Anotace k seznamu navržených témat SOČ pro školní rok

Transkript

1 Anotace k seznamu navržených témat SOČ pro školní rok Téma č. 1 Vliv genu bru1 na stabilitu délky telomer modelového organismu Arabidopsis thaliana Většina eukaryotických organismů má konce svých lineárních chromozomů chráněné speciální strukturou zvanou telomera, která je tvořena příslušnými proteiny (histonové i nehistonové povahy) a stále se opakující repeticí několika nukleotidů. Tento nukleoproteinový komplex má zejména chránit chromozomy před reparačními mechanismy buňky, které by obnažené konce chromozomů rozpoznávaly jako zlomy DNA a zastavovaly by další vývoj a dělení buněk. O další funkci telomer lze mluvit v souvislosti s dělením buněk. Při každé replikaci (zdvojení) DNA dojde vlivem mechanismu replikace pomocí Okazakiho fragmentů ke zkrácení konce 3 řetězce - telomery. Po určitém počtu dělení jsou již telomery natolik krátké, že přestávají plnit ochrannou funkci a reparační mechanismy buňky rozpoznají krátkou telomeru jako zlom v DNA a zastaví další dělení buňky. Tím dochází k postupnému stárnutí buněk a celého organismu. V některých buňkách, které se potřebují často množit, je přítomen enzymatický komplex telomeráza, který je schopen telomery prodlužovat. Jeho častá aktivace je pozorována například v rakovinných buňkách, které potřebují ke svému nekontrolovanému množení vysoce aktivní telomerázu. V nedávné době bylo na našem pracovišti pozorováno, že v rostlinách mutantních v genu FASCIATA1 (FAS1), který je zodpovědný za správné sestavování nukleozomů během replikace DNA, dochází k markantnímu zkracování telomer spojenému se ztrátou 45S rdna (DNA kódující ribozom). Tento objev umožnil nový náhled na problematiku udržování stability rostlinného genomu pomocí jednotlivých genů a z nich vznikajících proteinů. V rámci této práce SOČ bude student zjišťovat, jaký vliv na stabilitu telomer má mutace v genu bru1. Tento gen se aktivně podílí na opravách DNA během replikace DNA a rostliny nesoucí mutaci v genu bru1 vykazují velmi podobný fenotyp jako fas1 mutanty. Je proto nasnadě zjistit, zda gen bru1 ovlivňuje i stabilitu telomer. V první části experimentu se student seznámí s všeobecnými zásadami práce v laboratoři bezpečnost práce, pipetování, zacházení se vzorky, zacházení s přístroji, pěstování transgenních rostlin atd. V dalších částech se potom bude za pomoci svého školitele soustředit na vypracování jednotlivých částí experimentální práce. Samozřejmostí je domácí teoretická příprava studenta před samotným začátkem celého experimentu (pochopení experimentálního pozadí), ale i krátká teoretická příprava školitelem před každou návštěvou laboratoře. Rozvrh experimentu: I) Naplánování celého experimentu II) Vysazení mutantních rostlin v heterozygotním stavu, péče o ně, sklizeň III) Genotypizace rostlin, vyhledání jedinců v homozygotním stavu (-/- = recesivní homozygot; +/+ = dominantní homozygot; tzv. jedinec divokého typu) Vytipování potenciálně homozygotních rostlin dle jejich fenotypu Zrychlená izolace DNA z listů těchto jedinců Genotypizační PCR (polymerázová řetězová reakce) Vyhodnocení PCR, vybrání homozygotních rostlin Úplná izolace DNA z listů těchto homozygotních rostlin, finální potvrzení jejich genotypu IV) Určení délky telomer u homozygotních rostlin metodou TRF Štěpení izolované DNA restrikčními endonukleázami Gelová elektroforéza pro oddělení telomer od zbytku naštěpené genomové DNA

2 Southernův přenos DNA na hybridizační membránu Hybridizace radioaktivně značenou sondou pro rostlinné telomery (provede školitel, student pouze teoreticky) Vyhodnocení délky telomer pomocí programu MultiGauge (FUJI) V) Vyhodnocení celého experimentu, sepsání práce, prezentace Téma č. 2 Souboj osteoblastů a osteoklastů při remodelaci kostí Osteoblasty jsou buňky produkující organickou matrix kostí, po splnění funkce se buď stávají osteocyty uvězněnými v mineralizované kosti, případně jsou nadále neaktivní a pouze lemují kost, nebo podstupují buněčnou smrt. Osteoklasty se diferencují z prekurzorů v kostní dřeni, mají tedy společný původ jako krevní monocyty a tkáňové makrofágy. Diferencované osteoklasty mají unikátní schopnost odbourávat tvrdou kostní tkáň. Obecně jsou tedy osteoblasty zodpovědné za nárůst kostní hmoty, osteoklasty za resorpci kostí. Vzhledem k tomu, že kost je velice aktivní tkáň, k jejíž remodelaci dochází jak v prenatálním, tak postnatálním vývoji, výsledek souboje osteoblastů a osteoklastů je velmi důležitý. Při úbytku kostní hmoty totiž dochází k osteoporóze, při