Παρουσίαση/Προβολή

ΣΧΟΛΗ

Θετικών Επιστημών

ΤΜΗΜΑ

Βιολογίας

ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

Προπτυχιακό

ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

13Β027

ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

ΣΤ’

ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Μοριακή Γενετική

ΑΥΤΟΤΕΛΕΙΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ
σε περίπτωση που οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται σε διακριτά μέρη του μαθήματος π.χ. Διαλέξεις, Εργαστηριακές Ασκήσεις κ.λπ. Αν οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται ενιαία για το σύνολο του μαθήματος αναγράψτε τις εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας και το σύνολο των πιστωτικών μονάδων

ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΕΣ
ΩΡΕΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

ΠΙΣΤΩΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ

Mάθημα

4

(Χ 13 εβδομάδες)

5

Εργαστήριο

3

(Χ 8 εβδομάδες)

1.5

Προσθέστε σειρές αν χρειαστεί. Η οργάνωση διδασκαλίας και οι διδακτικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται περιγράφονται αναλυτικά στο (δ).

ΤΥΠΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

γενικού υποβάθρου,
ειδικού υποβάθρου, ειδίκευσης

γενικών γνώσεων, ανάπτυξης δεξιοτήτων

·  Γενικού υποβάθρου: περιλαμβάνει κεφάλαια βασικής Γενετικής που δεν διδάσκονται στο υποχρεωτικό μάθημα

·  Ειδικού υποβάθρου, εξειδίκευσης γνώσεων, ανάπτυξης δεξιοτήτων

ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ:

Το μάθημα ‘Γενετική’ είναι προαπαιτούμενο. Τα μαθήματα ‘Μοριακή Βιολογία’ και ‘Βιοχημεία’ καλό είναι να έχουν παρακολουθηθεί και αποπερατωθεί επιτυχώς.

ΓΛΩΣΣΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ και ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ:

H διδασκαλία γίνεται στην Ελληνική γλώσσα, οι εξετάσεις στην Ελληνική και την Αγγλική (για τους φοιτητές Εrasmus).

ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΣΦΕΡΕΤΑΙ ΣΕ ΦΟΙΤΗΤΕΣ ERASMUS

Ναι, ως άνω (ύλη και εξετάσεις στην Αγγλική γλώσσα)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΛΙΔΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ (URL)

https://eclass.uoa.gr/courses/BIOL341/

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Περιγράφονται τα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος οι συγκεκριμένες  γνώσεις, δεξιότητες και ικανότητες καταλλήλου επιπέδου που θα αποκτήσουν οι φοιτητές μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος.

Συμβουλευτείτε το Παράρτημα Α

·    Περιγραφή του Επιπέδου των Μαθησιακών Αποτελεσμάτων για κάθε ένα κύκλο σπουδών σύμφωνα με το Πλαίσιο Προσόντων του Ευρωπαϊκού Χώρου Ανώτατης Εκπαίδευσης

·    Περιγραφικοί Δείκτες Επιπέδων 6, 7 & 8 του Ευρωπαϊκού Πλαισίου Προσόντων Διά Βίου Μάθησης και το Παράρτημα Β

·    Περιληπτικός Οδηγός συγγραφής Μαθησιακών Αποτελεσμάτων

Το μάθημα παρέχει γνώσεις που συμπληρώνουν αυτές του εξαμηνιαίου μαθήματος ‘Γενετική’ και τις προεκτείνουν περαιτέρω. Το περιεχόμενό του παρατίθεται αναλυτικά στο Κεφ. (3) ‘Περιεχόμενο Μαθήματος’.

Εν συνόλω, το μάθημα βοηθά τους φοιτητές να αποκτήσουν ολοκληρωμένη γνώση περί δομής, οργάνωσης και λειτουργίας του γενετικού υλικού, βλαβών και επιδιόρθωσής του, μεταθετών γενετικών στοιχείων, βασικής ιικής γενετικής, προκαρυωτικής γενετικής, οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων, ανασυνδυασμού και χαρτογράφησης, οργανιδιακής γενετικής και εξωχρωμοσωμικής κληρονομικότητας, μεταγραφικής ρύθμισης και επιγενετικών φαινομένων, μοντέλων αναπτυξιακής γενετικής, σύγχρονης γενετικής τεχνολογίας και εφαρμογών αυτής, αρχών γονιδιωματικής, αρχών μοριακής εξελικτικής γενετικής, και, τέλος, σύγχρονων δυνατοτήτων αναζήτησης και ανάλυσης της πληροφορίας – βιβλιογραφικής ή βάσεων δεδομένων.

