Treści programowe dla kierunku studiów: biotechnologia Studia pierwszego stopnia – studia licencjackie Rok akademicki 2012/2013

1. 
   Kształcenie w zakresie matematyki
   

Dowolne podręczniki do matematyki z liceum

Wybrany strony internetowy podane w wykładach

2. 
   Kształcenie w zakresie fizyki i biofizyki
   

1. Pomiar wielkości fizycznych. Jednostki miar. Błąd pomiarowy. Opracowanie wyników pomiarów.

2. Drgania i fale. Dualizm korpuskularno – falowy światła i cząstek i jego konsekwencje. Podstawy krystalografii.

3. Elementy optyki falowej i geometrycznej. Podstawy mikroskopii optycznej i elektronowej. Spektroskopia.

4. Światło jako źródło energii i informacji dla zwierząt i roślin.

5. Elementy termodynamiki fenomenologicznej – wymiana ciepła, temperatura a życie, podstawy termoregulacji u zwierząt.

6. Podstawy mechaniki.

7. Elektryczność. Wstęp do bioelektryczności.

1. Zjawisko powstawania siły elektromotorycznej – ogniwa;

2. Własności materii: Wyznaczanie lepkości powietrza i stosunku cp/cv, wyznaczanie gęstości i lepkości cieczy, wyznaczanie napięcia powierzchniowego cieczy;

3. Termodynamika - drogi wymiany ciepła, przyrządy do mierzenia temperatury, rozszerzalność cieplna ciał;

5. Wytwarzanie i prostowanie prądu. Prawo Ohma w praktyce. Obsługa przyrządów pomiarowych np. mierniki uniwersalne, oscyloskop etc;

6. Zjawisko wzmacniania prądu. Fotoogniwo.

7. Kształtowana jest umiejętność analizy otrzymanych wyników oraz szacowania popełnianych błędów i poszukiwania ich przyczyn.

Metody oceny/ sposób zaliczenia:

Wykład: egzamin pisemny (testowy) po uprzednim zaliczeniu ćwiczeń

Ćwiczenia z fizyki: Warunkiem zaliczenia laboratorium jest pozytywne zaliczenie wykonanych ćwiczeń. Ocena końcowa wystawiana jest na podstawie ocen pisemnych sprawozdań z przeprowadzonych doświadczeń i oceny uzyskanej na końcowym pisemnym sprawdzianie (test z teorii i rachunkowe zadania otwarte).

Spis zalecanych lektur: Boeker E., van Grondelle R., Fizyka środowiska, Wydawnictwo PWN

Dryński T., Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, wyd. VII, PWN, Warszawa;

Halliday D.,Walker J., Resnick R., Podstawy fizyki , tom 1-5, PWN Warszawa;

Pilawski A. Podstawy biofizyki. PZWN Warszawa;

Przestalski S. Fizyka z elementami biofizyki, AWAR, Wrocław;

Szydłowski H., Pracownia Fizyczna, PWN, Warszawa;

Szydłowski H., Teoria pomiarów PWN, Warszawa;

Taylor J.R., Wstęp do analizy błędu pomiarowego, PWN, Łódź;

Terlecki J. (red.) Ćwiczenia laboratoryjne z biofizyki i fizyki, PZWL Warszawa
BIOFIZYKA
Typ przedmiotu: obligatoryjny

Poziom przedmiotu: 15 godzin wykładu, 30 godzin zajęć laboratoryjnych

Rok studiów, semestr: I, semestr II

Liczba punktów ECTS: 5

Metody nauczania: wykład i zajęcia laboratoryjne

Wykładowca: prof. dr hab. Maria Stankiewicz, dr Joanna Wyszkowska

Prowadzący zajęcia laboratoryjne: prof. dr hab. Maria Stankiewicz, dr Joanna Wyszkowska

Wymagania wstępne: Znajomość materiału z fizyki z zakresu wymaganego w semestrze I. Podstawowa znajomość zjawisk fizycznych spotykanych na co dzień.

