Perspektywy współczesnej biologii i biotechnologii

biologia
biotechnologia

obowiązkowe

Przed przystąpieniem do realizacji przedmiotu "Perspektywy współczesnej biologii i biotechnologii" studenci powinni posiadać wiedzę z zakresu mikrobiologii, biotechnologii, biochemii, biologii molekularnej oraz podstawy fizjologii roślin i zwierząt.

w sali

Biotechnologia to szybko rozwijającą się dyscyplina naukowa znajdującą szerokie zastosowanie w przemyśle, rolnictwie

i medycynie. Na biotechnologię składają się wszelkie manipulacje żywymi organizmami: mikroorganizmami, roślinami i zwierzętami, jako systemami biologicznymi, prowadzące do osiągnięcia określonych korzyści. Wykład prezentuje najważniejsze osiągnięcia oraz perspektywy badań we współczesnej biotechnologii.

Cykl wykładów dotyczących różnych dziedzin współczesnej biotechnologii:

1. Wykład wprowadzający - historia najważniejszych odkryć we współczesnej biotechnologii; kierunki badań wytyczane przez koncerny biotechnologiczne; pierwsze sztucznie zsyntetyzowane genomy – stosowane techniki, korzyści, obawy; syntetyczne kwasy nukleinowe - spojrzenie poza DNA i RNA - dr hab. Adrianna Raczkowska/dr Marta Polańska

2. Biologia syntetyczna jako nowa dziedzina nauki – podstawowe założenia, syntetyczne cząstki i układy biologiczne; biobrick (biocegiełka) jako podstawowy element tworzenia syntetycznych układów; wykorzystanie biologii syntetycznej w biotechnologii i medycynie; perspektywy oraz kwestie etyczne – dr hab. Radosław Stachowiak

3. Nanocząstki srebra i złota jako nowa broń w walce z bakteriami – definicja nanotechnologii; rodzaje struktur manometrycznych; sposoby wytwarzania nanocząstek; zastosowania nanocząstek srebra (AgNPs) i złota (AuNPs) w medycynie i biotechnologii - dr Anna Grudniak

4. Sztuczna fotosynteza do produkcji czystej energii - zastosowanie energii słonecznej do wytworzenia czystej energii w formie paliwa lub elektryczności jako wyzwanie dla człowieka w XXI wieku; wodór jako bardzo wydajne i jednocześnie jedno z najbardziej przyjaznych środowisku paliw; fotokatalityczny rozkład wody w obrębie "sztucznego liścia", prowadzący do powstania wodoru i prostych paliw węglowych, przy użyciu energii słonecznej i tlenkowych półprzewodników oraz grafenu; najnowsze osiągnięcia w dziedzinie tzw. sztucznej fotosyntezy, w szczególności tandemowe ogniwa syntetyczne i biofotoelektrody do produkcji czystej energii; zastosowanie fotoplazmoniki do zwiększenia efektywności konwersji energii słonecznej w fotoogniwach paliwowych – dr hab. Joanna Kargul, prof. UW

5. Szczepionki nowej generacji przeciwko ludzkim patogenom - nowe tendencje w konstrukcji szczepionek podjednostkowych; wybór antygenu (odwrotna wakcynologia); droga dostarczenia antygenu; rodzaje szczepionek: inaktywowany lub zabity patogen; szczepionki toksoidowe; żywe atenuowane szczepy bakteryjne i wirusowe; szczepionki podjednostkowe; szczepionki DNA; szczepionki terapeutyczne; nowe adiuwanty; globalne efekty szczepień; systemowa i strukturalna wakcynologia; wakcynomika i przyszłość spersonalizowanych szczepionek - dr Agnieszka Wyszyńska

6. Biotechnologia roślin – przemysł, rolnictwo i medycyna: Wizja zielonej przyszłości i rzeczywistość.

Bardzo często nie dostrzegamy, jak wiele może zaoferować nam świat roślin. Rośliny kształtują Ziemię, wpływają także na cywilizację, zapewniając nam pożywienie, dach nad głową i ubranie. Ale możemy osiągnąć więcej. Miasta-ogrody, samowystarczalne domy, wykorzystujące do produkcji żywności dwutlenek węgla uwalniany przez mieszkańców, bioreaktory, w których wytwarza się paliwa, czy farmy, na których hoduje się insulinę lub szczepionki - to tylko niektóre możliwości, jakie daje nam biologia i biotechnologia roślin. Mamy szansę na zdrowszą i bardziej ekologiczną przyszłość, jeśli tylko będziemy chcieli dowiedzieć się, jak ją urzeczywistnić - Dr Danuta Solecka

7. Algi w biotechnologii – krótka charakterystyka tej gromady organizmów; wykorzystanie krasnorostów jako bioreaktory w produkcji energii, leków, kosmetyków i żywności, obecne osiągnięcia i perspektywy na przyszłość; obecne wykorzystanie alg na skalę przemysłową, algi na tle innych organizmów i ich wpływ na środowisko; przegląd metod wykorzystywanych w transformacji krasnorostów; problematyka związana z transformacją – promotory i regulatory ekspresji, markery selekcyjne, optymalizacja kodonów; zalety transformacji plastydów u alg i roślin wyższych – obecne osiągnięcia i problemy do rozwiązania - dr hab. Maksymilian Zienkiewicz

8.Algi w walce o zahamowanie zmian klimatycznych - redukcja CO2 i produkcja biopaliw - wyzwania, istniejący stan wiedzy, produkcja biopaliw trendy, metodologia - dr hab. Maksymilian Zienkiewicz"