Παρέχει γνώση της ιστορικότητας και των μελλοντικών προκλήσεων σε βασικά και επίκαιρα θέματα Γενετικής, και αναπτύσσει την κριτική ικανότητα, τη λειτουργία επίλυσης προβλημάτων, την αναλυτική αλλά και τη συνθετική σκέψη στο αντικείμενο.

Τα εργαστήρια εξοικειώνουν τους φοιτητές σε κατευθύνσεις συναφείς με τη διδασκαλία του μαθήματος: γενετικής μηχανικής, οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων, μεταγραφικής ρύθμισης, γονιδιωματικής ανάλυσης, και χρήσης γονιδίων-δεικτών για τη μοριακή διάκριση ειδών. Στα εργαστήρια οι φοιτητές αναπτύσσουν ικανότητες πειραματισμού, κριτικής σκέψης, καταγραφής, ερμηνείας και έκφρασης των αποτελεσμάτων.

Όσοι εκ των φοιτητών αναλαμβάνουν τη σπουδή και παρουσίαση θέματος σεμιναρίου, εξοικειώνονται με τις διαδικασίες αναζήτησης της πλέον πρόσφατης σχετικής αρθρογραφίας, την αφομοίωση του περιεχομένου, τη σύνθεση της πληροφορίας και τη δημόσια παρουσίαση αυτής με συνοπτικό και ουσιαστικό τρόπο. Η συγγραφή της συνοδού ολιγοσέλιδης εργασίας προτείνεται κατά τις προδιαγραφές της έγκριτης διεθνούς επιστημονικής αρθρογραφίας και άρα μυεί τους φοιτητές στις σύγχρονες απαιτήσεις έκφρασης της επιστημονικής πληροφορίας.

Γενικές Ικανότητες

Λαμβάνοντας υπόψη τις γενικές ικανότητες που πρέπει να έχει αποκτήσει ο πτυχιούχος (όπως αυτές αναγράφονται στο Παράρτημα Διπλώματος και παρατίθενται ακολούθως) σε ποια / ποιες από αυτές αποσκοπεί το μάθημα;.

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών

Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις

Λήψη αποφάσεων

Αυτόνομη εργασία

Ομαδική εργασία

Εργασία σε διεθνές περιβάλλον

Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

Παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών

Σχεδιασμός και διαχείριση έργων

Σεβασμός στη διαφορετικότητα και στην πολυπολιτισμικότητα

Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον

Επίδειξη κοινωνικής, επαγγελματικής και ηθικής υπευθυνότητας και ευαισθησίας σε θέματα φύλου

Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής

Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

……

Άλλες…

…….

Οι γενικές ικανότητες που πρέπει να έχει αποκτήσει ο φοιτητής/φοιτήτρια και στις οποίες αποσκοπεί το μάθημα είναι:

• Αφομοίωση, αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών της σύγχρονης γενετικής επιστήμης
• Χρήση των απαραίτητων τεχνολογιών στον πειραματισμό (εργαστηριακές ασκήσεις)
• Χρήση των απαραίτητων τεχνολογιών κατά τις αναζητήσεις σε τράπεζες δεδομένων, προγράμματα ανάλυσης δεδομένων και διεθνείς ηλεκτρονικές βιβλιοθήκες (εργαστηριακές ασκήσεις - σεμινάρια)
• Αυτόνομη εργασία κατά τη μελέτη, συγγραφή/παρουσίαση σεμιναρίων και εξέταση μαθήματος
• Ομαδική εργασία κατά την εργαστηριακή άσκηση και τη συγγραφή/παρουσίαση σεμιναρίων
• Εργασία σε διεθνές και διεπιστημονικό περιβάλλον που εξασφαλίζεται με τις δραστηριότητες των διδασκόντων, τη συνεχή ανανέωση της ύλης μαθήματος, τις επαφές με ημεδαπές και αλλοδαπές ομάδες κατά τις βιβλιογραφικές αναζητήσεις για τη  σύνθεση των σεμιναρίων, τη διεπιστημονική θεματολογία στα σεμινάρια
• Ικανότητα εφαρμογής γνώσεων στην προσέγγιση επιστημονικών θεμάτων για τα άνω
• Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
• Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών που προκύπτουν κατά τη διδασκαλία, τις ασκήσεις και τις παρουσιάσεις των φοιτητών

Το μάθημα αναλύει θέματα Γενετικής πέραν αυτών που διδάσκονται στο υποχρεωτικό μάθημα ‘Γενετική’ του Γ’ εξαμήνου του ΠΠΣ του Τμήματος Βιολογίας ΕΚΠΑ και που εντάσσονται στις ύλες των προπτυχιακών συγγραμμάτων Γενετικής διεθνώς. Επιπροσθέτως εισάγει νεότερες και επίκαιρες κατευθύνσεις στα πλαίσια της διδασκαλίας και των σεμιναρίων.

