Genetyka (4L)

Genetyka to nasz najdłuższy i najbardziej rozbudowany kurs. Analizujemy w nim wszystkie elementy genetyki wymagane w szkole średniej: replikację, transkrypcję i translację (często na dwóch poziomach złożoności) oraz regulację tych procesów. Nie mogło zabraknąć genetyki klasycznej: odkryć Mendla i Morgana, poszerzonej analizy wszystkich typów dziedziczenia, genetyki populacyjnej, rozbudowanej genetyki człowieka, a nawet transformacji nowotworowej.

Kurs został podzielony na 15 lekcji wykładowych. Łączny czas: 26 godz. 32 min. (plus 158 min. na dwa testy zaliczeniowe).
Do kursu dołączyliśmy 261 zadań maturalnych CKE (edycja – 2022/2023). Uwaga: na ich rozwiązanie nominalnie trzeba niemal 29 godzin!).

Wykłady prowadzi Waldemar Lewiński. Współautorami są: Jan Prokop i Jacek Balerstet.

Lekcja 1. Zaczynamy genetykę

Przedstawiamy wydarzenia historyczne zwiastujące nadejście ery genetyki. Zaczynamy “wstecznie” od teorii samorództwa Arystotelesa, przedstawiamy też jego zwolennika Poucheta, nie zapominamy o preformistach, potem zbijamy ich argumenty doświadczalnie – przypominamy prace takich uczonych, jak Redi, Spallanzani czy Pasteur. Wreszcie wykorzystujemy prace Benedena, Boveriego i Suttona z zakresu cytologii, aby stworzyć fizyczne podłoże genetyki.

Uwaga: analiza budowy, właściwości i funkcji DNA (model Watsona-Cricka) oraz różnych rodzajów RNA została zamieszczona w kursie: Naukowe Podstawy Biologii (4L), w lekcji 9.

Lekcja 2. Replikacja DNA

Analizujemy replikację. Zaczynamy od odtworzenia eksperymentu Meselsona-Stahla. Następnie przedstawiamy polimerazę DNA zależną od DNA, znajdujemy miejsca ori i składamy kompleks białek maszyny replikacyjnej. Wykazujemy różnice w replikonach prokariotycznych i eukariotycznych. Przeprowadzamy wiwisekcję replikacji z uwzględnieniem syntezy nici wiodącej i nici opóźnionej (fragmenty Okazaki i ligacja). Bierzemy się za trudny problem zwany paradoksem końca replikacji.

Lekcja 3. Kodowanie informacji genetycznej

Wyjaśniamy, czym jest kod genetyczny (przedstawiamy także osiągnięcia Gamowa). Analizujmy krok po kroku wszystkie cechy kodu genetycznego. Pokazujemy dwa wzory tabeli kodu genetycznego.

Lekcja 4. Ekspresja informacji genetycznej

Wykorzystujemy znajomość kodu genetycznego i uruchamiamy informację genetyczną – poddajemy analizie transkrypcję i translację (inicjacja, elongacja i terminacja). Pokazujemy też różnice w transkrypcji i obróbce potranskrypcyjnej między eukariontami (introny, egzony, splicing) i prokariontami.

Lekcja 5. Geny i genomy

Pokazujemy podobieństwa i różnice w genach i genomach prokariontów i eukariontów. Podsumowujemy informacje o genach niepodzielonych i podzielonych. Przedstawiamy różne definicje terminu – gen. Przedstawiamy organizację i wielkość genomów prokariontów, eukariontów (genom jądrowy, genom mitochondrialny, genom chloroplastowy) i wirusów.

Lekcja 6. Regulacja ekspresji informacji genetycznej

Pokazujemy też różne mechanizmy kontroli replikacji, transkrypcji i translacji oraz kontroli na etapach potranslacyjnych. Na modelach operonów (tryptofanowym i laktozowym) pokazujemy kontrolę negatywną i pozytywną oraz indukowalność i reprymowalność. Analizę przeprowadzamy na dwóch poziomach: podstawowym (dla wszystkich) o poszerzonym (dla zainteresowanych).

