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Molekulare Zellbiologie I.

MF (6 Kreditpunkte, Kolloquium, Dr. Gábor Bánhegyi; AOKOVM464_1N)

DF (4 Kreditpunkte, Kolloquium, Dr. Gábor Bánhegyi; FOKOOVM205_1N)

2018/2019, Frühjahrssemester

Studienbeauftragte: Dr. Rónai, Zsolt

Allgemeine

Anerkennung des Semesters:
Die Studenten, die
– nicht mehr als dreimal von den Praktika abwesend waren, und
– die erste Zwischenprüfung (Demonstration an der 9. Woche) bestanden haben
können eine Unterschrift am Ende des Semesters bekommen und dürfen an der Prüfung teilnehmen.

Tests:
Es werden 2 Zwischenprüfungen (eine Demonstration an der 9. Woche und einen Test an der 14. Woche) während dem Semester gehalten. Die Demonstration an der 9. Woche ist mündlich, der Stoff ist die Theorie der ersten 8 Wochen. Der Test an der letzten Woche ist dagegen schriftlich und nicht obligatorisch. In diesem Test werden nur die Praktika (die Versuche) gefragt werden. Wenn die Demonstration nicht bestanden wurde, kann sie nachgeholt werden. Studenten die einen Demodurchschnitt von wenigstens 4,0 erreichen, bekommen eine Prüfungserleichterung, und zwar müssen sie keine Praktikumsfrage in der Kolloquium beantworten.

Prüfung:
Am Ende des Semesters findet ein Kolloquium statt. Es ist eine mündliche Prüfung. Studenten müssen 4 Fragen* beantworten. Im Fall einer erfolglosen Prüfung sollten mindestens 3 Tagen vor der Nachprüfung vergehen (also am dritten Tag darf eine Nachprüfung frühestens abgelegt werden).

Stoff:
Die genetische Information.  Die grundlegenden Konzepte der Molekularbiologie, Nukleinsäure-Struktur und -Funktion. Chromosomen und DNS. DNS-Replikation, Reparatur der DNS Struktur, Mobile genetische Elemente, Vieren. Transkription, RNA-Processierung  und ‑Modifikation, snRNS, hnRNS. Genetische Code und Translation. Posttranslationale Modifizierung von Proteinen,  Folding,  Qualitätskontrolle. Proteostasis, Ubiquitin-Proteasom-System,  Autophagie. Regulation der Genexpression,  Kern-Rezeptoren. Transkriptionsfaktoren,  DNS-bindende Motive. Gene und Genom Evolution, Epigenetik. Molekularbiologische Techniken. Bioinformatik, Systembiologie

Offizielle Lehrbücher:
Löffler–Petrides: Biochemie und Pathobiochemie

Studienbeauftragte des ersten Jahres:
Dr. Rónai, Zsolt

*: wegen „ISO“-Regelung: die Prüfung kann bestanden werden, wenn man alle 4 Fragen ausreichend beantworten kann.

Vorlesungen

Zeitpunkt und Ort:
Dienstag 13:50-14:50 in den Hörsälen Hevesy und Beznák und
Freitag 9:20-10:15 in den Hörsälen Békésy und Beznák im EOK Gebäude, wöchentlich