Αναλυτικό περιεχόμενο θεωρίας μαθήματος (52 ώρες):

Οριζόντια μεταφορά γονιδίων και γενετικός ανασυνδυασμός σε βακτήρια και φάγους: (α) Βακτηριακή σύζευξη: Μοριακοί μηχανισμοί της μεταφοράς DNA μέσω σύζευξης, αυτόνομη και επιβοηθούμενη σύζευξη (συζευκτική παρακίνηση), καταστολή/αποκαταστολή της συζευκτικότητας, περιγραφή εκκριτικών συστημάτων τύπου 4 (T4SS), ο ρόλος των πλασμιδίων και το παράδειγμα του F, τύποι, δομή και οργάνωση πλασμιδίων και γενετικά συστήματα που φέρουν (αναδιπλασιασμός-καταμερισμός-ασυμβατότητα, γονιδιακό φορτίο). (β) Μετασχηματισμός: Μοριακοί μηχανισμοί του φυσικού μετασχηματισμού, ρύθμιση, κινητική και τεχνικές μετασχηματισμού, κυτταρική δεκτικότητα. (γ) Μεταγωγή: Γενικευμένη και εξειδικευμένη μεταγωγή, μεταγωγικοί φάγοι (το παράδειγμα του λ), η γενετική βάση της λυσιγονίας, μοριακοί μηχανισμοί ανοσίας, φαγική θεραπεία, συνεισφορά στην παθογένεια. Χαρτογράφηση και κατασκευή ή βελτίωση στελεχών με χρήση των (α) – (γ).

Μεταθετά στοιχεία προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών οργανισμών: Ιστορικά δεδομένα, περιγραφή μεταθετών στοιχείων στα βακτήρια, ζύμη, αραβόσιτο, δροσόφιλα, άνθρωπο, μοριακοί μηχανισμοί και ρύθμιση της μετάθεσης, ρετροϊοί και ρετρομεταθετά στοιχεία, ο ρόλος των μεταθετών στις ανακατατάξεις, δόμηση και λειτουργία των γονιδιωμάτων.

Εξωχρωμοσωμική (κυτταροπλασματική) κληρονομικότητα: Μέθοδοι εντοπισμού, μητρική επίδραση, δημιουργία και απομόνωση μιτοχονδριακών ή/και χλωροπλαστικών μεταλλαγών, χαρτογράφηση κυκλικών γονιδιωμάτων, δομή, λειτουργία και οργάνωση mtDNA και cpDNA, συστήματα γενετικού ανασυνδυασμού, χρησιμότητα σε πληθυσμιακές μελέτες, μοριακή ταυτοποίηση και φυλογένεση με χρήση μοριακών δεικτών, θεωρίες ενδοσυμβίωσης.

Γονιδιακή ρύθμιση και μοντέλα αναπτυξιακής Γενετικής σε προκαρυωτικούς και ευκαρυωτικούς οργανισμούς – Επιγενετική: Ανάλυση ενδεικτικών μοντέλων ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης μέσω cis και trans ρυθμιστικών στοιχείων, τοπολογίας και επιγενετικών επιδράσεων στο γενετικό υλικό. Ανάλυση ενδεικτικών μοντέλων διαφοροποίησης και εκτροπών αυτής σε πρότυπους οργανισμούς. Συσχέτιση δεδομένων πρόσω- και ανάστροφης γενετικής (forward and reverse genetics), μεμονωμένων χαρακτήρων ή εύρους γονιδιωμάτων (GWAS).

Γενετική Μηχανική – Γονιδιωματική: Ιστορική αναδρομή, απομόνωση - χειρισμός DNA γονιδιωμάτων και φορέων (πλασμιδιακών, κοσμιδιακών, ιικών, τεχνητών χρωμοσωμάτων), χαρτογράφηση, κλωνοποίηση και έκφραση γονιδίων, δημιουργία και χειρισμοί γονιδιακών βιβλιοθηκών, χρήση τεχνολογιών εντοπισμού, ενίσχυσης και εξακρίβωσης της αλληλουχίας γονιδίων, σύγχρονες εφαρμογές στη μεμονωμένη ή μαζική μελέτη έκφρασης γονιδίων, μεταλλαξογένεση ειδικής θέσης, γονιδιακή αντικατάσταση ή απαλοιφή, διαγονιδιακή τεχνολογία. Αρχές δομικής, συγκριτικής και λειτουργικής γονιδιωματικής.  