nadbytku k osteopetróze. Proto je také komunikace osteoblastů a osteoklastů regulována řadou faktorů a je cílem mnoha klinických studií. Teoretická část: seznámení s diferenciací, morfologií a funkcemi osteoblastů a osteoklastů a možnostmi jejich detekce ve tkáních, vypracování krátké literární rešerše současných poznatků pro úvod SOČ. Praktická část: odběr a zpracování vzorků kostní tkáně (fixace, dekalcifikace, příprava bločků, zhotovení histologických řezů a jejich barvení) pohled na jednotlivé buněčné typy a jejich rozložení v kostních lamelách. Po zvládnutí histologického úvodu bude hlavní částí práce detekce markerů osteoblastů (např. osteokalcin) a osteoklastů (např. TRAP). Dále budou osteoblasty/osteoklasty lokalizovány s ohledem na remodelaci kosti a to v souvislosti s buněčným dělením, diferenciací a programovanou smrtí. Na závěr bude následovat přehledné zpracování rozložení těchto molekul u jednotlivých buněčných typů a zhodnocení vlastních výsledků z hlediska dynamiky kostí. Téma č.3 Stanovení organické formy rtuti (methylrtuti) v houbách z různých lokalit ČR Sběr hub patří v České republice k oblíbeným koníčkům během letních měsíců s čímž souvisí i zvýšená sezonní konzumace hub. Z hlediska hygieny potravin je potřebné sledovat jejich hygienickou nezávadnost. Pozornost je zaměřována především na těžké kovy, které se mohou v houbách akumulovat, přičemž hlavním zdrojem kontaminace hub jsou imise ze spalování uhlí či odpady z chemického průmyslu. Roli hraje i lokalita, ve které se houby nachází. V práci bude pozornost zaměřena na obsah organické formy rtuti - methylrtuť (MeHg), která je ze všech sloučenin nejtoxičtější a která může negativně ovlivňovat centrální nervovou soustavu. MeHg bude stanovována metodou kyselé digesce s HCl za následné extrakce do toluenu. Obsah MeHg se měří na plnovém chromatografu s ECD detekcí. Vzorky hub budou sebrány z lokalit kolem brněnské aglomerace a zhodnoceno hygienické hledisko jejich zvýšené konzumace z hlediska kontaminace rtutí.

3 Téma č.4 Návrh polohovacího zařízení řízené mikropočítačem AVR na mapování magnetického pole Účelem projektu bude návrh polohovacího zařízení, které bude pohybovat s se sondou magnetického pole. Magnetické pole se měří například v okolí transformátorů nebo spínaných zdrojů aby se určila míra jejich nežádoucího vyzařování. Mikrokontrolér AVR bude ovládat přes výkonové tranzistory krokové motory, které budou přesně nastavovat polohovací zařízení. Návrh bude zahrnovat pouze elektronickou část, mechanická část je k dispozici. Student se seznámí s ovládáním krokových motorů a základy programování pro jednočipové mikrokontroléry AVR v jazyku C.Požadované poloha bude zobrazena na displeji. Výsledkem projektu bude zhotovení demonstrační aplikace kde se ověří funkčnost návrhu. Téma č.5 Asociační studie vztahu mezi polymorfizmy kandidátních genů a věkem podmíněnou makulární degenerací Věkem podmíněná makulární degenerace způsobuje postupné zhoršování zraku starších pacientů. Jedná se o degenerativní onemocnění oční sítnice. V posledních několika letech byly objeveny některé kandidátní geny, které mohou ovlivňovat patogenezi tohoto onemocnění. Cílem projektu bude vyšetření DNA minimálně 200 pacientů pro minimálně dva polymorfizmy kandidátních genů. Vzorky DNA budou pocházet z Oční kliniky FN Brno Bohunice, kde již byl projekt schválen etickou komisí. Při analýze bude využita metoda PCR. Výsledky budou statisticky zpracovány, vyhodnoceny a získaná data budou diskutována na pozadí patofyziologie věkem podmíněné makulární degenerace. Projekt je určen pro studenty se zájem o molekulární biologii, genetiku a medicínu. Téma č.6 Rozšíření a druhové zastoupení rodu Borrelia v klíšťatech Ixodes ricinus na území České republiky Lymeská borelióza je onemocnění přenášené klíštětem Ixodes ricinus. Lymská borelióza způsobuje systémové onemocnění zasahující pohybový aparát (vazivové tkáně, klouby), močový systém, nervový systém atd. V současné době jsou na území České republiky známy tři druhy rodu Borrelia B. B. sensu stricto, B. garinii a B. afzelii. Cílem práce bude analýza vzorků DNA získaných z klíšťat na přítomnost rodu Borrelia pomocí metody RealTime PCR. Následně bude u pozitivních vzorků analyzována sekvence DNA na kapilárním sekvenátoru. Výsledkem práce bude mapka rozšíření rodu Borrelia na území ČR, analýza pozitivity klíšťat v jednotlivých měsících roku a druhová analýza pozitivních vzorků. Projekt je určen pro studenty se zájem o biologii a molekulární biologii. Téma č.7 Sledování obsahu metabolitů polycyklických aromatických uhlovodíků ve žluči ryb ke zhodnocení zatížení vodního prostředí těmito polutanty

