CHEM-C2300 Solu- ja molekyylibiologia Luento1 0 Heli Viskari Tervetuloa kurssille! 1
Kurssin sisältö (Oodista) Mikrobi-, kasvi- ja eläinsolujen solutason rakenteiden ja toiminnan vuorovaikutus Luokittelun perusteet toiminnallisista lähtökohdista (solujen pääluokat: mm. bakteerit, sienet, levät, kasvi- ja eläinsolut) Solutason geneettisen säätelyn periaatteet ja geenitekniikan työkalut Solujen kasvatus laboratoriossa ja eri tekijöiden vaikutukset kasvuun Solujen ja solutuotteiden hyötykäyttö 3 Kurssin sisältö Mikrobi-, kasvi- ja eläinsolujen rakenne ja toiminta - pro- ja eukaryoottisolut, yhtäläisyydet ja erot - mikroskopia - soluelimet ja organellit - solujen signalointimenetelmät - solujen ja solutuotteiden valmistuksen ja käytön esimerkkejä DNA:n ja proteiinien rakenne ja rakentuminen - geneettisen säätelyn periaatteet: transkriptio, translaatio, rekombinaatio Geenitekniikan työkalut - rekombinantti-dna-teknologia - sovellukset biotekniikassa 4 2
Osaamistavoitteet (Oodista) Kurssin suoritettuaan, opiskelija osaa: - luokitella pro- ja eukaryoottisolujen fysiologisia, kemiallisia ja biologisia ominaisuuksia - esittää rakenteiden ja toiminnan vuorovaikutuksia molekyylitasolla - kuvailla geenien säätelymekanismeja, niiden vaikutuksia solujen fysiologiaan sekä genetiikan menetelmiä - nimetä biologisen työskentelyn menetelmiä (mm. aseptinen työskentely) ja solujen kasvuun vaikuttavia tekijöitä - kuvailla pro- ja eukaryoottisolujen mikrobifysiologian hyötykäyttöä 5 Kandiohjelmatason ILOt = miksi tämä kurssi sisältyy kandiohjelmaan? Opiskelija osaa kuvailla aineen rakenteen atomi- ja sidostasolta mikroskooppiseen ja makroskooppiseen rakenteeseen asti ja kykenee vertailemaan ja selittämään eri rakennemittakaavojen välisiä yhteyksiä. Opiskelija osaa kuvata solujen aineenvaihduntaa, energiataloutta sekä solujen ja eliöiden toimintaan vaikuttavia tekijöitä ja ekologiaa erityisesti teollisten prosessien ja materiaalien yhteydessä. Hän tunnistaa biologisiin ja kemiallisiin prosesseihin, materiaaleihin ja niiden muokkaamiseen käytettäviin teknologioihin liittyviä riskejä ja lainsäädäntöä ja hallitsee työturvallisuuden perusteet tutkimus- ja teollisuusympäristössä. 6 3
Metataidot Mitä kompetensseja työelämässä vaaditaan? Substanssiosaaminen (mitä tämä tarkoittaa?) Tiedonhakutaidot Asiantuntijatyöskentely ja tiedon jakaminen Tiimityö- ja vuorovaikutustaidot Projektityöskentelytaidot Viestintä- ja kielitaidot 7 Kurssin tuntijakauma ja sisältö Esitiedot: CHEM-A1300 Biokemia/CHEM-A1310 5 op = 135 h Kontaktiopetus (24 h): Luennot (2 x viikossa), 12 x 2 = 24 h Oma työ (111 h): Kotitehtävät (elektroninen aineisto) 6 x 5 h = 30 h (20% kurssin arvosanasta) Itsenäinen opiskelu 77 h Tentti 4h (80% kurssin arvosanasta) 8 4
Alustava arvosteluasteikko Tentti max. 24 pistettä Kotitehtävät: max. 6 lisäpistettä tentin pisteisiin Koko kurssin max. kokonaispistemäärä = 30 pistettä 9 Koko kurssin alustava arvosteluasteikko 27-30 = 5 22-26.5 = 4 17-21.5 = 3 13-16.5 = 2 10.1-12.5 = 1 10 tai alle = hylätty 10 5
Huom! Ilmoittaudu kurssille! Deadline torstai 3.11. 11 Ajankäyttö! Huomaa, että kurssi on paljon muutakin kuin luennot! - Varaa tarpeeksi aikaa kalenteristasi myös kotitehtävien tekoon sekä luentoaiheiden itseopiskeluun Oppiminen Opetus Opiskelu 12 6