WocheDatumVorlesungVortragender
1.4-8 Febr.Eukaryotische und prokaryotische Zelle, die genetische InformationKeszler
Der grundlegenden Konzepte der Molekularbiologie, Nukleinsäure-Struktur und -FunktionKeszler
2.11-15 Febr.Chromosomen und DNS IKeszler
Chromosomen und DNS IIKeszler
3.18-22 Febr.DNS-Replikation, Reparatur der DNS Struktur, Rekombination IRónai
DNS-Replikation, Reparatur der DNS Struktur, Rekombination IIRónai
4.25 Febr. - 1 März Transkription ISzelényi
Transkription IISzelényi
5.4-8 MärzTranskription III Szelényi
Regulation der Genexpression, Kern-Rezeptoren. Transkriptionsfaktoren, DNS-bindende MotiveSzelényi
6.11-14 MärzGenetische Code und Translation. ISzeitner
7.18-22 MärzGenetische Code und Translation. II Szeitner
VirenKeszler
8.25-29 MärzEpigenetikKeszler
Posttranslationale Modifizierung von Proteinen, Folding, Qualitätskontrolle IKardon
9.1-5 Apr.Posttranslationale Modifizierung von Proteinen, Folding, Qualitätskontrolle IIKardon
Proteostasis, Ubiquitin-Proteasom-System, Autophagie IKardon
10.08-12 Apr.Proteostasis, Ubiquitin-Proteasom-System, Autophagie IIKardon
Mobile genetische ElementeBarta
11.23-26 Apr.Gene und Genom Evolution Barta
Gentechnik I: PCRRónai
12.29 Apr. - 3 MaiGentechnik II: MutationsuntersuchungRónai
13.6-10 MaiGentechnik III: GenexpressionRónai
Gentechnik IV: KlonierungRónai
14.13-17 MaiGentechnik V: Knock out TechnikKovács-Nagy
Gentechnik VI: GenetherapieKovács-Nagy

Praktika

Ort: EOK (Tűzoltó Str. 37-47.), Gang „D“

Woche DatumVersuch
14-8 FebruarProteine I
211-15 FebruarProteine II
318-22 FebruarGelfiltration
426 Februar - 1 MärzSDS-PAGE
54-8 MärzAnalyse subzellulärer Fraktionen I
611-14 MärzAnalyse subzellulärer Fraktionen II
718-22 Märzβ-Galactosidase
825-29 MärzIn vitro Translation (DZ: Plasmidverdauung)
91-5 AprilDemonstration (mündlich)
108-12 AprilPlasmidverdauung (DZ: Bioinformatik)
1123-26 AprilBioinformatik (DZ: PCR-RFLP I)
1229 April - 3 MaiPCR-RFLP I (DZ: PCR-RFLP II)
136-10 MaiPCR-RFLP II (DZ: PCR-RFLP III)
1413-17 MaiPraktikumstest (schriftlich)

Einteilung

GruppePraktikumsleiterTagZeitpunktRaum
DM/1BőgelMontag12:00-15:001
DM/2KardonMontag12:00-15:002
DM/3KeszlerMontag12:00-15:003
DM/4Kovács-NagyMontag12:00-15:004
DM/5SzelényiMontag15:10-18:101
DM/6MolnárDonnerstag09,40-12,405
DM/7Szeitner/BánlakiMontag08:00-11:001
DM/8RónaiMontag08:00-11:002
DM/9SzelényiMontag08:00-11:003
DM/10PándicsMontag15:10-18:102
DM/11BartaMittwoch11:15-14:152
DZ/1AsbóthMittwoch11:10-12:405
DZ/2MüllnerMittwoch11:10-12:401

Themen


I. DNA

  1. Vergleich von pro- und eukaryontischen Zellen. Die Bedeutung der Kompartimentierung, die Rolle der wichtigsten Zellorganellen
  2. Aufbau der Nukleotide. Primär- und Sekundärstruktur der Nukleinsäuren
  3. Kondensierung der DNA in Pro- und Eukaryonten. Die Chromatinstruktur, Rolle der Topoisomerasen
  4. Struktur der menschlichen Chromosomen, die Änderung der Chromatinstruktur während dem Zellzyklus.
  5. Aufbau des menschlichen Genoms. Codierende und regulatorische Sequenzen. Nicht-codierende Bereiche: Introns, Pseudogene, repetitive Sequenzen
  6. Semikonservative DNA-replikation. Replikationsgabel, Leit- und Folgestrang
  7. Der Replikationsvorgang in Pro- und Eukaryonten. Vergleich der beteiligten Proteine und Enzyme
  8. Telomer-Regionen: Replikation der Endteile der Chromosomen in Eukaryonten. Funktion und Bedeutung der Telomease
  9. Die wichtigsten DNA-Schäden. Folge und Reparatur der Desaminierung
  10. Entstehung und Reparatur der Thymindimere. Mismatchreparatur
  11. Genetische Mutationen und Polymorphismen: ihre Entstehung und Wirkung auf die entsprechenden RNAs und Proteine
  12. Das menschliche Genom. Rolle von genetischen Faktoren in der Pathogenese humaner Krankheiten. Nachweis der genetischen (Risiko)faktoren
  13. Die Polymerase-Kettenreaktion und „real-time“ PCR. Theorie und Anwendungsgebiete
  14. Nachweis von Polymorphismen und Mutationen (RFLP, allelspezifische PCR, Bestimmung der DNA-Sequenz und Primerextension)