Μοριακοί μηχανισμοί δημιουργίας και επιδιόρθωσης μεταλλαγών: (α) Bλάβες του DNA: Μηχανισμοί δημιουργίας αυτόματων μεταλλαγών, ρόλος των πολυμερασών, περιβαλλοντικοί μεταλλαξογόνοι παράγοντες. (β) Μοριακοί μηχανισμοί επιδιόρθωσης βλαβών του DNA: άμεσοι, μέσω εκτομής, επιδιόρθωση δίκλωνων θραύσεων, επιδιόρθωση μέσω γενετικού ανασυνδυασμού και μέσω γενικευμένων επαγωγών.

Γενετική και Εξέλιξη: Μεταλλαγές και γενετική ποικιλότητα, συχνότητες αλληλομόρφων και μεταβολές αυτών, εξελικτικοί ρυθμοί, μοριακή ειδογένεση και φυλογένεση.

Σεμινάρια φοιτητών (2-3 ώρες): Προφορικές παρουσιάσεις σε επίκαιρα θέματα έρευνας που εμπίπτουν στο περιεχόμενο του μαθήματος και επεκτείνονται σε κατευθύνσεις όπως συνθετικής βιολογίας, βιολογίας συστημάτων, μεταγονιδιωματικής, μοριακών σχέσεων συμβιώσεων – παθογένειας, έρευνας μικροβιωμάτων, γονιδιακής θεραπείας με χρήση μικροοργανισμών ή ιών, μοριακής εξέλιξης, νέων τεχνολογιών, κ.ά. Παράδοση σύντομων εργασιών επί των θεμάτων αυτών.

_____________________________________________________

Περιεχόμενο Εργαστηρίων (24 ώρες):

1-4. Κλωνοποίηση (4 ασκήσεις):

Ενζυμική αντίδραση συγκόλλησης διαφορετικών τμημάτων DNA (κλωνοποίηση Ι) - Μετασχηματισμός E. coli με τα προϊόντα της άνω αντίδρασης (κλωνοποίηση ΙΙ) - Διαλογή, καλλιέργεια και λύση αποικιών που φέρουν ανασυνδυασμένο DNA, απομόνωση και πέψη του πλασμιδιακού DNA (κλωνοποίηση ΙΙΙ – IV) - Ηλεκτροφόρηση και ανάλυση των προτύπων πέψης (κλωνοποίηση V) – παρουσίαση αποτελεσμάτων

Πειραματική διαδικασία. Αναλύονται οι έννοιες γενετικού ανασυνδυασμού (φυσικού και τεχνητού), οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων με φυσικό ή τεχνητό μετασχηματισμό, γονιδιακής συμπληρωματικότητας, θεωρίας φορέων κλωνοποίησης και έκφρασης, άμεσης και έμμεσης αναζήτησης ιδιοτήτων κλωνοποιημένων γονιδίων σε βιβλιοθήκες. 

5. Αλληλούχηση των ενθεμάτων των πειραμάτων κλωνοποίησης και προσδιορισμός τους.

Πειραματική διαδικασία. Αλληλούχηση (Eurofins), ανάγνωση του αποτελέσματος, ταυτοποίηση κλωνοποιημένων τμημάτων μέσω αναζήτησης ομολογιών στη Genbank, παρατηρήσεις – troubleshooting.

6. Γονιδιωματική ανάλυση και μοριακή διάκριση ειδών με χρήση γονιδίων-δεικτών

Αναλύονται αρχές συγκριτικής γονιδιωματικής και μοριακής ταυτοποίησης και ζητείται η in silico ανάλυση μιτοχονδριακών γονιδιωμάτων μυκήτων για την εύρεση/ταυτοποίηση γονιδίων και άλλων γενετικών στοιχείων.  

7. Μελέτη μοντέλου ευκαρυωτικής μεταγραφικής ρύθμισης

Παρατίθεται παράδειγμα και ζητείται ανάλυση δεδομένων γονιδιακής έκφρασης με εφαρμογή αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης πραγματικού χρόνου.

