Biologie 1, 2015/2016, Ivan Literák, VFU Brno. kojot prérijní Canis latrans Kostarika, 2010

Transkript

1 Biologie 1, 2015/2016, Ivan Literák, VFU Brno kojot prérijní Canis latrans Kostarika, 2010

2 PŘEHLED BIOLOGIE Ústav biologie a chorob volně žijících zvířat

3 VFU Brno - FVL - FVHE Ústavy, kliniky Předměty, studijní programy Předměty povinné: BIOLOGIE MSP, FVL, FVHE I. ročník BIOLOGIE A MOL. BIOL. METODY BSP, FVHE I. ročník ZOOLOGIE BSP, MSP, FVL, FVHE I. ročník

4 Předměty povinně volitelné, FVHE: Zoologie potravinových zvířat I. roč. Mol. biol. v hygieně potravin IV. roč. Mol. biol. analýza II. roč. Mol. genetika v ochraně zvířat IV. roč. Parazitologie potravin III. roč. Nemoci volně žijících zvířat také FVL, IV. roč. Antibiotická rezistence MSP, FVL, FVHE Ornitologie OZW BSP, II. roč. Zoologie - - Chov exotickýcjh zvířat - - Ochrana zvířat moří a oceánů OZW NavMSP, IV. roč Ochrana zvířat kontinentů - - DSP Choroby volně žijících zvířat a zvířat zoologických zahrad Veterinární ekologie

5 Vědecko-výzkumné aktivity: Klíšťata a klíšťaty přenášené infekce Ektoparaziti ptáků všenky Antibiotická rezistence Toxoplasma gondii, Neospora caninum Telemetrie dravců

6 RESEARCH List of publications (2014, 31 papers in journals with IF):. Acta Parasitologica 2x (IF 0.965). Acta Entomologica Musei Nationalis Prague (IF 0.574). African Entomology 2x (IF 0.772). Antimicrobial Agents and Chemotherapy (IF 4.451). Conservation Biology (IF 4.355). Diseases of Aquatic Organisms (IF 1.734). Environmental Microbiology (IF 6.240). Environmental Microbiology Reports (IF 3.264). European Journal of Protistology (IF 1.508). Food Microbiology (IF 3.407). Journal of Antimicrobial Chemotherapy (IF 5.439). Journal of Evolutionary Biology (IF 3.483). Journal of Parasitoloby (IF 1.258). Journal of Veterinary Medical Science (IF 0.875). Microbial Drug Resistance 2x (IF 2.524). Ticks and Tick-borne Diseases 2x (IF 2.878). Parasites & Vectors (IF 3.251). Parasitology Research (IF 2.327). Parasitology (IF 2.350). PLoS ONE (IF 3.534). Protist (IF 3.558). Veterinary Microbiology 3x (IF 2.726). Zoologica Scripta (IF 2.922). Zootaxa 2x (IF1.060)

7 Učitelé biologie (2015/2016) Prof. MVDr. Ivan Literák, CSc. Doc. MVDr. Eva Bártová, Ph.D. Doc. MVDr. Pavel Široký, Ph.D. Doc. RNDr. Oldřich Sychra, Ph.D. Mgr. Ivo Papoušek, Ph.D. RNDr. Monika Dolejská, Ph.D. Mgr. Veronika Oravcová MVDr. Tomáš Najer MVDr. Jiřina Marková, MVDr. Kateřina Kobédová, Organizace výuky Biologie, Biologie a mol. biol. metody Přednášky/cvičení BSP, MSP, FVHE, FVL: Zimní semestr 2/2 zápočet, zkouška Uznávání zkoušky z biologie