9. Biotechnologia roślin a przemysł i rolnictwo - wykorzystanie kultur tkankowych do produkcji substratów dla przemysłu spożywczego, farmaceutycznego i kosmetycznego; techniki transformacji roślin; wykorzystanie roślin transgenicznych w rolnictwie – prof. dr hab. Paweł Sowiński

10. Komórki macierzyste w badaniach podstawowych - omówienie trzech różnych metod różnicowania komórek macierzystych (na drodze tworzenia chimer, guzów o histologicznej budowie łagodnych potworniaków, w których obecne są pochodne trzech listków zarodkowych oraz na drodze formowania tzw. kul zarodkowych odzwierciedlających kolejne etapy różnicowania zachodzące podczas normalnej embriogenezy); przykładowe możliwości badawcze oraz przełomowe odkrycia z udziałem tych komórek - dr Aneta Suwińska

11. Zarodki zwierząt w biotechnologii – przedstawienie możliwości badawczych, jakie stwarzają współczesne techniki embriologiczne oraz techniki biologii molekularnej; ich wykorzystanie w badaniu funkcji genów w rozwoju i funkcjonowaniu organizmu poprzez tworzenie zwierząt transgenicznych, w tym uzyskiwanie organizmów typu knock-out lub knock-in; klonowanie ssaków; metody uzyskiwania klonów zarodków; główne osiągnięcia w tej dziedzinie oraz dalsze perspektywy zastosowania tej dziedziny badań embriologii eksperymentalnej; praktyczny aspekt omawianych technik badawczych - prof. dr hab. Marek Maleszewski

12. Zastosowanie komórek macierzystych w medycynie regeneracyjnej - współczesna wiedza na temat komórek macierzystych (zarodkowych oraz specyficznych tkankowo); ich pochodzenia; mechanizmów różnicowania; roli w naprawie tkanek w organizmach dorosłych; możliwości wykorzystania komórek macierzystych w medycynie regeneracyjnej i terapii - dr hab. Edyta Brzóska-Wójtowicz

13. Peptydy penetrujące komórki - obiecujące narzędzie do wprowadzania leków do komórek; charakterystyka peptydów penetrujących komórki; rodzaj transportowanego cargo; mechanizmy penetracji komórek przez peptydy penetrujące; wykorzystanie peptydów penetrujących komórki do transportu cząsteczek terapeutycznych i diagnostycznych - dr Joanna Trzcińska Danielewicz

14. Zastosowania przeciwciał monoklonalnych w pracach badawczych, diagnostyce i terapii - immunoterapia - terapeutyczne modulowanie aktywności układu odpornościowego; szczepionki przeciwnowotworowe - dr Ewa Kozłowska

Modern Biotechnology: Connecting Innovations in Microbiology and Biochemistry to Engineering Fundamentals. 2009. N.S. Mosier, M.R. Ladisch, Wyd. Wiley; Modern Industrial Microbiology and Biotechnology. 2007. N. Okafor oraz spis literatury podany indywidualnie przez każdego z wykładowców

WIEDZA

- dostrzega dynamiczny rozwój nauk przyrodniczych oraz powstawanie nowych dyscyplin badawczych, a także identyfikuje najistotniejsze trendy rozwoju nauk biologicznych w zakresie studiowanej przez siebie specjalności (BKW_W18)

- ma pogłębioną wiedzę w wybranych obszarach biotechnologii mikroorganizmów, roślin, zwierząt, przemysłowej, medycznej oraz inżynierii komórkowej (BtK_W02)

- wykazuje znajomość aktualnego stanu wiedzy w głównych działach biotechnologii; ma wiedzę dotyczącą: terminologii przyrodniczej, najnowszych badań, odkryć i ich zastosowań w biotechnologii, medycynie czy rolnictwie (BtK_W03)

UMIEJĘTNOŚCI

- wykazuje umiejętność krytycznej analizy i selekcji informacji biologicznych, zwłaszcza ze źródeł elektronicznych i mediów (BK_U04)

- wykazuje umiejętność posługiwania się językiem nowożytnym (angielskim) w stopniu umożliwiającym korzystanie z literatury naukowej i komunikację z cudzoziemcami (BtK_U02)

- wykazuje umiejętność wyciągania wniosków oraz formułowania sądów na podstawie danych z różnych źródeł (BtK_U07)

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

- potrafi przekazać społeczeństwu wiedzę o najnowszych osiągnięciach nauk przyrodniczych i wyjaśnić zasadność prowadzenia podstawowych badań naukowych (BK_K03)

- odczuwa potrzebę stałego dokształcania się i aktualizowania wiedzy, korzystając ze źródeł naukowych i popularnonaukowych, dotyczących specjalistycznych nauk biologicznych (BK_K07)

- krytycznie analizuje informacje pojawiające się w środkach masowego przekazu i potrafi wykorzystać je w praktyce (BK_K10)

- ma nawyk korzystania z obiektywnych źródeł informacji naukowej oraz posługiwania się zasadami krytycznego wnioskowania przy rozstrzyganiu praktycznych problemów (BtK_K04)

- aktywnie aktualizuje wiedzę przyrodniczą i jej zastosowania praktyczne (BtK_K06)

- rozumie potrzebę przekazywania społeczeństwu informacji o nowych osiągnięciach biotechnologii i ich znaczeniu oraz potrafi przekazać te informacje w sposób zrozumiały (BtK_K11)

Wykład w połączeniu z prezentacją multimedialną

Egzamin pisemny testowy jednokrotnego wyboru na ocenę. Próg zaliczenia wynosi 51%.

-