8. Μελέτη μοντέλου προκαρυωτικής μεταγραφικής ρύθμισης

Αναλύεται παράδειγμα θετικής και αρνητικής μεταγραφικής ρύθμισης μοντέλου συνεργιώματος γονιδίων από cis και trans παράγοντες, με ή χωρίς μοριακή σηματοδότηση, και βάση in vivo ή in vitro πειραμάτων αλληλεπιδράσεων πρωτεϊνών-DNA. Ζητείται επεξεργασία πειραματικών δεδομένων.

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ
Πρόσωπο με πρόσωπο, Εξ αποστάσεως εκπαίδευση κ.λπ.

Πρόσωπο με πρόσωπο

ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ
Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές

Ναι σε όλα

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

Περιγράφονται αναλυτικά ο τρόπος και μέθοδοι διδασκαλίας.

Διαλέξεις, Σεμινάρια, Εργαστηριακή Άσκηση, Άσκηση Πεδίου, Μελέτη & ανάλυση βιβλιογραφίας, Φροντιστήριο, Πρακτική (Τοποθέτηση), Κλινική Άσκηση, Καλλιτεχνικό Εργαστήριο, Διαδραστική διδασκαλία, Εκπαιδευτικές επισκέψεις, Εκπόνηση μελέτης (project), Συγγραφή εργασίας / εργασιών, Καλλιτεχνική δημιουργία, κ.λπ.

Αναγράφονται οι ώρες μελέτης του φοιτητή για κάθε μαθησιακή δραστηριότητα καθώς και οι ώρες μη καθοδηγούμενης μελέτης σύμφωνα με τις αρχές του ECTS

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Περιγραφή της διαδικασίας αξιολόγησης

Γλώσσα Αξιολόγησης, Μέθοδοι αξιολόγησης, Διαμορφωτική  ή Συμπερασματική, Δοκιμασία Πολλαπλής Επιλογής, Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης, Ερωτήσεις Ανάπτυξης Δοκιμίων, Επίλυση Προβλημάτων, Γραπτή Εργασία, Έκθεση / Αναφορά, Προφορική Εξέταση, Δημόσια Παρουσίαση, Εργαστηριακή Εργασία, Κλινική Εξέταση Ασθενούς, Καλλιτεχνική Ερμηνεία, Άλλη / Άλλες

Αναφέρονται  ρητά προσδιορισμένα κριτήρια αξιολόγησης και εάν και που είναι προσβάσιμα από τους φοιτητές.

Η αξιολόγηση γίνεται στην ελληνική γλώσσα ή στην αγγλική, για τους φοιτητές Erasmus.

Η διαδικασία περιλαμβάνει για όλους τελική γραπτή τρίωρη εξέταση στο σύνολο της θεωρίας, που απαιτεί εκτεταμένες απαντήσεις (75% βαθμού).

Για το εργαστήριο συνυπολογίζονται τελική γραπτή εξέταση μιάμισης ώρας που απαιτεί σύντομες απαντήσεις, καθώς και παράδοση εργασιών (25% βαθμού).

Για όσους αναλαμβάνουν σεμινάριο γίνεται δεκάλεπτη παρουσίαση του σεμιναρίου σε ώρα μαθήματος και παράδοση – αξιολόγηση της συνοδευτικής εργασίας.

Ο βαθμός των γραπτών εξετάσεων θεωρίας και εργαστηρίου αποτελεί το 100% του βαθμού μαθήματος. Για όσους αναλαμβάνουν σεμινάριο, αποτελεί το 85%, με το σεμινάριο να συνεισφέρει το υπόλοιπο 15%.  

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία:

§  Introduction to Genetic Analysis (2019) A. J. F. Griffiths et al (11^η έκδοση) μεταφρασμένο

§  Γενετική – Ανάλυση γονιδίων και γονιδιωμάτων (2022) D. Hartl & B. Cochrane (9^η έκδοση) μεταφρασμένο

§  Βασικές Αρχές Γενετικής (2021) Β. Α. Pierce (7^η έκδοση) μεταφρασμένο

(Χορηγούνται από τον ΕΥΔΟΞΟ – επιλεγμένα κεφάλαια των άνω συγγραμμάτων)

Η ύλη θεωρίας συμπληρώνεται από αρχεία διαφανειών των διδασκόντων, κείμενα συγγραμμάτων Τομέα, και λαμβάνει ετήσιες ενημερώσεις. Η ύλη εργαστηρίων αποτελείται από αρχεία διαφανειών και συγγραφικό έργο των διδασκόντων  (https://eclass.uoa.gr/courses/BIOL341/)

Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

Περιοδικά διεθνούς κύρους από τα οποία αντλείται πληροφορία στις διαλέξεις και τα σεμινάρια: Nature, Science, Nature Reviews in Genetics, Nature Reviews in Microbiology, Annual Reviews in Genetics, Annual Reviews in Microbiology, Molecular Biology and Microbiology Reviews, PNAS, PLoS, κ.ά.