8 Obsah předmětu PODSTATA ŽIVOTA BUNĚČNÁ A MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE EVOLUČNÍ BIOLOGIE GENETIKA Doporučené učebnice Biologie Nečas O. a kol.: Obecná biologie pro lékařské fakulty H & H, Jinočany, 2000 Rosypal S. a kol.: Nový přehled biologie, Scientia Praha, 2003 Alberts B. a kol.: Základy buněčné biologie, úvod do molekulární biologie buňky (orig. Essential Cell Biology, 1998) Espero Publishing, Ústí nad Labem, 2001, 2005 Genetika Šmarda J.: GENETIKA pro gymnázia, Fortuna Praha, 2003 Kočárek E.: GENETIKA (edice Biologie pro gymnázia), Scientia Praha, 2004 Skripta, mmp Bártová E. a kol.: Návody k praktickým cvičením z biologie, VFU Brno, 2010 Bártová E. a Frolková P. Průvodce praktickou výukou biologie a genetiky, 2011 Bártová E. a kol.: Biologie a genetika, návody na cvičení, VFU Brno, 2014

9 GENETIKA Překlad osvědčené učebnice Principles of Genetics, 5th edition, J. Wiley, 2009 Autoři: D. Peter Snustad, Michael J. Simmons Rozsáhlá učebnice zahrnuje celou šíři genetiky včetně molekulární, populační a evoluční genetiky. Překlad nejnovějšího vydání zajistili odborníci brněnských vysokých škol Brno (za VFU Brno prof. Hořín). Vydáno MU Brno v r

10 PODSTATA ŽIVOTA Obecná biologie (filosofie) Vývoj názorů na podstatu života (výběr) starověké a středověké (náboženské) spekulativní (intuitivní, apriorní) nevědecké názory (17.) 18. st. rozvoj biologie, fyziky, chemie - základy vědeckých přístupů a názorů Mechanický materialismus mechanicismus (R. Descartes) 17. st., živý organismus = složitý stroj Neomechanismus 19. st., život vysvětlován fyzikálně-chemicky Vitalismus (dualistický názor: tělo + duše) vis vitalis životní síla, neovitalismus zač. 20. st. Holismus (J.Ch.Smuts) zač. 20. st., celostní pohled celek je víc než pouhý součet částí, první náznaky chápání hierarchie živých soustav

11 PRINCIP HIERARCHICKÝCH SYSTÉMŮ = názor dnešní biologie ŽIVOT je zvláštní forma organizovanosti hmoty - látek, energie a informací v hierarchických systémech ŽIVÁ SOUSTAVA je jednotka schopná samostatného života, je to hierarchický živý systém s cílovým chováním směřující k - zachování existence soustavy - její reprodukci ŽIVÍ JEDINCI (ORGANISMY) jsou velmi složité otevřené soustavy s vysokým stupněm hierarchické uspořádanosti, se schopností udržovat samy sebe a se schopností autoreprodukce a vývoje. Především se liší složitostí své organizace: - organismus jednobuněčný/mnohobuněčný - buňka v BK - individua vyššího řádu (včelstvo) - populace/druh - buněčné a nebuněčné formy života

12 OBECNÉ CHARAKTERISTIKY ŽIVÝCH SOUSTAV 1. PROSTOROVÁ a ČASOVÁ OHRANIČENOST 2. PODOBNÉ CHEMICKÉ SLOŽENÍ: přítomnost NK a bílkovin (nukleoproteinové soustavy), NK genetická informace pro reprodukci živé soustavy a pro syntézu bílkovin (totožné genetické kódování), vysoká organizovanost a strukturální složitost 3. SIGNALIZACE - reakce na impulsy (vstupy) ze svého okolí 4. REPRODUKCE(autoreprodukce): rozmnožují se 5. ONTOGENETICKÝ vývoj 6. FYLOGENETICKÝ vývoj (evoluce) 7. OTEVŘENOST Z TERMODYNAMICKÉHO HLEDISKA tok látek, tok energie, tok informace 8. AUTOREGULACE: systém zpětných vazeb 9. METABOLISMUS: souhrn metabolických reakcí zajišťujících přeměnu v toku látek a energie

13 BIOTA na světě mil. druhů organismů BAKTERIE JEDNOBUNĚČNÁ EUKARYOTA HOUBY ROSTLINY ŽIVOČICHOVÉ CELKEM VIRY - popsáno cca 4 000, ale každý druh buněčných organismů může mít 1 a více druhů virů celkový počet BAKTERIÁLNÍCH druhů v oceánech je vyšší než 5 milionů

