΙΙ. Συρραφή του RNA. Γενικά για τη ρύθμιση της μεταγραφής.

Βιοσύνθεση πρωτεϊνών (μετάφραση) (10 Ώρες): Γενετικός κώδικας, φαινόμενο της αστάθειας, καταστολή, προέλευση mRNA και εξέλιξη του γενετικού κώδικα. Μηχανισμός της πρωτεϊνοσύνθεσης. Δομή και λειτουργικότητα των tRNA. Δομή και λειτουργικότητα των ριβοσωμάτων. Ρόλος του ριβοσωμικού RNA στην πρωτεϊνοσύνθεση.

Τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA (10 Ώρες): Ενδονουκλεάσες περιορισμού. Τεχνητή σύνδεση τμημάτων DNA. Χαρτογράφηση DNA με ενδονουκλεάσες περιορισμού. Κλωνοποίηση, φορείς κλωνοποίησης. Εντοπισμός και χαρακτηρισμός συγκεκριμένων αλληλουχιών DNA, ανιχνευτές, υβριδοποιήσεις τύπου Southern, Northern, κ.τ.λ. Μέθοδοι προσδιορισμού της πρωτοδιάταξης DNA. Μέθοδος PCR, εφαρμογές. Ερευνητικά προγράμματα προσδιορισμού της πρωτοδιάταξης ολόκληρων γονιδιωμάτων.

Β. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

1. Απομόνωση ολικού DNA από ζωικό ιστό.
2. Απομόνωση ολικού RNA από ζωικό ιστό.
3. Αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR).
4. Μετασχηματισμός βακτηρίων με ανασυνδυασμένα πλασμίδια.
5. Απομόνωση ανασυνδυασμένου πλασμιδιακού DNA.
6. Ηλεκτροφορητική ανάλυση σε πήκτωμα αγαρόζης.
7. Χαρτογράφηση DNA με περιοριστικές ενδονουκλεάσες.
8. Τιτλοδότηση εναιωρήματος βακτηριοφάγων λ (φαγικής βιβλιοθήκης)

Μαθησιακοί στόχοι

Μετά την παρακολούθηση και επιτυχή ολοκλήρωση της εκπαιδευτικής διαδικασίας ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:   

• Γνωρίζει τη γονιδιωματική δομή του DNA και την ποικιλότητα στη χρωμοσωμική σύσταση στους διάφορους οργανισμούς.
• Αντιλαμβάνεται τις έννοιες γονιδιακή πυκνότητα και σχέση μεγέθους γονιδιώματος / πολυπλοκότητας οργανισμού.
• Κατανοεί τον τρόπο συγκρότησης των νουκλεοσωμάτων, την αλληλεπίδραση του DNA με το οκταμερές των ιστονών, καθώς και τη σημασία των ειδικών ενζύμων που είναι υπεύθυνα για την τροποποίησή τους.
• Γνωρίζει και είναι σε θέση να εφαρμόσει τις βασικές τεχνικές της Μοριακής Βιολογίας που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA.
• Γνωρίζει τους μηχανισμούς της αντιγραφής του DNA στους προκαρυωτικούς και τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς και είναι σε θέση να κατανοεί τις διαφορές τους και τη σημασία τους.  
• Αντιλαμβάνεται τα αίτια των μεταλλαγών, κατανοεί τις συνέπειές τους και γνωρίζει τους πολλαπλούς μηχανισμούς που επιτρέπουν στο κύτταρο να επιδιορθώνει αυτές τις βλάβες.
• Αντιλαμβάνεται την έννοια της μεταγραφικής μονάδας και το σκοπό που εξυπηρετεί η μεταγραφή στην επιβίωση, ανάπτυξη και διαφοροποίηση των κυττάρων.
• Αντιλαμβάνεται τη σημασία της ύπαρξης υποκινητών με «διαφορετική ισχύ» και γνωρίζει το μηχανισμό της μεταγραφής στους προκαρυωτικούς οργανισμούς.
• Κατανοεί την απαίτηση των ευκαρυωτικών οργανισμών σε γενικούς και ειδικούς παράγοντες για την επιτυχή έναρξη της μεταγραφής και αντιλαμβάνεται τις διαφορές των σταδίων επιμήκυνσης και λήξης της μεταγραφής σε σχέση με τους προκαρυωτικούς οργανισμούς.
• Γνωρίζει τους τρόπους παραγωγής των άλλων λειτουργικών  RNA μορίων εκτός των mRNA.
• Κατανοεί τις βασικές στρατηγικές της μεταγραφικής ρύθμισης στους προκαρυώτες και ευκαρυώτες.
• Γνωρίζει το μηχανισμό συρραφής του RNA και αντιλαμβάνεται τη σημασία της εναλλακτικής συρραφής για την παραγωγή πολλαπλών προϊόντων από μονήρη γονίδια.
• Γνωρίζει τη δομή και λειτουργικότητα των tRNA και των ριβοσωμάτων.
• Αντιλαμβάνεται την αξία του γενετικού κώδικα, κατανοεί γιατί χαρακτηρίζεται εκφυλισμένος και σχεδόν γενικευμένος και εξηγεί την αρχή της ταλάντωσης κατά το ζευγάρωμα κωδικονίων – αντικωδικονίου.
• Γνωρίζει τους μηχανισμούς της μετάφρασης του mRNA στους προκαρυωτικούς και στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, εντοπίζει ομοιότητες και διαφορές και αντιλαμβάνεται το ρόλο του ριβοσωμικού RNA στην πρωτεϊνοσύνθεση.
• Αναγνωρίζει την αξία του μαθήματος της Μοριακής Βιολογίας ως κεντρικό μάθημα όλων των προγραμμάτων σπουδών στις Βιοεπιστήμες και να κατανοεί τη σημασία της ισχυρής τεχνολογίας που έχει αναπτυχθεί στους κόλπους της για ευρύτερες εφαρμογές σε τομείς όπως η φαρμακευτική, η υγεία, η γεωργία, η βιοτεχνολογία κλπ.
• Να συνεργάζεται με τους συμφοιτητές του στην υλοποίηση εργαστηριακών ασκήσεων που εξυπηρετούν τους παραπάνω μαθησιακούς στόχους,  να καταγράφει, να αναλύει, να αξιολογεί και να παρουσιάζει τα αποτελέσματά τους.