Συντονιστής: Kατερίνα Μ. Παππά, Αναπ. Καθηγήτρια Γενετικής – Μοριακής Μικροβιακής Γενετικής

Θεωρία: Κατερίνα Μ. Παππά, Αναπ. Καθηγήτρια Γενετικής – Μοριακής Μικροβιακής Γενετικής, Βασίλειος Κουβέλης, Αναπ. Καθηγητής Γενετικής και Βιοτεχνολογίας, Ανδρέας Αγαθαγγελίδης, Επικ. Καθηγητής Γενετικής – Μοριακής Γενετικής Ευκαρυωτικών Οργανισμών

Εργαστηριακές ασκήσεις: Αναπ. Καθ. Κατερίνα Μ. Παππά, Αναπ. Καθ. Βασίλειος Κουβέλης, Επικ. Καθ. Ανδρέας Αγαθαγγελίδης, Δρ Μαρία Σαρίκα, Δρ Ελένη Κάτανα

Υπεύθυνος επικοινωνίας: Κατερίνα Μ. Παππά,  Τηλ: 210-7274340,  Ε-mail: kmpappas@biol.uoa.gr

SCHOOL

School of Sciences

ACADEMIC UNIT

Biology

LEVEL OF STUDIES

Undergraduate

COURSE CODE

13Β027

SEMESTER

6^th

COURSE TITLE

Molecular Genetics

INDEPENDENT TEACHING ACTIVITIES
if credits are awarded for separate components of the course, e.g. lectures, laboratory exercises, etc. If the credits are awarded for the whole of the course, give the weekly teaching hours and the total credits

WEEKLY TEACHING HOURS

CREDITS

Lectures

4

(X 13 weeks)

5

Laboratory practicals

3

( X 8 weeks)

1.5

Add rows if necessary. The organisation of teaching and the teaching methods used are described in detail at (d).

COURSE TYPE

general background,
special background, specialised general knowledge, skills development

General background (covers selected chapters of basic Genetics that are not offered in the obligatory course).

Special background, specialized general knowledge, skills development.

PREREQUISITE COURSES:

Genetics, Molecular Biology, Biochemistry

LANGUAGE OF INSTRUCTION and EXAMINATIONS:

Teaching in the Greek language, examinations in Greek and English (for Erasmus students)

IS THE COURSE OFFERED TO ERASMUS STUDENTS

Yes (Teaching in Greek, study material and exams in English)

COURSE WEBSITE (URL)

https://eclass.uoa.gr/courses/BIOL341/

Learning outcomes

The course learning outcomes, specific knowledge, skills and competences of an appropriate level, which the students will acquire with the successful completion of the course are described.

Consult Appendix A

·    Description of the level of learning outcomes for each qualifications cycle, according to the Qualifications Framework of the European Higher Education Area

·    Descriptors for Levels 6, 7 & 8 of the European Qualifications Framework for Lifelong Learning and Appendix B

·    Guidelines for writing Learning Outcomes

The course provides in-depth knowledge in basic and advanced Genetics, which complements that of the 3^rd semester course 'Genetics'. Its contents are detailed in Part (3) 'Syllabus'.

Knowledge

At the end of the course, students should be familiar with advanced genetics topics relating to the nature, organization and expression of the genetic material such as: basic prokaryotic and viral genetics, recombination and mapping; horizontal gene transfer; plasmid biology; introduction to bacterial secretion systems; selected gene regulation and signaling models; transposable genetic elements including retroviruses and retroelements; extrachromosomal and cytoplasmic genetics; mutagenesis, DNA damage and repair; gene regulation and epigenetic phenomena in eukaryotes; basic developmental genetics models; principles in molecular evolutionary genetics; and, lastly, modern genetic and genomic recombinant DNA technologies and applications.

Skills

At the end of the course, students should be acquainted with all concepts of basic and advanced Genetics. They should have developed skills in analytical and synthetic thinking, genetic problem-solving, experimentation design and practice, and interpretation and presentation of experimental results. They should know how to conduct bibliography and database searches. Lastly, they should be able to integrate information on any given subject promptly and succinctly, in order to give short talks and write short essays on the subject.