4 Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) patří mezi rozšířené organické polutanty významně znečišťující vodní ekosystém.vznikají především při spalování fosilních paliv, jako vedlejší produkty průmyslových procesů, během zpracování potravin a v menší míře i z přírozdních zdrojů. Ve vodním prostředí se vyskytují především v dnovém sedimentu. V živých organismech pak dochází k poměrně rychlé metabolizaci a přeměně lipofilních PAH na polárnější metabolity. Proto při sledování obsahu PAH v živých organismech se většinou využívá stanovení jejich metabolitů, u ryb se provádí stanovení ve žluči. Jako nejvíce využívaný metabolit je v literatuře uváděn 1-hydroxypyren (1-OHP). Cílem práce bude sledování obsahu metabolitů PAH ve žluči indikatorových ryb, které budou odloveny na vybraných loklitách v rámci České republiky. Stanovení obsahu metabolitů PAH bude provedeno pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie s fluorescenční detekcí. Obsah metabolitů ve žluči bude normalizován na koncentraci proteinu. Téma č.8 Rostlinné inhibitory tyrosinasy Výzkum v oblasti biologické aktivity přírodních látek je v současnosti zaměřen na testování modulační aktivity nově izolovaných derivátů na různé enzymy, které se podílejí na fyziologických pochodech v organismu, s cílem inhibicí nebo stimulací těchto enzymů ovlivnit různé patologické stavy. Velmi intenzivně se dnes hledají např. inhibitory acetylcholinesterasy (terapie Alezheimerovi choroby), inhibitory glukosidas (terapie diabetes mellitus) a inhibitory cyklooxygenas (terapie zánětu). Jedním z těchto enzymů je také tyrosinasa. Jde o polyfenol oxidasu, která se podílí na tvorbě pigmentů hnědé barvy v pokožce (melaninů). Hyperpigmentací je pak doprovázena celá řada onemocnění (melasma, stařecké pigmentové skvrny). Inhibitory tyrosinasy mohou přispět k terapii těchto stavů. Cílem práce bude v první fázi zavést metodu testování inhibice tyrosinasy do běžné laboratorní praxe Ústavu přírodních léčiv. Druhá část práce bude zaměřena na izolaci dosud málo známého chalkonu z extraktu Polygonum lapathifolium (rdesno blešník) pomocí praparativní HPLC, otestování jeho antityrosinasové aktivity a srovnání se standardy (kyselina kojová, chalkony). Téma č.9 Měření tepelných vlastností materiálů využívajících k akumulaci tepla fázové přeměny Práce v rámci SOČ bude zaměřena na studium tepelných vlastností materiálů využívajících k akumulaci tepla fázové přeměny (PCM Phase Change Material). Tyto materiály jsou využívány především ve stavebnictví k zabezpečení tepelné stability místností. V rámci práce budou s využitím termokamery zaznamenávány akumulační procesy při ohřevu a chlazení různých typů materiálů buzených tepelným zdroji (slunečním zářením). Měření bude prováděno pro různé typy PCM. Budou vybrány nejvhodnější materiály vhodné pro aplikace ve spotřebním průmyslu. Téma č.10 Příprava a studium vlastností fotovoltaických článků a dalších typů senzorů Práce v rámci SOČ bude zaměřena na přípravu tenkých vrstev organických materiálů na skleněné a PET podložky opatřené transparentní vodivou vrstvou. V rámci práce budou připravovány diodové a tranzistorové struktury, jejichž vlastnosti se budou měnit v závislosti vnějších vlivech (světlo, vlhkost, plyn). Budou také prováděna základní fyzikální měření připravených vrstev (tloušťka, homogenita, index lomu) a zjišťovány jejich elektrické a

5 dielektrické vlastnosti (elektrická vodivost, permitivita). Práce bude realizována ve spolupráci s Výzkumným ústavem organických syntéz, kde budou připraveny výchozí materiály pro přípravu tenkých vrstev. Součástí práce bude i exkurze na toto pracoviště. Téma č.11 Orsej jarní - zapomenutá léčivá bylina Orsej jarní (Ficaria verna) z čeledi Ranunculaceae je známá rostlina s charakteristickými sytě žlutými květy, která se běžně vyskytuje na území České republiky. Etnobotanické studie v Srbsku odhalily její význam v lidovém léčitelství, kde se používá pro protizánětlivé, antibiotické a stahující účinky. Dosavadní výzkum byl zaměřen na obsahové látky. Byly zde zjištěny flavonoidy, fenolické kyseliny, saponiny a steroly. Dosud se žádné studie nevěnovaly potvrzení léčivých schopností této rostliny. To bude tedy naším úkolem. Zaměříme se na schopnost rostliny působit antioxidačně, což úzce souvisí s protizánětlivými procesy. Pomocí Multi plate readeru budeme sledovat schopnost látek obsažených v rostlině zhášet radikály. Radikály