 
II. RNA

  1. Struktur und Funktion der RNA‑Polymerase in E. coli. Initiation und Termination der Transkription in Prokaryonten
  2. Typen der RNA und ihre Funktion. Synthese der tRNA und rRNA
  3. Regelung der Transkription in Prokaryonten. Starker und schwacher Promotor. Operons, konstitutive und induzierbare Gene, positive und negative Regelung
  4. Struktur der Gene in Eukaryonten. Initiation und Termination der Transkription in Eukaryonten
  5. Regelung der Transkription in Eukaryonten. Spezifische Transkriptionsfaktoren, regulatorische Sequenzen, Coaktivatoren und Corepressoren
  6. Prozessierung der mRNA in Eukaryonten
  7. Synthese und Funktion von mikroRNA
  8. Rolle der DNA-Methylierung und Histonmodifikationen
  9. Posttranskriptionale Modifizierung von mRNA in Eukaryonten. Regelung der Stabilität der mRNA.
  10. DNA-bindene Proteine in Pro- und Eukaryonten und ihre charakteristischen Strukturmotive („Histon-fold“, „Helix-loop-helix“, „Helix-turn-helix“, Leucin-Zipper, Zinkfinger) mit Beispielen
  11. Struktur und Funktion der Kernrezeptoren (Steroid, Thyroid, AH-Rezeptor)
  12. Untersuchung der Genexpression („real-time“ PCR, DNA-chip, Reportergene)

 
III. Protein

  1. Der genetische Code. Struktur der tRNA, die Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, Codon–Anticodon-Bindung
  2. Struktur der Ribosomen in Pro- und Eukaryonten. Ribosomzyklus. Anbindung der tRNA-Moleküle an die Ribosomen während der Translation
  3. Initiation, Elongation und Termination der Translation in Eukaryonten. Regelung, Rolle des Faktors eIF2
  4. Vorgang der Translation in Prokaryonten. Hemmstoffe
  5. Posttranslationelle Modifizierung der Proteine
  6. Proteinfaltung und Qualitätskontrolle
  7. Der Begriff und die Bedeutung der Proteostase. Intrazelluläre Abbauwege der Proteine
  8. Aufbau und Funktion des Proteasoms. Immunproteasom. Antigenpeptid-Transporter (TAP). Endoplasmatisches Retikulum-assoziierte Degradation (ERAD). Hemmung des Proteasoms
  9. Autophagozytose, Rolle der Lysosomen. Makroautophagie, Mikroautophagie, Chaperon-vermittelte Autophagie. Zusammenhang zwischen Stoffwechsel und Autophagie
  10. Replikation der Bakteriophagen: lytischer und lysogener Vermehrungszyklus
  11. Klassifizierung der tierischen Viren nach dem Mechanismus der Transkription. Struktur und Replikation der Retroviren
  12. Herstellung eines rekombinanten DNA-Molekül (Klonierung) und ihre Anwendungsgebiete
  13. Biomedizinische Anwendung gentechnischer Verfahren (transgene Tiere; Knock-out-, Knock-in- und Knock-down-Techniken; Klonierung)
  14. Grundprinzipien der humanen Gentherapie (in vivo vs. ex vivo; viral vs. nicht-viral; Genaugmentation; gezielte Genommodifikation mit Hilfe des CRISPR / Cas9-Systems)