The laboratory practicals introduce experiments in the areas of genetic engineering, DNA sequencing, horizontal gene transfer, transcriptional regulation and data analysis, RT-PCR data analysis, genomic analysis on mtDNA models, and the use of marker genes for molecular species discrimination. Students will become familiar with the relevant experimentation and data processing.

Seminar topics are based on subjects that complement the main teaching course and are of current impact. Students who choose to present a seminar topic will learn how to compile information from acclaimed articles and present the topic in a concise and meaningful way. They will also compose an essay following standard requirements in scientific writing.

Abilities

At the end of the course students will have acquired knowledge and skills in the directions described above. They will be in position to implement these in other courses of the under- and postgraduate program of studies, in dissertation work and theses, in science-based activities (workshops, summer schools, conferences, etc), and in any future direction and pursuit in the Molecular Life Sciences.

General Competences

Taking into consideration the general competences that the degree-holder must acquire (as these appear in the Diploma Supplement and appear below), at which of the following does the course aim?

Search for, analysis and synthesis of data and information, with the use of the necessary technology

Adapting to new situations

Decision-making

Working independently

Team work

Working in an international environment

Working in an interdisciplinary environment

Production of new research ideas

Project planning and management

Respect for difference and multiculturalism

Respect for the natural environment

Showing social, professional and ethical responsibility and sensitivity to gender issues

Criticism and self-criticism

Production of free, creative and inductive thinking

……

Others…

…….

The course aims at the following general competences:

·        Assimilation, analysis and synthesis of data and information pertaining to advanced Genetics topics

·        Use of appropriate techniques in laboratory experimentation

·        Use of appropriate search engines to carry out database and bibliography mining

·        Working independently in the course of study, experimentation, seminar presentation, essay and examination writing

·        Involve in teamwork during laboratory exercises and seminar presentations

·        Working in an internationally acclaimed and interdisciplinary level brought about by the teaching personnel activities, continuous updates in syllabus and course materials, communication with local and foreign research groups during seminar topic development, and emphasis placed on cutting-edge and/or interdisciplinary subjects taught

·        Ability to implement knowledge and skills towards new scientific subjects

·        Promote free, critical, creative and inductive thinking

·        Generate new research ideas in the teaching process, lab exercises, and student presentations

·        Cultivate healthy scientific criticism with regard to works of others or own work (lab or seminar work) 

The course analyzes topics in Genetics that complement those taught in the compulsory 3rd semester course 'Genetics' and are included in internationally acclaimed introductory Genetics textbooks. Additionally, it incorporates state-of-the-art information in the teaching, handouts, laboratory practicals and seminars.

Detailed taught content (50 hrs, 4 hrs per week):

·      Horizontal gene transfer (HGT) and genetic recombination in bacteria and phages: (a) Conjugation: Molecular mechanisms of DNA transfer by conjugation, the role of plasmids (the example of F), types, structure and organization of plasmids, mating incompatibility, mating repression or derepression, helped conjugation, type IV secretion systems; (b) Transformation: Molecular transformation mechanisms, kinetics and transformation techniques, induction, cell competence; (c) Transduction: Generalized, specialized and abortive transduction, transducing phages (the example of λ), the genetic basis of lysogeny, molecular mechanisms of immunity, phage therapy. Genetic mapping and strain engineering using HGT techniques.

·        Prokaryotic and eukaryotic transposable elements: Historical data; bacterial, yeast, maize, drosophila and human transposable element structure and function; molecular mechanisms and regulation of transposition; eukaryotic retroelements and retroviruses; role of transposons in genome rearrangements and genomic evolution.

·        Extrachromosomal (cytoplasmic) inheritance: Methods of detection; generation and isolation of organellar mutations; circular genomic DNA mapping; structure, function and organization of mtDNA and cpDNA; recombination systems; use in population genetics; fingerprinting and phylogeny with the use of molecular markers; the theory of endosymbiosis.

·        Gene regulation in prokaryotic and eukaryotic organisms - Epigenetics: Analysis of gene expression regulation via cis and trans regulatory elements, cell-cell signaling and induction phenomena, topology and epigenetic effects on the genetic material (study of prototypical models). Developmental Genetics models: indicative models governing differentiation or aberration of normal development at the molecular genetics level. Study of single or multiple traits (forward-reverse Genetics, GWAS).

·        Genetic engineering: Historical background, isolation of genomic and vector DNA, mapping, cloning and expression of genes, creation and manipulation of gene libraries, gene detection,  amplification and sequencing technologies, modern applications in single-gene or high-throughput expression studies, gene replacement or deletion, transgenic technology. Genomics: principles of structural, comparative and functional genomics, genomic engineering.