jsou velmi reaktivní látky, které zapříčiňují řadu patologických procesů v organismech. Multi plate reader je zařízení, které nám umožňuje sledovat nejen kvantitativně zhášení, ale také průběh, čili kinetiku, reakcí pomocí měření absorbance světla o definované vlnové délce. Téma č.12 Analýza silic rodu Nigella a jejich biologická aktivita Nigella sativa je jednoletá bylina původem z Asie. Za všelék ji považovali Muslimové. Současný výzkum potvrzuje mnoho účinků této léčivé byliny. Byly kupříkladu zkoumány analgetické, protizánětlivé, antimikrobní, protirakovinné účinky, vliv na diabetes mellitus a další. Nigella damascena a Nigella orientalis jsou příbuzné druhy, u kterých zatím nebyly účinky dostatečně prozkoumány. Náš výzkum se zaměří převážně na tyto méně prozkoumané druhy. Pomocí plynové chromatografie budeme analyzovat složení silice. Následně budeme sledovat antioxidační aktivitu silice a schopnost silice inhibovat aktivitu enzymu acethylcholinesteráza. Inhibice tohoto enzymu představuje jeden z možných postupů v terapii Altzheimerovy choroby. Měření budeme provádět pomocí Multi plate readeru. Multi plate reader je zařízení, které nám umožňuje sledovat nejen kvantitativně reakci, ale také její průběh, čili kinetiku. Téma č.13 Užití počítačů a CAS systémů ve středoškolské matematice V úvodu práce bude nastíněn stručný přehled počítačových algebraických systémů (Computer Algebra Systems CAS) a jejich využívání na dané střední škole. V první fázi si studující střední školy projde jednotlivé partie středoškolské matematiky (nebo pouze některé) a vyhledá k nim nejvhodnější řešení v MATLABu (numerické části) a Symbolic Math Toolboxu (symbolické části). Tato řešení, příp. jejich kombinaci, porovná a zvolí optimální didaktický postup zařazení využití tohoto matematického programu do výukových hodin matematiky na střední škole a ukáže využití na praktických úlohách, popř. v praxi.

6 Těžiště práce bude v řešení praktických úloh, které bude možné zařadit do hodin matematiky a které budou řešeny nejen klasicky, ale také pomocí matematického programu MATLAB a to jak numericky, tak symbolicky. Cíl práce: Ukázat, jak může být matematický program MATLAB vhodně zařazen do výuky matematiky na středních školách, jak může pomáhat nejen slabším studujícím tím, že za ně vykoná zdlouhavé, pracné, nebo zapomenuté výpočty a tak budou schopni danou úlohu vyřešit, ale i studujícím nadaným, které může obohatit o nové poznatky, rozšířit jejich vědomosti a nabídnout jim nové metody výpočtu. Všechny studující pak může motivovat k řešení matematických problémů jiným, netradičním způsobem. Metodika: Přehled CAS a současný stav na dané střední škole. Vybrání vhodných úloh a jejich praktického využití. Řešení základních úloh klasicky i v MATLABu a to jak numericky, tak symbolicky. Řešení úloh z praxe klasicky i v MATLABu a to jak numericky, tak symbolicky. Možnosti zařazení MATLABu do výuky Přínos pro slabší studující. Přínos pro nadané studující. Téma č.14 Sbírka řešených aplikačních příkladů z diferenciálního počtu pro střední školy V úvodu práce bude nastíněn historický vývoj diferenciálního počtu se zaměřením na zakladatele (Newton, Leibniz). V první části budou stručně shrnuty základní pojmy, definice, vztahy a vzorce, které znají všichni studenti středních škol. Poté bude následovat vzorové vyřešení všech základních úloh diferenciálního počtu, včetně obrázků, které budou vytvářeny pomocí MATLABu. Toto vzorové řešení bude doplněno řešením pomocí MATLABu, které pak bude využíváno při řešení úloh z praxe. Je možné je vytvořit jako podprogramy, nebo funkce. Těžiště práce bude v řešení praktických úloh. Podle svého zájmu se studující může zaměřit na některou oblast např. grafy reálných funkcí, hledání lokálních resp. globálních extrémů funkcí, výpočty přibližných hodnot atd., nebo podat všeobecný přehled využití v různých oblastech lidské činnosti. Pro řešení těchto praktických úloh by studující měl v MATLABu vypracovat programy pro jejich řešení s obecnými parametry. Na závěr ukáže přínos diferenciálního počtu pro řešení praktických úloh. Cíl práce: Ukázat využití diferenciálního počtu při řešení úloh z praxe a vytvořit sbírku řešených příkladů včetně programů v MATLABu, které budou tyto vybrané úlohy z praxe řešit. Metodika: Historie vzniku diferenciálního počtu (Newton, Leibniz). Shrnutí základních pojmů, vztahů, definic a vzorců. Řešení základních úloh diferenciálního počtu. Řešení úloh z praxe. Vytvoření programů v MATLABu. Přínos a využití diferenciálního počtu v praxi.