Cele przedmiotu: Poznanie funkcjonowania zjawisk fizycznych w organizmach żywych. Zapoznanie się z metodami fizycznymi wykorzystywanymi w badaniach biologicznych oraz z możliwościami wykorzystania zjawisk biofizycznych w nowoczesnych rozwiązaniach technicznych i biotechnologicznych.

Treści merytoryczne przedmiotu: Zakres materiału omawianego na wykładzie obejmuje:

Biofizyka komórki i tkanek. Bioelektryczność.

Biofizyczne podstawy funkcjonowania wybranych narządów zmysłów (elementy akustyki, zmysł słuchu, zmysł wzroku, układ optyczny oka, widzenie, chemorecepcja).

Wpływ wybranych czynników fizycznych środowiska na organizmy

Wpływ drgań mechanicznych na organizm (ultradźwięki, infradźwięki, wibracje). Wykorzystanie ultradźwięków w medycynie i nauce.

Wpływ pola elektrycznego i magnetycznego na organizm: Właściwości elektryczne i magnetyczne materii. Właściwości elektryczne komórek i tkanek. Zjawisko rezonansu magnetycznego.

Wpływ promieniowania niejonizującego na organizm. Optyczne właściwości materii. Podstawy optyki laserowej. Zastosowanie wybranych metod optycznych w medycynie i biologii.

Wpływ promieniowania jonizującego na organizm. Źródła i rodzaje promieniowania jonizującego. Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią. Dozymetria i elementy ochrony radiologicznej. Wykorzystanie promieniowania jonizującego w medycynie i biologii.

Wykorzystanie zjawisk biofizycznych w rozwiązaniach biotechnologicznych.

Zawartość tematyczna ćwiczeń:

Techniki elektrofizjologiczne w badaniach czynności bioelektrycznej różnych struktur nerwowych. Ćwiczenia demonstracyjne na żywym materiale; praca własna studenta z „dokumentami” z doświadczeń.

Tomografia optyczna i jej wykorzystanie w oftalmologii– ćwiczenia demonstracyjne- zajęcia prowadzone przez Instytut Fizyki.

Metody badań dynamiki molekularnej i oddziaływań międzycząsteczkowych (np. receptor-ligand)– ćwiczenia z użyciem wysokiej klasy komputerów-ćwiczenia prowadzone przez Instytut Fizyki.

Wykorzystanie zjawisk biofizycznych występujących w świecie ożywionym w rozwiązaniach biotechnologicznych – referaty z prezentacjami, pogadanka, praca kierowana.

Metody oceny/ sposób zaliczenia:

Wykład: egzamin pisemny (testowy) po uprzednim zaliczeniu ćwiczeń

Ćwiczenia z fizyki: Warunkiem zaliczenia ćwiczeń jest aktywne uczestnictwo w zajęciach, przygotowanie wymaganych opisów, referatów, prezentacji oraz zaliczenie końcowego sprawdzianu.

Spis zalecanych lektur: Bryszewska M., Leyko W. (red.) Biofizyka dla biologów, PWN Warszawa

Jaroszyk F. Biofizyka PZWL, Warszawa;

Jóźwiak Z. i Bartosz G. Biofizyka. PWN, Warszawa;

Hrynkiewicz A. Z. Rokita E., Fizyczne metody badań w biologii, medycynie i ochronie środowiska : praca zbiorowa / ; [i in.] PWN Warszawa

Miękisz S., Hendrich A. Wybrane zagadnienia z biofizyki. VOLUMED, Wrocław;

Materiały podawane studentom na bieżąco.

Hennel J. W., Podstawy teoretyczne tomografii magnetyczno-renozansowej: (wykłady dla fizyków), Wydaw. UMK, Toruń;

Gonet B., Obrazowanie magnetyczno-rezonansowe, PZWL;

Pluta M., Mikroskopia optyczna , PWN W-wa;

Palmer P. E. S. Diagnostyka ultrasonograficzna, Wydaw. Lekarskie PZWL W-wa;

Stankowski J. Hilczer W., Wstęp do spektroskopii rezonansów magnetycznych, PWN Warszawa.