·        Molecular mechanisms in mutation generation and repair: (i) DNA damage; spontaneous mutations, the role of polymerases, environmental mutagens; (ii) molecular mechanisms of DNA damage repair: direct, excision-driven, double-strand break repair, recombination repair, and repair via global repair and cell cycle gene induction.

·        Genetics and Evolution: Mutations and genetic diversity, allelic frequencies and changes of, evolution rates, molecular speciation and phylogeny.

Student Seminars (2-3 hours):

Oral presentations on current research topics that fall within the course content and extend to areas such as synthetic biology, systems biology, metagenomics, molecular host-pathogen or symbiont interactions, microbiome research, microbe- or viral-vector gene therapy, new technologies (single cell, fossil DNA omics), etc.

_____________________________________________________

Lab Content (24 hours; 8 lab practicals):

1-4. Molecular cloning

Molecular cloning of different DNA fragments into cloning vectors pBluescript and pUC19: ligation, E. coli DH5a transformation, blue/white colony screening, recombinant colony growth, plasmid preparation and digestion (4 laboratory practicals)

5. Sequencing and sequence analysis* of previous cloning substrates (1 practical)

6. Genomic analysis of mtDNA model genomes and molecular species discrimination using gene markers (1 practical) *

7. Gene expression quantification using RT-PCR (1 practical) *

8. Analysis of a prokaryotic transcriptional regulation model system incorporating positive and negative cis and trans regulators, signaling input and data concerning in vivo and in vitro protein-DNA interactions (1 practical) *.

*Require data processing and/or search engine use. 

______________________________________________________

DELIVERY
Face-to-face, Distance learning, etc.

Face-to-face

USE OF INFORMATION AND COMMUNICATIONS TECHNOLOGY
Use of ICT in teaching, laboratory education, communication with students

Yes

TEACHING METHODS

The manner and methods of teaching are described in detail.

Lectures, seminars, laboratory practice, fieldwork, study and analysis of bibliography, tutorials, placements, clinical practice, art workshop, interactive teaching, educational visits, project, essay writing, artistic creativity, etc.

The student's study hours for each learning activity are given as well as the hours of non-directed study according to the principles of the ECTS

STUDENT PERFORMANCE EVALUATION

Description of the evaluation procedure

Language of evaluation, methods of evaluation, summative or conclusive, multiple choice questionnaires, short-answer questions, open-ended questions, problem solving, written work, essay/report, oral examination, public presentation, laboratory work, clinical examination of patient, art interpretation, other

Specifically-defined evaluation criteria are given, and if and where they are accessible to students.

Final written exams are in Greek and in English for ERASMUS students.

The average grade of Laboratory Exercises contributes 25% to the final, total, course grade.

Students that choose to present a seminar receive 15% of their final grade via the seminar presentation and essay and 85% from the cumulative syllabus material and laboratory practicals’ grade.

Suggested bibliography

·        Introduction to Genetic Analysis (2019) A. J. F. Griffiths et al. (11^th edition)

·        Genetics: Analysis Of Genes And Genomes (2022) D. Hartl, B. Cochrane (9^th edition)

·        Genetics: A conceptual Approach (2020)  B. A. Pierce (7^th edition)

(selected chapters and topics from the above)

E-class ppt slides and laboratory handouts (in Greek): https://eclass.uoa.gr/courses/BIOL341/

- Related academic journals:

Lectures and seminars may derive information from the journals: Nature, Science, Nature Reviews in Genetics, Nature Reviews in Microbiology, Annual Reviews in Genetics, Annual Reviews in Microbiology, Molecular Biology and Microbiology Reviews, PNAS, PLoS, etc. 

Coordinator: Katherine M. Pappas, Assoc. Professor of Genetics – Molecular Microbial Genetics

Lectures: Katherine M. Pappas, Assoc. Professor of Genetics – Molecular Microbial Genetics; Vassili Kouvelis, Assoc. Professor of Genetics & Biotechnology; Andreas Agathangelidis, Assis. Professor of Genetics – Molecular Eukaryotic Genetics

Practicals: Assoc. Prof. Katherine M. Pappas, Assoc. Prof. Vassili Kouvelis, Assis. Prof. Andreas Agathangelidis, Dr Maria Sarika, Dr Eleni Katana

Contact: Katherine M. Pappas,  tel: +30-210-727430, e-mail: kmpappas@biol.uoa.gr