Kirja 1 Microbiology: an Introduction By Tortora et al. (Pearson) 12th global edition Saatte käyttöönne e-kirjana Luentokalvot englanniksi 13 Kirja 2 Essential Cell Biology By Alberts et al. (Garland Science) 4 th edition Ei kurssin puolesta e-kirjana 14 7
Kurssiin sisältyvät kappaleet, alustava jako 1/2 Luento 1: Yleisten asioiden jälkeen: MB, luku 1 (s. 28-49) Luento 2: Luku 1 jatkuu + toiminnallinen anatomia, MB luku 4 (s. 98-132) Luento 3: Mikrobien kasvu ja kasvatus, MB luvut 6 ja 7 (s. 175-226) Luento 4: Mikroskopia, mikrobien luokittelu alkaa, MB luvut 3 ja 10 (s. 77-97, 290-315) Luento 5: Virukset yleisesti, bakteerit ja arkit, MB luvut 13 ja 11 (s. 384-405 + tehtävät, 316-344) Luento 6: Eukaryootit, MB luku 12 (s. 345-367 + tehtävät) 15 Kurssiin sisältyvät kappaleet, alustava jako 2/2 Luento 7: Mikrobigenetiikka, MB luku 8 (s. 227-263) Luento 8: Bioteknologia ja DNA-teknologia alkaa, MB luvut 9 ja 28 (s. 264-289, 820-836) Luento 9: Bioteknologia ja DNA-teknologia jatkuu, MB luvut 9 ja 28 Luento 10: Soluorganellit ja proteiinien kuljetus, ECB luku 15 (s. 487-563) Luento 11: Solusignalointi, ECB luku 16 (s. 487-563) Luento 12: Kertaus, kysymyksiä yms. 16 8
Kotitehtävät Pearson: MasteringMicrobiology (vastaava kuin MasteringBiology Biotieteen perusteissa) Kurssi: CHEM-C2300 s-2016 CourseID: MMBS2016 Koodi tulee sähköpostissa tai MyCoursesiin torstaina 3.11. Tehtävät muodostavat 20% kurssin arvosanasta Katso myös MyCourses: tutorial kirjautumiseen yms. Voit tehdä tehtäviä koko kurssin ajan (alkaen 3.11.), mutta suositeltavaa olisi pysyä kurssilla käsiteltävien aiheiden tahdissa, jotta loppukurssista ei tulisi kiire Ehdoton takaraja tehtäville on to 15.12.2016 17 Suunnitelma: Tutustumme tieteellisiin artikkeleihin Yksi tai kaksi artikkelia luettavaksi kurssin aikana -> analysoidaan artikkelin sisältö, keskeisimmät tulokset ym. -> vertailu esim. työselostuksen/raportin kirjoittamiseen, opettelemme täällä samalla myös tieteellisen kirjoittamisen teorioita, tulosten käsittelyä sekä oikeaa ja selkeää esitystapaa 18 9
Huom! Tenttikysymyksistä Luentokalvot eivät ole yhtä kuin tenttiinluku-materiaali - Kalvot ovat raami, avuksi opettajalle ja opiskelijoille luennoilla, opiskelijat tekevät tarvittaessa lisämuistiinpanoja Tenttikysymykset voivat muodostua - luennoilla läpikäydyistä aiheista - kaikista kurssille määritellyistä kirjan kappaleista - kirjan sisältämistä Study Questions -osuuksista - elektronisesta oppimateriaalista (= MasteringMicrobiology) - muusta materiaalista, joka on jaettu kurssin aikana 19 MUISTAKAA ILMOITTAUTUA TENTTIIN AJOISSA! Tentti-ilmoittautuminen sulkeutuu viikkoa ennen tenttiä, tämän jälkeen ilmoittautuminen on vaikeaa (täytyy aina tehdä opintotoimiston kautta) - Kurssin opettaja / tentin valvoja ei voi ottaa mukaan tenttiin, jos ilmoittautumista ei ole tehty virallisesti eikä nimeä löydy määräaikaan mennessä tenttilistasta - Tenttitilaisuuksiin varataan kysymyspapereita ilmoittautumismäärien mukaan CHEM-C2300 lukuvuosi 2016-2017, tenttiajat: Pe 16.12.2016 klo 13-17 Ke 15.02.2017 klo 9-13 Ke 10.05.2017 klo 9-13 20 10
Biotieteen perusteissa läpikäytyä (CHEM-A1310, Prof. Markus Linder) Proteiinien rakenne ja toiminta, entsyymit DNA:n rakenne ja toiminta Hiilihydraatit ja lipidit Solujen rakenteet Metabolia glykolyysi fotosynteesi Geenit, geenien säätely Evoluutio 21 Miksi biotekniikka? Miten voisit määritellä termin biotekniikka? Mitä kaikkea biotekniikan avulla voidaan valmistaa/käsitellä? 22 11