14 ČLOVĚK Z BUNĚK: 3.72 x ( ) buněk eukaryotických vlastních, cca 200 diferencovaných typů bakteriálních buněk (charakteristický mikrobiom) druhů ve střevech 1 g tenkého střeva 10 9 bakterií 1 g tlustého střeva bakterií druhů v ústech 120 druhů na kůži (1 cm bakterií) jen cca 100 bakteriálních druhů je patogenních virových partikulí

15 Studiem ŽIVÝCH SOUSTAV se zabývají BIOLOGICKÉ VĚDY TEORETICKÉ (aplikované) mikrobiologie botanika zoologie antropologie (člověk) paleontologie (vyhynulí živočichové) zaměření: obecné, systematické, speciální molekulární/ buněčná biologie evoluční biologie genetika fyziologie etologie ekologie parazitologie APLIKOVANÉ (teoretické) medicína (humánní, veterinární), agrobiologie (zemědělství)

16 DĚJINY BIOLOGIE představy o životě byly vždy spjaty s úrovní společenského vědomí určité doby STAROVĚK Helénská kulturní oblast ARISTOTELES ( př. n. l) největší filozof antického Řecka, polyhistor mj. zakladatel biologie, zoologie a veterinární medicíny kniha Historia animalium - popis cca 500 druhů živočichů, u řady druhů také nemoci a jejich léčení (aplikace Hippokratovy medicíny do oblasti léčení zvířat) rozmnožování živočichů, komparace živočišných orgánů autor teorie abiogeneze - samoplození PLINIUS (1. st. př. n. l.) starověký Řím, přírodovědec kniha Naturalis historia (sesbírány poznatky 500 autorů) GALENOS (2. st. n. l.) ucelený systém lékařské vědy pozorování, pitvy i spekulace

17 ARISTOTELES Rafaello Santi 1500 n. l., Vatikán PLATON

18 STŘEDOVĚK vzestup křesťanství potlačení přírodovědného bádání rozvoj poznání pokračuje hlavně v mimoevropské oblasti ARABSKÝ SVĚT ABU ALI IBN SÍNÁ, AVICENA n. l. Tadžik, encyklopedie lékařství Kánon medicíny

19 DALŠÍ VÝVOJ BIOLOGIE 1651 W. HARVEY Omne vivum ex ovo, krevní oběh v lidském těle, odmítnutí teorie samoplození 1677 A. LEEUWENHOEK práce s mikroskopem, pozorování spermií 1735 C. LINNÉ Systema naturae (Soustava přírody), systém třídění organismů J.B. LAMARCK 1802 termín biologie 1809 první ucelený názor na vývoj přírody Philosophie zoologique 1837 J.E. PURKYNĚ 1839 M.J. Schleiden, T. Schwann buněčná teorie Ch. DARWIN 1859 O vzniku druhů přírodním výběrem 1871 Původ člověka a pohlavní výběr Darwinismus - základ moderní teorie evoluce 1865 J. G. MENDEL základy genetiky MENDELOVY ZÁKONY 1866 E. HAECKEL biogenetický zákon: ontogeneze je zkráceným opakováním fylogeneze definoval ekologii jako nauku o vztazích mezi organismy a jejich prostředím 1871 R. VIRCHOW každá buňka vznikla z buňky Omnis cellula e cellula

20 1924 A.I. OPARIN Původ života teorie o vzniku a vývoji života na Zemi 1933 T.H. MORGAN vysvětlení funkce chromozomů, MORGANOVY ZÁKONY 1953 (1962 Nobelova cena) J.D. WATSON, E.H. CRICK, M.H.F. WILKINS objev struktury DNA + Rosalinda Franklinová 1974 A. Claud, Ch.R. Duve, G.E. Palade objev ribozomů a lysozomů 1992 E.H. FISCHER, E.G. KREBS význam fosforylace bílkovin pro přenos signálu v buňce a pro regulační procesy 1996 první klonovaný savec- ovce Dolly (do r pes, kočka, skot, kůň, myš, prase, koza, králík, potkan) 2000 určení kompletní nukleotidové sekvence lidského genomu 2001 první geneticky modifikovaná opice, člověk