Μέθοδοι αξιολόγησης

Για τη συμμετοχή στις εξετάσεις του μαθήματος απαραίτητη προϋπόθεση είναι η ολοκλήρωση της παρακολούθησης των εργαστηριακών ασκήσεων. 

Η διαδικασία αξιολόγησης γίνεται στην ελληνική γλώσσα με τελική εξέταση στο σύνολο της ύλης την ίδια ημέρα και περιλαμβάνει:

Ι.  Γραπτή εξέταση του εργαστηρίου με:

- Ερωτήσεις σύντομης ανάπτυξης για την αξιολόγηση της κριτικής σκέψης των φοιτητών στις μεθοδολογίες και πρακτικές που ασκήθηκαν.

-  Προβλήματα για την αξιολόγηση των δεξιοτήτων τους στην ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών.

- Ασκήσεις για την αξιολόγηση των ικανοτήτων τους στην    επαγωγική σκέψη και την εφαρμογή των γνώσεων που αποκτήθηκαν για την επίλυση ερευνητικών προβλημάτων.

ΙΙ. Γραπτή εξέταση του μαθήματος με ερωτήσεις διαβαθμισμένης δυσκολίας που περιλαμβάνει:

-  Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής και αντιστοίχισης.

-  Ερωτήσεις σύντομης θεωρητικής ανάπτυξης.

- Προβλήματα ή/και ασκήσεις βασισμένα στις θεωρητικές γνώσεις που αναπτύχθηκαν στις παραδόσεις.

Ο συνολικός βαθμός προκύπτει κατά 20% από τη γραπτή εξέταση του εργαστηρίου και κατά 80% από τη γραπτή εξέταση της θεωρίας του μαθήματος.

Προτεινόμενα συγγράμματα

(1) Μοριακή Βιολογία του Γονιδίου (2η Ελληνική-7η Αμερικανική Έκδοση, 2015) James Watson, Tania Baker, Stephen Bell, Alexander Gann, Michael Levine, Richard Losick.  Εκδότης: UTOPIA ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΕΠΕ ISBN: 978-618-81298-2-5, Κωδικός Εύδοξος 41960287

(2) Εισαγωγή στη Μοριακή Βιολογία, Εισαγωγή στη Μοριακή Βιολογία, Ρένα Λεκανίδου, Σόνια Τσιτήλου, Γεώργιος Κ. Ροδάκης, 2007   (Πρόσθετο Διδακτικό Υλικό στον Εύδοξο – Κωδικός 13001163)

 (3) Εργαστηριακές ασκήσεις Μοριακής Βιολογίας (Σημειώσεις), Ε. Κραββαρίτη, 2018