7 Téma č.15 Měření PH kapalin Řešitel teoreticky rozebere měření PH v kapalinách. Dalším úkolem bude praktická realizace PH metru (k zakoupené PH sondě bude připojen mikrokontrolér, který vyhodnotí měřená data a údaj o PH měřené kapaliny zobrazí na LCD displeji). Téma č.16 Jak kraje v ČR podporují sport? Cíl práce je, na základě provedené komparace krajů v ČR v oblasti financování sportu, vyslovit závěry o vhodném způsobu a rozsahu finanční podpory sportu z krajského rozpočtu. Postup práce: Jedním z velmi diskutovaných problémů v současnosti je nedostatečnost finančních zdrojů na podporu sportu. Otázka jak a jakou formou se kraje zapojují do podpory sportu nebyla v posledních letech systematicky prozkoumána. Prvním krokem tedy bude provedení analýzy jednotlivých krajů (krajských rozpočtů) a bude provedena komparace finanční i nefinanční podpory sportu jak co do formy (koncepční činnosti, metodiky rozdělování a hodnocení) tak co do rozsahu (objemu finančních zdrojů). Analyzované období bude dvouleté a bude se týkat všech krajů. Lze očekávat poměrně velké odlišnosti mezi kraji a tyto odlišnosti budou podkladem pro následnou diskuzi ve smyslu určení nejvhodnějšího modelu podpory sportu z úrovně krajského rozpočtu. Téma č.17 Využití DNA markerů pro predikci znaků a vlastností obilovin V rámci středoškolské odborné činnosti bude realizována praktická detekce variability DNA u vybrané obiloviny (pšenice nebo tritikale). Na základě aplikovaných DNA markerů bude realizována predikce pro znaky a vlastnosti vybrané obiloviny, např. technologická kvalita apod. Jako materiál budou využity registrované odrůdy, šlechtitelské linie a genetické zdroje. Vlastní práce bude realizována v laboratoři molekulární genetiky Ústavu biologie rostlin AF MENDELU. Práce je převážně experimentální s nadprůměrnými finančními nároky. Téma č.18 Vliv způsobu ošetření matečných rostlin na fyziologickou kvalitu bylinných řízků okrasných dřevin Metoda rozmnožování metodou řízkování bylinnými či dřevitými řízky se uplatňuje u širokého sortimentu dřevin a je v současnosti nejvíce využívanou metodou v zahradnické profesionální praxi. Matečné rostliny (zdroj rostlinných řízků), jejich aktuální fyziologický stav a růstová kondice má podstatný vliv na kvalitu sklizených bylinných řízků. Následně také výrazně ovlivňuje efektivitu množení. Významný je obsah růstových látek v letorostech v době odběru řízků. Koncentraci růstových látek (např. auxinů) v rostlinách lze ovlivnit různými způsoby, např. exogenní aplikací nebo přirozeným způsobem, např. zastíněním porostu matečných rostlin. Cílem výzkumné práce stážisty bude experimentální ověření hypotézy, podle které je možné zvýšit kvalitu sklizených bylinných řízků prostřednictvím realizace speciálního pěstebního

8 opatření - zatemnění matečných rostlin před sklizní řízků a následné zvýšení obsahu přírodních fytohormonů v rostlině. Variantou dle dohody by byla také aplikace exogenního fytohormonu a provedení podobného sledování. Stáž i vlastní experimentální práce budou probíhat na pokusných plochách Zahradnické fakulty v Lednici, takže stážista musí počítat s dojížděním z Brna do Lednice (dojezdový čas něco přes hodinu, trasa Brno-Podivín-Lednice, nebo přes Břeclav. Téma č.19 2.Studium možností ovlivnění transpiračního proudu při produkci okrasných rostlin Voda patří k nejčastějším přírodním limitujícím faktorům růstu, avšak kvantitativní údaje o dynamice spotřeby vody, využití jejich zdrojů, stresovém působení nedostatku nebo nadbytku vody a hospodaření s vodou z hlediska růstu u různých druhů dřevin jsou dosud k dispozici jen v omezeném množství. Ke zjištění transpiračního proudu existují různé metody. Cílem stáže bude experimentální činnost - měření průtoku mízy za pomoci metody tepelné bilance. Tato metoda poskytuje nedestruktivní, přímé a průběžné měření celkové spotřeby vody rostlinou. Experimenty budou založeny v kontrolovaných podmínkách s možností simulace různých stanovištních podmínek. Pro monitoring bude využit moderní přístroj, měřící průtok mízy (Dynagage Sap Flow Sensors Dynamax, USA) na základě metody