 
IV. Gentechnik und Labor

  1. Nachweis, Denaturierung bzw. Ausfällung von Proteinen
  2. Nachweis von Proteinen mit Hilfe von Farbreaktionen (Xanthoprotein-, Millon- und Adamkiewicz-Reaktion).
  3. Bestimmung der Konzentration von Proteinen aufgrund des Nachweises der Peptidbindung (Biuret-Reaktion) und der SH-Gruppen (Ellmann-Methode)
  4. Gelfiltration (Molekularsiebung)
  5. SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese und Western-Blot: Trennung und spezifischer Nachweis von Proteinen
  6. Induktion der β-Galaktosidase in E. coli
  7. Verdauung von Plasmiden mit Restriktionsendonuklasen, Fragmentanalyse mit Hilfe der Gelelektrophorese
  8. Praktische Anwendung der in silico Verfahren (Sequenz-Datenbanken; Suche nach Genpolymorphismen und für Genotypisierung geeignete Restriktionsenzyme; Primerdesign)
  9. Genotypisierung einer Punktmutation (SNP) mit Hilfe der PCR–RFLP Methode
  10. Analyse subzellulärer Fraktionen
  11. In vitro translation

I. Demonstration


Themenkatalog 2018/19/2 – I. Demonstration

  1. Aufbau der Nukleotide. Primär- und Sekundärstruktur der Nukleinsäuren
  2. Kondensierung der DNA in Pro- und Eukaryonten. Die Chromatinstruktur, Rolle der Topoisomerasen
  3. Struktur der menschlichen Chromosomen, die Änderung der Chromatinstruktur während dem Zellzyklus.
  4. Aufbau des menschlichen Genoms. Codierende und regulatorische Sequenzen. Nicht-codierende Bereiche: Introns, Pseudogene, repetitive Sequenzen
  5. Semikonservative DNA-replikation. Replikationsgabel, Leit- und Folgestrang
  6. Der Replikationsvorgang in Pro- und Eukaryonten. Vergleich der beteiligten Proteine und Enzyme
  7. Telomer-Regionen: Replikation der Endteile der Chromosomen in Eukaryonten. Funktion und Bedeutung der Telomease
  8. Die wichtigsten DNA-Schäden. Folge und Reparatur der Desaminierung
  9. Entstehung und Reparatur der Thymindimere. Mismatchreparatur
  10. Genetische Mutationen und Polymorphismen: ihre Entstehung und Wirkung auf die entsprechenden RNAs und Proteine
  11. Struktur und Funktion der RNA‑Polymerase in E. coli. Initiation und Termination der Transkription in Prokaryonten
  12. Typen der RNA und ihre Funktion. Synthese der tRNA und rRNA
  13. Regelung der Transkription in Prokaryonten. Starker und schwacher Promotor. Operons, konstitutive und induzierbare Gene, positive und negative Regelung
  14. Struktur der Gene in Eukaryonten. Initiation und Termination der Transkription in Eukaryonten
  15. Regelung der Transkription in Eukaryonten. Spezifische Transkriptionsfaktoren, regulatorische Sequenzen, Coaktivatoren und Corepressoren
  16. Prozessierung der mRNA in Eukaryonten
  17. Posttranskriptionale Modifizierung von mRNA in Eukaryonten. Regelung der Stabilität der mRNA.
  18. DNA-bindene Proteine in Pro- und Eukaryonten und ihre charakteristischen Strukturmotive („Histon-fold“, „Helix-loop-helix“, „Helix-turn-helix“, Leucin-Zipper, Zinkfinger) mit Beispielen
  19. Der genetische Code. Struktur der tRNA, die Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, Codon–Anticodon-Bindung
  20. Struktur der Ribosomen in Pro- und Eukaryonten. Ribosomzyklus. Anbindung der tRNA-Moleküle an die Ribosomen während der Translation
  21. Initiation, Elongation und Termination der Translation in Eukaryonten. Regelung, Rolle des Faktors eIF2
  22. Vorgang der Translation in Prokaryonten. Hemmstoffe
  23. Posttranslationelle Modifizierung der Proteine
  24. Replikation der Bakteriophagen: lytischer und lysogener Vermehrungszyklus
  25. Klassifizierung der tierischen Viren nach dem Mechanismus der Transkription. Struktur und Replikation der Retroviren

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