Molekulární a buněčná biologie, genetika a virologie

Transkript

1 Publikováno z 2. lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Praze ( Molekulární a buněčná biologie, genetika a virologie Okruhy otázek ke státní doktorské zkoušce Část molekulární biologie Molekulární biologie a genetika a omiky předmět studia a metodika. Molekulární evoluce ve smyslu RNA svět, svět RNA a proteinů, a DNA svět (podmínky přechodu). Nobelovy ceny v molekulární biologii a historie moderní MB. Struktura a konformace DNA kovalentní a slabé chemické vazby. Genetická funkce DNA objev a potvrzení. Topologie DNA a topoisomerasy. Struktura a konformace RNA rozdíly mezi DNA a RNA. Komplementarita basí W.C. a new.c. nukleotidové páry. Denaturace. Ústřední dogma MB a funkce informačních biopolymerů. Struktura a konformace proteinů. Funkční klasifikace proteinů. Gen, genom, chromosom v pro- a eu-karyotické buňce. Nukleosom a chromatin; remodelace chromatinu. Buněčný cyklus a duplikace a segregace chromosomů. Chemie syntézy DNA a jednotlivé stupně replikace. Enzymy replikační vidličky a přesnost replikace. Poškození DNA a opravná (reparativní) syntéza DNA. Homologní rekombinace a místně specifická rekombinace. Mobilní elementy (transposony) a transpozice. V (D) J rekombinace. Transkripce a RNA polymerasy. Eukaryotické RNA polymerasy a transkripční faktory. Posttranskripční úprava a modifikace RNA.

2 Mechanismy sestřihu primárního transkriptu s introny GI, GII a S (spliceosom); alternativní sestřih. Sestřih pre-trna; translační sestřih (intron). Editace RNA; posun čtecího rámce; missense, nonsense a frameshift mutace. Struktura mrna a translace u pro- a eu-karyot. Struktura a funkce ribosomů. Iniciační, elongační a terminační stupeň translace. Genetický kód. Regulace transkripce u prokaryot. Regulace transkripce v eukaryotické buňce. trna jako model struktury RNA a její funkce v translaci. Malé RNA (typu sn a sno) a jejich funkce v posttranskripční úpravě. Aptamerové vlastnosti RNA a ribospinače. RNA interference a úloha sirna a mirna v umlčování genů. Klonování molekul, buněk a organismů. Sekvenování DNA a genomová analýza. Restrikčně-modifikační systémy u bakterií. Genové inženýrství. Posttranslační úpravy a modifikace proteinů. Plastidy, viry a molekulární vektory. Modifikace informačních biopolymerů a umlčování genů. Modelové organismy v molekulární biologii. Hlavní metody současné molekulární biologie. Transgenní organismy. Část buněčná biologie Historie studia buňky: buněčná teorie, významné objevy týkající se struktury a funkce buněk. Buňka jako živý systém: vlastnosti živých systémů, hierarchické uspořádání živých systémů.

3 Nízkomolekulární látky buňky: voda a její vlastnosti, anorganické látky, organické látky. Makromolekuly buňky: polysacharidy, proteiny, nukleové kyseliny. Membrány a buněčná stěna: struktura membrán, plazmatická membrána, buněčná stěna. Cytoplazma a organely: cytosol, mitochondrie, chloroplasty, ostatní organely. Jádro a chromozómy: jádro a jadérko, struktura chromozomů. Cytoskelet: mikrotubuly, intermediární filamenta, mikrofilamenta. Viry a buňka: struktura virionů a virový genom, lytický cyklus, lyzogenní cyklus. Buněčná motilita a molekulární motory: motilita vázaná na mikrotubuly, motilita vázaná na mikrofilamenta. Buněčný transport: transport látek přes membrány, intracelulární transport látek. Extracelulární signální molekuly: klasifikace signálních molekul, mechanismy extracelulární signalizace. Přenos signálu do buňky a membránové receptory: Mechanismy přenosu signálu do buňky, receptory. Intracelulární signalizace: signální dráhy, realizace signálu. Buněčný cyklus: fáze buněčného cyklu, Go buňky, regulace vstupu do buněčného cyklu a progrese buněčným cyklem. Buněčná diferenciace a stárnutí: Mechanismy buněčné diferenciace, Mechanismy buněčného stárnutí. Buněčná smrt: programovaná buněčná smrt, apoptotické signály, Mechanismy indukce a exekuce apoptózy. Extracelulární matrix, buněčné adheze a spoje: extracelulární matrix, buněčná adheze, buněčné spoje. Obnova a reparace buněk a tkání: kmenové buňky, fyziologická obnova buněk, reparační regenerace a hojení ran. Nádorové buňky: buněčná transformace a kancerogeny, onkogeny, tumor supresorové geny. Evoluce buněk: vznik buňky, evoluce prokaryontní buňky, evoluce eukaryontní buňky.

4 Metody studia buněčných proteinů: izolace a detekce proteinů, gelová elektroforéza a western blot, proteomické techniky. Mikroskopické techniky: světelná mikroskopie, fluorescenční a konfokální mikroskopie, elektronová mikroskopie. Metody studia komponent a funkcí buněk: frakcionace buněk, radioizotopové a kolorimetrické techniky, průtoková cytometrie. Manipulace s buňkami: separace buněk, stimulace/inhibice proliferace, indukce/inhibice apoptózy, hybridizace, mikromanipulace. Metody kultivace buněk in vitro: kultivační média a podmínky, primokultury a buněčné linie. Část genetika Genetická terminologie. Interakce alel na jednom lokusu: dominance, recesivita, kodominace, intermediarita. Mendlovy zákony. Monohybridismus, dihybridismus. Dominantní dědičnost, charakteristika, příklady znaků a lidských chorob, rizika. Recesivní dědičnost, charakteristika, příklady znaků a lidských chorob, rizika. Dědičnost vázána na pohlavní chromozóm, charakteristika, příklady znaků a lidských chorob, rizika. Mnohotná alelie. Interakce alel na různých lokusech: komplementarita, epistáze. Modifikované geny. Multifaktoriální dědičnost, charakteristika, kvalitativní a kvantitativní znaky, příklady znaků a lidských rizik. Struktura a funkce DNA. Struktura eukaryotního genu, geny kódující protein a funkční RNA. Molekulární struktura chromozomu, typy chromatinu. Morfologie chromozómů, centromery, telomery. Struktura geonomu, typy sekvencí v něm obsažených.