tepelné bilance (Heat Balance Method) s použitím sond SGA5-ws. Získané výsledky budou zhodnoceny v korelaci a aktuálními pěstebními podmínkami v době měření (teplota a vlhkost vzduchu, vlhkost substrátu). Stáž i vlastní experimentální práce budou probíhat na pokusných plochách Zahradnické fakulty v Lednici, takže stážista musí počítat s dojížděním z Brna do Lednice (dojezdový čas něco přes hodinu), trasa Brno-Podivín-Lednice, nebo přes Břeclav. Téma č.20 Využití vláknového spektrofotometru pro monitorování degradace barviv Vláknové spektrofotometry jsou moderní instrumentální technikou chemické laboratoře. Po pouhém připojení spektrofotometru rozměrů cm k USB portu počítače může mladý zájemce o vědu začít pronikat do tajů UV-VIS spektrofotometrie. Práce se bude zabývat přípravou transparentních vrstev fotokatalyzátorů, jež po ozáření ultrafialovým zářením způsobí rychlou degradaci barviv nanesených na jejich povrch. Pomocí vláknového spektrofotometru se budou měřit UV-VIS spektra barviv a na jejich základě bude možné usuzovat na účinnost světlem iniciované degradace, resp. na ochotu barviv se rozkládat UV zářením. Bude kladen důraz na samostatnou práci studentů na moderně vybaveném pracovišti. Téma č.21 Hodnocení rekreačního využívání modelového území Úkolem studenta bude vybrat modelové území vhodné pro zahájení šetření z pohledu rekreačního využívání. Student provede hodnocení území z hlediska rekreačního potenciálu několika metodami a také provede dotazníkové šetření u lidí naštěvující dané území a budou zjišťovány preference návštěvníků.

9 Následně budou výsledky dotazníkového šetření statisticky vyhodnoceny a na jejich základě budou navržen rámcový management v území a případně významných zjištění také konkrétní návrhy. Tyto výsledky budou moci sloužit jako podklad pro územní plánování a jiné strategické dokumenty. Téma č.22 Stanovení přírodních a umělých radionuklidů v půdách Práce bude založena na využití citlivého gamaspektrometru RS-220, ke stanovení přírodních (U, Th, K) a případných umělých (Cs) radionuklidů, které nejvíce přispívají k vnějšímu ozáření člověka, v povrchových vrstvách půd. Cílem práce bude analyzovat vzorky půd z různých lokalit ČR a stanovit výše uvedené radionuklidy a celkový dávkový příkon vzorků a z toho plynoucí případné riziko pro obyvatele. Téma č.23 Aspergerův syndrom a vysoce funkční autismus na středních školách Práce obsahující teoretickou část a výzkumné šetření. V toeretické části je nutná práce studenta s literaturou k dané problematice, publikace a další zdroje (české i anglické) budou poskytnuty školitelem. Výzkumné šetření bude zaměřeno na vyhledání studentů s Aspergerovým syndromem, vysoce funkčním autismem nebo mimořádným nadáním mezi studenty středních škol. Vyhledaným studentům bude následně nabídnuta podpora při jejich případném vstupu na vysoké školy v České republice, především Jihomoravském kraji. Studenti s Aspergerovým syndromem nebo vysoce funkčním autismem se mnohdy nehlásí na vysoké školy z důvodu obav z nedostatečné podpory, o jejíž existenci nejsou infomováni. Téma č.24 Inkluzivní vzdělávání žáků se speciálními vzdělávacími potřebami Inkluzivní vzdělávání žáků se speciáními vzdělávacími potřebami spolu s žáky intaktními je současným trendem moderního vzdělávání. Praxe však není vždy jednoduchá a existuje mnoho překážek tohoto přístupu. V teoretické části práce se student seznámí se speciálními vzdělávacími potřebami, platnou legislativou, dostupnou literaturou, ve výzkumné části kvalitativního charakteru se zaměří na analýzu inkluze ve školách různých stupňů dle výběru v Jihomoravském kraji. Téma č.25 STUDIUM VLASTNOSTÍ POLYMERNÍCH MATERIÁLŮ MĚŘENÍM ADHEZNÍCH SIL Hlavním cílem této studentské práce je seznámení se s polymerními materiály (rezisty) citlivými na elektronový svazek, které jsou běžně využívány pro expozice struktur elektronovým svazkem. Student bude seznámen s principy metody mikroskopie atomárních sil (AFM), které bude použito pro stanovení materiálových vlastností používaných rezistů měřením adhézních sil na povrchu rezistu (spektroskopie adhezních sil).