Materiały wyszukiwane samodzielnie przez studentów.

3. 
   Kształcenie w zakresie chemii
   

szkoły średniej, znajomość działań na logarytmach.

Pajdowski L. Chemia Ogólna, PWN, Warszawa 1997

Sienko M.J., Plane R.A. Chemia Podstawy i zastosowanie, WNT, Warszawa 1999

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, PWN, Warszawa 2002.

Jones L., Atkins P., Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, PWN, Warszawa 2004.

Lipiec T., Szmal Z. Chemia Analityczna, PWN, Warszawa 1988

Minczewski J, Marczenko Z. Chemia analityczna t 1 i 2, PWN, Warszawa 1997.

Skoog D.A., West D. M., Holler D. M., Crouch S. R., Podstawy chemii analitycznej, PWN, Warszawa 2006.

Omówienie izomerii łańcuchowej, położeniowej, geometrycznej, optycznej. Zjawiska wywołane polaryzacją wiązań (tautomeria, aktywność chemiczna, cyklizacja).

Oczyszczanie substancji organicznych metodami destylacji (prosta, frakcjonowana, z parą wodną, pod zmniejszonym ciśnieniem), krystalizacji, ekstrakcji i sublimacji. Wyznaczanie temperatury wrzenia, topnienia i współczynnika załamania światła. Identyfikacja związków organicznych na podstawie widm wykonanych w podczerwieni. Synteza trzech preparatów.

Metody oceny/ sposób zaliczenia: egzamin pisemny.

Spis zalecanych lektur:

Ćwiczenia z chemii organicznej dla studentów biologii, Wyd. Nauk. UMK, Toruń 1998.

Jerry March, Chemia organiczna, WNT, Warszawa 1975.

John McMurry, Chemia organiczna, PWN, Warszawa 2000.

CHEMIA FIZYCZNA
Typ przedmiotu: obligatoryjny

Poziom przedmiotu: 30 godzin wykładu, 30 godzin zajęć laboratoryjnych

Rok studiów, semestr: II, semestr III

Liczba punktów ECTS: 4,5

Metody nauczania: Wykład, ćwiczenia laboratoryjne, opracowania ilościowe i dyskusja wyników eksperymentów.

Wykładowca: prof. dr hab. Jadwiga Ostrowska-Czubenko

Prowadzący zajęcia laboratoryjne: dr Barbara Ostrowska-Gumkowska, dr Izabela Koter

Wymagania wstępne: wiadomości z liceum

Cele przedmiotu: zapoznanie studentów z podstawami chemii fizycznej

Treści merytoryczne przedmiotu: Termodynamika , statyka; Pojęcia podstawowe, nieskończenie małe zmiany funkcji stanu. I-sza zasada termodynamiki, zmiany energii wewnętrznej i entalpii, ciepła molowe, ciepła reakcji chemicznych DH i DU, prawo Hessa i Kirhoffa. Entropia, teoremat Nernsta, II-ga zasada termodynamiki. Kryteria zachowania się układów prostych i złożonych – entropowe i oparte na zmianach entalpii swobodnej. Potencjał chemiczny.

1. 
   Równowaga przemian fizycznych i chemicznych. Reguła przekory. Prawo Raoulta, efekty koligatywne: zmiany temperatur wrzenia i krzepnięcia, ciśnienie osmotyczne.
   
2. 
   Elektrochemia; przewodnictwo elektrolitów , siła elektromotoryczna ogniw i potencjał półogniw-zastosowania. Korozja elektrochemiczna.
   
3. 
   Kinetyka; szybkość reakcji chemicznych, równania kinetyczne, mechanizm reakcji, równanie Arrheniusa i energia aktywacji. Kinetyka reakcji biegnącej według równania kinetycznego 1-szego rzędu.
   