5 Mobilní genetické elementy. Počet chromozomů, autozómy a gonozómy, karyotyp. Metody chromozomálního vyšetření, klasická a molekulární cytogenetika. Odchylky počtu autozómů, syndromy, možnosti prevence. Strukturální poruchy chromozómů. Rekombinace, síla vazby, vazebná nerovnováha. Metody genetického mapování u modelových organismů a člověka. Užití vazby a vazebné nerovnováhy v identifikaci genů zodpovědných za fenotypové znaky. Mimojaderná dědičnost. Genetika prokaryont, horizontální přenos genů. Informační makromolekuly: DNA, RNA, proteiny, typy, stavba, funkce. Centrální dogma molekulární biologie, procesy toku genetické informace. Genom, transkriptom, protein. Replikace DNA. Transkripce a postranskripční úpravy. Genetický kód. Translace a postranslační úpravy. Reparace DNA. Typy variability v eukaryontních geonomech. Třídy mutací a polymorfismů. Mutageny, jejich mechanismus účinku a testování. Regulace genové exprese u prokaryot a eukaryot. Transkripční faktory. Regulace exprese malými RNA. Epigenetické mechanismy. Genomový imprinting, uniparentální disomie. Inaktivace chromozómu X. Faktory ovlivňující genotyp jedince. Základní nástroje molekulární genetiky. Klonování DNA a knihovny DNA.

6 Southernova metoda. PCR. Sekvenování DNA. Molekulárně genetická diagnostika v medicíně. DNA fingerinting. Čipové technologie: resekvenace, genotypování, expresní profilování, stanovení počtu kopií, čipy pro analýzu proteinu. Transgenní organismy. Genová terapie. Molekulární mechanismy regulace buněčného cyklu. Charakteristiky nádorové buňky, genetická podstata nádorového bujení. Geny činné v kancerogenezi: onkogeny, tumor supresorové geny, funkce. Mechanismy aktivace onkogenů a inaktivace tumor supresorových genů. Dědičná predispozice k nádorům, nejčastější typy a jejich genetika. Chromozomální změny v nádorech. Molekulární mechanismy tvorby protilátek a receptorů T buněk na úrovni DNA, RNA, proteinu, struktura, procesy, funkce. Genetika HLA antigenů, struktura, funkce. Genetika determinace pohlaví. Genetika vývoje organismu, vývojové geny. Základní koncepty populační genetiky. Hardyho-Weinbergův zákon, podmínky platnosti a důsledky. Faktory podmiňující změny alelových frekvencí: asortativní křížení, selekce, mutace, drift, tok. Představy o vzniku a evoluci života na Zemi. Evoluce genů a genomů. Endosymbiotická hypotéza. Část virologie Definice virů, rozdíly od ostatních parazitů. Taxonomie virů a parametry, podle kterých jsou viry klasifikovány.

7 Základní proncipy struktury virových částic a metody studia virových struktur. Metody práce s viry (pomnožení, purifikace, kvantifikace, metody molekulární a buněčné biologie uplatňující se ve studiu virů a jejich interakcí s hostitelskou buňkou). Viry a buněčná transformace. a. Indukce nádorové transformace viry s DNA genomem (polyomaviry, papillomaviry, adenoviry a herpesviry). b. Indukce nádorové transformace retroviry (chronicky onkogeními, akutně onkogeními viry a retroviry, které kodují transkripční aktivátory např. HTLV) c. Indukce nádorové transformace viry hepatitidy B a C. Viry a imunitní systém jak viry překonávají obranné mechanismy hostitele. Replikační strategie RNA virů. a. plus RNA virů (na příkladech Picornaviridae, Flaviviridae, Coronaviridae). b. minus RNA virů (na příkladech Orthomyxoviridae, Rhabdoviridae). c. Virů jejichž genom je dvouvláknová RNA (reovioridae). Replikační strategie a patogenní účinky virů kódujících reversní transkripázu: a. jednoduchých retrovirů, b. HIV, c. viru hepatitidy B. Replikační strategie a patogenní účinky DNA virů: a. Parvoviridae (viry s genomem tvořeným jednovláknovou DNA). b. Polyomaviry. c. Papillomaviry. d. Adenoviry. e. Herpesviry. f. Poxviry.

8 Zařazení známých lidských patogenů do čeledí (a strategií jejich replikace): Virus vztekliny, spalniček, dětských příušnic, klíšťové encefalitidy, zarděnek, SARS, chřipky, dětské obrny, AIDS, černých neštovic, planých neštovic, žluté zimnice, žloutenky typu A,B,C, virus Ebola. Rostlinné viry odlišnost od živočišných virů struktura a replikační cyklus viru tabákové mozaiky Bakteriální viry jak se liší od živočišných virů replikační strategie bakteriofága lambda Evoluce virů, viroidy, virusoidy, katalytická RNA, ribozymy. Využití virů v objevech molekulární a buněčné biologie jako vektorů pro genovou a nádorovou terapii Vydáno: / Odpovědná osoba: Ivana Tinková URL zdroje (přijato :44):