10 Téma č.26 Příprava liposomů a dalších nanočástic s obsahem přírodních látek pro použití v potravinářství a kosmetice Cílem předložené experimentální práce bude příprava liposomů a dalších typů nanočástic pomocí ultrazvuku, nanoprecipitace a dalších postupů. Do liposomů budou uzavřeny (enkapsulovány) vybrané modelové molekuly a přírodní extrakty obsahující antioxidanty a jejich směsi. Jako modelové molekuly budou použity lipofilní látky (provitaminy A - karotenoidy, koenzym Q10, vitamin E) a flavonoidy, jako přírodní směsi budou testovány extrakty ze zeleného čaje a některých druhů ovoce. Kromě technik přípravy liposomů a metod stanovení velikosti částic bude analyzována stabilita nanočástic, účinnost enkapsulace a stabilita enkapsulovaných látek. Uvedené typy částic mohou být využity v potravinářském průmyslu např. jako přísada do nápojů s řízenou dobou uvolňování aktivních látek. Dále mohou být částice využity v kosmetice jako nosiče aktivních látek typu antioxidantů a UV filtrů. Téma č.27 Rizikové faktory aterosklerózy mladistvých Ateroskleróza a její hlavní projevy - Ischemická nemoc srdeční - mají řadu známých rizikových faktorů. z nichž některé nejsou ovlivnitelné (věk, pohlaví, dědičné faktory), jiné jsou ovlivnitelné - stravovací návyky, obezita, kouření, alkohol, hladiny cholestrolu a sérových lipidů a další. Časné rozpoznání a pojmenování rizikových faktorů může odhalit zvýšené riziko kardiovaskulárních komplikací v dospělosti. Úkolem řešitele bude formou dotazníku a základního antropometrického vyšetření tato rizika vytipovat, součástí může být i stanovení hladin sérových lipidů a dalších metabolických parametrů. Téma č.28 Výskyt arytmií u zdravé populace Poměrně vysoké procento zdravých (i mladých) lidí má různé poruchy srdečního rytmu, které unikají pozornosti, protože jejich nositelé nemají žádné příznaky. Prvním příznakem pak mohou být závažné komplikace. Úkolem řešitele je vybrat soubor minimálně zdravých dobrovolníků, kterým budou za standartních podmínek měřeny fyziologické funkce (teplota, krevní tlak, tepová frekvence a klidové ekg) a bude sledován případný výskyt poruch srdečního rytmu. Údaje budou následně statisticky vyhodnoceny, případné klinicky významné změny budou doporučeny k dalšímu řešení nebo sledování. Téma č.29 Reciprocita osvitu při stárnutí fotografií S rozvojem digitální fotografie jde ruku v ruce i rozvoj tiskových technologií určených pro výrobu barevných zvětšenin. Klasický mokrý halogenidostříbrný proces je v současné době částečně nahrazován digitálními tiskovými technikami jako je např. inkoustový tisk nebo termosublimační tisk. Zatímco světlostálost klasických halogenidotříbrných fotografií je

11 dobře prostudována, světlostálost obrazů vyprodukovaných moderními tiskovými technikami je velkou neznámou. Problém je navíc komplikovaný skutečností, že doposud neexistuje všeobecne akceptovaná norma pro určení jejich světlostálosti. Navržená práce se bude zabývat jedním důležitým aspektem, který je součástí většiny metod urychleného hodnocení světlostálosti nejen barevných fotografií, ale i papíru a tisků obecně, stejně jako nátěrových hmot, plastů apod. Při urychleném testování světlostálosti se vychází z reciprocity osvitu, tj. předpokladu, že vysoké světelné intenzity působící po krátky čas (při urychleném testování) způsobí stejnou změnu, jako nízké intenzity působící po dlouhý čas (při skutečném užití). Na základě tohoto předpokladu pak lze z výsledků zrychleného testu vypočítat životnost při normálních podmínkách. Je ale tento předpoklad oprávněný? Navrhovaná práce se bude zabývat posouzením chování fotografií a tisků při různých intenzitách ozáření. Porovnáním rychlostí blednutí při různých podmínkách ověříme, do jaké míry je předpoklad reciprocity oprávněný. Téma č.30 Dynamika pokožky zástupců diploidně polyploidního komplexu karase stříbřitého a jejich hybridů. Pokožka ryb představuje, zejména v porovnání s ostatními obratlovci, velmi významný orgán plnící řadu funkcí. S tím následně souvisí