21 TRENDY PRO 21. ST. rozvoj molekulární biologie, biochemie, farmakologie, výpočetní techniky integrace těchto oborů rozvoj GENOMIKY selektivní informace o pacientově DNA (rizika onemocnění, správná farmakologie) PROTEOM - PROTEOMIKA proteiny v organismech TRANSKRIPTOM TRANSKTRIPTOMIKA kompletní soubor mrna v buňce, exprese genů GLYKOM GLYKOMIKA soubor všech sacharidů v buňce glykosylace proteinů (posttranslační modifikace) METABOLOM METABOLOMIKA soubor nízkomolekulárních látek v buňce Přístupy: IN VIVO IN VITRO IN SILICO matematické modelování vztažené k biochemickým pochodům

22 VÝVOJ BIOLOGIE V ČESKU A NA VFU BRNO JAN EVANGELISTA PURKYNĚ ( ) škola v Libochovicích na Litoměřicku piaristické gymnázium, piaristický řád učitelem v Litoměřicích, zájem o přírodní vědy studium filosofie na Pražské univerzitě studium lékařské fakulty v Praze, asistent na ústavu anatomie v Praze Vratislav (Wroclaw), katedra fyziologie, publikace nejvýznamnějších objevů, široký mezinárodní ohlas Praha na univerzitě přednášel fyziologii do svých 80 let

23 1853 prosadil vydávání přírodovědeckého časopisu ŽIVA v češtině (!) studovna (VESMÍR, ) Položil základ akademie jako vědecké instituce u nás: Královská česká společnost nauk (dnes Akademie věd České republiky)

24 OBJEVY pozorování očního pozadí zaživa, princip oftalmoskopie zavedené v r popis typů kreseb kožních lišt - základ daktyloskopie lokalizace čidla pro vznik závrati v hlavě : fyziologická farmakologie význam pokusu na vlastním těle u látek ovlivňujících psychické a smyslové funkce (kafr, opium, alkohol, terpentýn, muškátový ořech) napravování řečových vad rukopis nalezen v Berlínské akademii v r rozlišil subjektivní a objektivní zrakový prostor, princip refrakterní fáze oka = princip kinematografie

25 podal nástin BUNĚČNÉ TEORIE podobnost rostlinných a živočišných buněk hlavní součástí buněk je jejich obsah termín protoplasma zrnéčka s jádrem bez zvláštní membrány buňky zvířat buňky opatřené zřetelnou membránou u rostlin Studoval řadu buněk, z nichž některé byly po něm pojmenovány: Např. Purkyňovy buňky (neurony v mozečku) Průběh svalových vláken v srdci, sání krve v srdci Purkyňova vlákna součást převodního systému v srdci Význam HCl pro trávení Dynamika řasinkového pohybu FYZIOLOGIE - přírodní věda vycházející z pozorování a pokusu a navazující na poznatky z chemie a fyziky

26 JOHANN GREGOR MENDEL ( ) zakladatel nauky o dědičnosti, vynikající experimantátor čtyři základních genetická pravidla (1865) Zavedl pojem dominantní a recesívní znak a matematicky vyjádřil frekvenci jejich výskytu, tzv. štěpný poměr.

27 Na VFU Brno od r samostatný BIOLOGICKÝ ÚSTAV Prof. MUDr. et MVDr. h.c. Edward BABÁK ( ) fyziolog živočichů a lékař, studoval adaptační schopnosti organismů, zakladatel české srovnávací fyziologie průkopník darwinismu a mendelismu u nás první rektor VŠV Brno ( ) předtím profesor LF KU v Praze, přednášel biologii v rámci fyziologie Prof. MVDr. Tomáš Vacek ( ) umučen v Mauthausenu, žák prof. Babáka, učitel zoologie, fyziologie Prof. PhDr. et MVDr. h.c. Oldřich V. HYKEŠ Po II sv. válce: Prof. MVDR. Václav DYK, DrSc. Prof. MUDr. Jiří CHURÝ, DrSc. Prof. MVDr. Rudolf HRABÁK, CSc.