Biotekniikan ja kemian tekniikan laitos Kemia Biotekniikka Biomassan jalostustekniikka Prosessitekniikka Kuitu- ja polymeeritekniikka Metallien prosessi- ja kierrätystekniikka Toiminnalliset materiaalit Biomateriaalit ja systeemit 23 Biotekniikasta on moneksi biopolttoaineet biologiset materiaalit ympäristötekniikka korroosio biofilmit nanotekniikka biopohjaiset kemikaalit vedenpuhdistus elintarvikkeet lääketiede genomianalyysi 24 12
Miksi biotekniikka? www.biotalous.fi/kemia Kemia mahdollistaa biotalouden. Tarvitsemme kemian osaamista biomassojen kestävässä ja älykkäässä hyödyntämisessä. Kemian toimijat ovatkin mukana biomassojen koko kierrossa alkaen biomassojen kasvatukseen tarvittavien lannoitteiden valmistamisesta aina biojätteen jalostamiseen. Myös puhdas vesi liittyy biotalouteen, ja vesikemiassa Suomi on maailman kärjessä. Biopohjaisten raaka-aineiden käyttö kasvaa. Noin kolmannes Suomen kemianteollisuuden yrityksistä käyttää jo nyt biopohjaisia raaka-aineita. Uudenlaisten teknologioiden ja yhteistyön siivittämänä bioraaka-aineiden ja bioteknologian käyttö kemianteollisuuden tuotteissa yleistyy jatkuvasti. Osa kemian tuotteista, kuten mäntyöljyjalosteet, CMC, ksylitoli, uusiutuva diesel ja bioetanoli valmistetaan uusiutuvista raaka-aineista lähes kokonaan. Joissain tuotteissa, kuten maaleissa, liimoissa, kosmetiikassa ja kumituotteissa osa raaka-aineista on kasvipohjaisia. Suomessa on myös korkeatasoista teollisuusentsyymien tuotantoa ja tutkimusta. 25 mm. TEKES rahoittaa tutkimusta Suomessa Living Factories (Elävät tehtaat) -ohjelman tarkoituksena on kehittää ja hyödyntää Suomessa synteettiseen biologiaan perustuvia mahdollisuuksia. Synteettistä biologiaa pidetään yhtenä tulevaisuuden läpimurtoteknologiana, jolla on suuri vaikutus tulevaisuuteemme. Synteettinen biologia perustuu siihen, että voimme suunnitella ja valmistaa aivan uudenlaisia biologisia systeemeitä, eläviä koneistoja, joita ei löydy luonnosta. Tällä tavoin voimme kehittää uusia tehokkaita teollisia prosesseja ja tuotteita. Living Factories (Elävät tehtaat) ohjelmassa luomme uudenlaisen kansainvälisesti kilpailukykyisen toimintaympäristön, jossa yhdistyvät tutkimus, koulutus ja teollinen toiminta ja jossa hyödynnetään ainutlaatuisia biologisia toimintoja yhdistettynä insinööritieteisiin. Näin voimme kehittää visionäärisiä ratkaisuja kestävää biopohjaista yhteiskuntaa varten. Ohjelman pääpaino on energiaa säästävien ja hiilipäästöjä vähentävien prosessien kehityksessä. 26 13
Pienpanimoiden kasvu www.mtv3.fi/uutiset https://www.kegworks.com/wp/wp-content/uploads/2013/10/biodesic-brewery-count.png 27 Sekvenssidatan ja tietokantojen kasvu www.nature.com/scitable/content/the-phenomenal-growth-of-sequence-data-in-78429 28 14
Tutorial: näin kirjaudut MasteringMicrobiologyyn 29 Start at : http://www.pearsoned.co.uk/masteringmicrobiologyip 15
Select Register Accept terms 16
Select a Username/Password Enter your account details 17
Account is created Now you join your course 18
Use new username/password You are in your course! Course ID MMBS2016 For easy entry if you are logged out www.masteringmicrobiology.com **only to be used after the full registration 19