4. 
   Kataliza; mechanizm, przykłady wykorzystania w procesach praktycznych.
   

Atkins P.W. Podstawy chemii fizycznej, PWN S.A., Warszawa 1999

Ceynowa J., Litowska M., Nowakowski R., Ostrowska-Czubenko J., Podręcznik do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii fizycznej, Wyd. Nauk. UMK, Toruń, 1999

GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH

1. 
   Kształcenie w zakresie biologii eksperymentalnej
   

- Ogólna organizacja strukturalna komórki pro- i eukariotycznej. Porównanie aparatu genetycznego komórki pro- i eukariotycznej.

- Pozajądrowe kompartymenty komórki eukariotycznej. Mechanizmy prowadzące do zróżnicowania kompartymentów jednobłonowych: synteza, sortowanie i translokacja białek w komórce.

- Molekularna organizacja chromosomalnego DNA. Pojęcia: gen, genom, chromosom i kariotyp.

- Organizacja genów w typowym chromosomie kręgowców. Rola sekwencji: centromerowej, inicjacji replikacji i telomerowych.

- Chromosomalny DNA i jego upakowanie. Poziomy organizacji kompleksu: DNA-białko w różnych fazach cyklu komórkowego. Struktura i skład nukleotydowy chromatyny a jej aktywność transkrypcyjna. Rodzaje i stany kondensacji chromatyny. Chromosomy politeniczne i chromosomy szczoteczkowe jako modelowe obiekty badań nad funkcjonowaniem chromatyny.

- Wewnątrzkomórkowa organizacja procesów syntezy i dojrzewania RNA. Identyfikacja subkompartymentów komórkowych związanych z syntezą i dojrzewaniem mRNA. Lokalizacja genów rDNA w komórce eukariotycznej (NOR). Jąderko jako strukturalny wyraz syntezy, gromadzenia i dojrzewania rybosomalnego RNA.

- Wewnątrzkomórkowa organizacja procesu replikacji DNA.

- Cykl komórkowy. Cytokineza. Mitoza. Mejoza.

- Funkcjonalna organizacja otoczki jądrowej.

- Mitochondria i plastydy: ich struktura, funkcje i zakres autonomii genetycznej.

- Wewnątrzkomórkowe sortowanie i translokacja białek. Siateczka śródplazmatyczna. Aparat Golgiego. Główne mechanizmy importu białek do organelli błonowych. Transport pęcherzykowy. Drogi sekrecyjne. Drogi endocytozy. Biogeneza lizosomów. Natura i funkcje lizosomów.

Peroksysomy. Glioksysomy.

Międzyorganellowa translokacja białek na przykładach procesów fotooddychania i cyklu glioksalowego.

Cytoszkielet komórki.

Kontrola cyklu komórkowego i śmierć komórki.

DNA jako substancja dziedziczna. Pojęcie genu i ekspresji genu. Genotyp i fenotyp. Odziedziczalność.

Struktura genu prokariotycznego i eukariotycznego. Poziomy regulacji genów u Pro- i Eukariota.

Genetyka mendlowska. Allele wielokrotne, subletalne i letalne. Interakcje między genami allelicznymi i nieallelicznymi. Testy sprawdzające alleliczność genów. Ekspresja i penetracja genów.

Geny kumulatywne.

Genetyczna determinacja płci. Dziedzicznie sprzężone i związane z płcią.

Analiza sprzężeń. Mapowanie genów u różnych organizmów.

Zmienność fluktuacyjna.

Zmienność dziedziczna. Mutacje. Mutageny. Mechanizmy naprawy DNA. Nowotworzenie.

Dziedziczenie niemendlowskie. Dziedziczenie pozachromosomowe. Epigenetyka. Piętnowanie rodzicielskie. Efekt matczyny.

Geny w rozwoju.

Genomy. Paradoks wartości C. Sekwencje niekodujące, sekwencje powtórzone. Genom człowieka.

Genetyka człowieka. Kariotyp. Choroby dziedziczne.

Genetyka populacyjna. Prawo Hardy’ego-Weinberga. Czynniki zaburzające równowagę populacji. Pokrewieństwo i wsobność.