Lekcja 7. Genetyka klasyczna – Mendel

Przechodzimy całą ścieżkę rozumowania Mendla. Przygotowujemy linie czyste grochu, następnie pracowicie krzyżujemy, liczymy potomstwo i analizujmy wyniki. Razem z Mendlem odkrywamy dwa prawa dziedziczenia fundamentalne dla całej biologii.

Lekcja 8. Genetyka klasyczna – Morgan

Pokazujemy ogrom prac Morgana i innych badaczy nurtu genetyki klasycznej. Zawzięcie krzyżujemy muszki owocowe i tworzymy podstawy chromosomowo-genowej teorii dziedziczności. Liczymy rekombinanty i mapujemy geny. Po drodze wyjaśniamy to, czego nie potrafił wyjaśnić Mendel.

Lekcja 9. Dziedziczenie – przykłady

Analizujemy krok po kroku 21 różnych przykładów dziedziczenia. Wyjaśniamy wszystkie relacje alleli i genów wymagane programem nauczania szkoły średniej (krzyżówki jednogenowe, dwugenowe i wybrane o większej liczbie genów, sprzężenie z płcią i zależność od płci). Prawdopodobnie najbardziej rozbudowana lekcja w naszych kursach!

Lekcja 10. Dziedziczenie pozajądrowe

Przyglądamy się cechom dziedziczenia cytoplazmatycznego. Analizujmy eksperymenty Corrensa z dziedziczeniem cech dziwaczka.

Lekcja 11. Zmienność organizmów

Przedstawiamy źródła i mechanizmy powstawania zmienności niedziedzicznej i dziedzicznej (rekombinacyjnej i mutacyjnej).

Lekcja 12. Mutacje

Krok po kroku przedstawiamy mutacje genowe, chromosomowe strukturalne i chromosomowe liczbowe. Pokazujemy wybrane mechanizmy naprawcze DNA.

Lekcja 13. Genetyka populacyjna

Zdradzamy tajniki genetyki populacyjnej (w tym: zapisujemy stosowne równanie i analizujemy prawo Hardy’ego-Weinberga).

Lekcja 14. Genetyka człowieka

Prezentujemy elementy genetyki człowieka, szczególny nacisk kładąc na choroby dziedziczne (jednogenowe, wielogenowe i wieloczynnikowe). Po drodze poddamy wiwisekcji rodowód królowej Wiktorii. To lekcja z gatunku bardzo rozbudowanych, ale nie mogliśmy zrezygnować z kilkunastu kolejnych analiz, tym razem w odniesieniu do cech dziedzicznych człowieka.

Lekcja 15. Transformacja nowotworowa

Specjalne zajęcia poświęcamy analizie mechanizmu transformacji nowotworowej. Wyjaśnimy, jakie są cechy nowotworu i komórek nowotworowych. Pokażemy różnice między nowotworami złośliwymi i łagodnymi.

Zaliczenie

Trzy zestawy fiszek elektronicznych (łącznie 77 fiszek).

Dwa testy zaliczeniowe:

Test 1: 28 pytań. Czas na rozwiązanie: 60 minut.

Test 2: 32 pytania. Czas na rozwiązanie: 98 minut.

Informacje techniczne!

1. Aby korzystać z materiałów kursu, należy mieć stały dostęp do Internetu (nie ma: możliwości pobrania lekcji wideo na własne urządzenie ani zgody na ich kopiowanie).
2. Materiały w postaci plików pdf można pobrać i wydrukować (na swoje prywatne potrzeby!).
3. Dostęp jest aktywny dokładnie cały rok (365 dni) od momentu zakupu (nie jest zaokrąglany do pełnego dnia).
4. Licencja dla jednego użytkownika – wyłącznie do użytku domowego!
5. Z materiałów można korzystać na komputerze lub smartfonie/tablecie. Jednocześnie można być zalogowanym tylko na jednym urządzeniu.