i větší rozdíly v její struktuře v rámci jednotlivých druhů či jejich určitých skupin. Navíc rozdíly často existují i v závislosti například na pohlaví jedince, ročním období či pohlavní zralosti. Poznání struktury integumentu u ryb, zejména pak pokožky, proto může poskytnout řadu užitečných informací, například o fyziologickém stavu jedince, etologii daného druhu i o jeho systematickém postavení. Karas stříbřitý (Carassius auratus), který v průběhu několika posledních desetiletí osídlil vody východní, střední a zčásti i západní Evropy, představuje problematický subjekt z hlediska taxonomického i z hlediska biologického. V našich vodách vytvořil složitý diploidně-polyploidní komplex s několika odlišnými typy rozmnožování (sexuální x gynogenetické). Na osídlených lokalitách dochází k jeho přemnožení a následnému ohrožení ostatních původních druhů ryb, k čemuž přispívá i jeho křížení s kaprem (Cyprinus carpio) a karasem obecným (Carassius carassius). Sledování rozdílů ve struktuře pokožky u jednotlivých skupin (diploidní a triploidní samci a samice) tohoto komplexu včetně jejich hybridů (s kaprem a karasem obecným) může přinést řadu zajímavých poznatků o jejich fyziologii, etologii a morfologii. Téma č.31 Ohrožují hlaváči naši původní ichtyofaunu? Hlaváčovité ryby (hlavačka mramorovaná Proterorhinus marmoratus a hlaváči rodu Neogobius) se původně vyskytovaly v pobřežní oblasti Černého, Azovského a Kaspického moře. Během posledních dvou desetiletí se, zejména vlivem člověka (lodní doprava, rybářství), intenzivně dále šíří zejména v povodích velkých toků, na našem území zejména v povodí Dyje. Ač nedosahují velkého vzrůstu, mohou pro svoji dravost představovat nebezpečí pro původní vodní živočichy, jako ryby či obojživelníky (zejména jejich počáteční vývojová stádia), ale i bezobratlé. Toto nebezpečí je zvýšeno udávanou tolerancí k řadě hydrochemických parametrů, což jim umožňuje úspěšně a trvale obsazovat člověkem

12 narušené, kanalizované části toků. Cílem tohoto projektu je bližší charakteristika vybraných fyziologicko-morfologických parametrů, které mohou souviset s touto úspěšnou expanzí. Pozornost proto bude soustředěna zejména na stanovení základních hematologických parametrů, úzce spjatých s náročností ryby na množství kyslíku ve vodě, a to jak v rámci optimálních přirozených podmínek, tak i při stresu způsobeného umělým zvýšením teploty a nižším okysličením. Téma č.32 Roční dynamika vývoje gonád diploidních a triploidních samic karasa stříbřitého (Carassius gibelio) Karas stříbřitý je pro vody České republiky nepůvodním druhem ryby, který do hydrologického systému České republiky pronikl migrací z toku Dunaje okolo roku 1975 a postupně převážně s pomocí člověka osídlil většinu vod v povodí Moravy, Odry i Labe. Vyznačuje se specifickými biologickými vlastnostmi, které mu umožnily velmi rychle osídlit většinu vhodných biotopů. Vytváří na jedné straně populace složené pouze z triploidních samic, které se rozmnožují nepohlavně gynogeneticky a na druhé straně populace, které jsou diploidní (skládají se ze samců a samic) a rozmnožují se pohlavně. I přes výraznou vědeckou pozornost, která je této rybě věnována, existuje celá řada nejasností v oblasti jeho biologie. Cílem práce bude analýza plodnosti (relativní a absolutní) diploidních a triploidních samic karasa stříbřitého (ve 4 odběrech - jarní, letní, podzimní a zimní), histologická analýza gonád, určení charakteru výtěru (dávkový nebo jednorázový) a studium rozložení jednotlivých stádií jiker v gonádách. Téma č.33 Brno jako sídlo justičních úřadů Práce by měla být věnována problematice Brna jako sídla soudních institucí od 19. do zač. 21. století (s možným zohledněním staršího vývoje od středověku). Podle zájmu zpracovatele může být pozornost zaměřena na vybranou soudní instituci. Práce se nebude zabývat jen činností (působností) jednotlivých institucí, ale jejich širšími vazbami k městu Brnu. Téma č.34 Technologie navigace letadel z kosmu Oběžné dráhy umělých družic Země. Možnosti využití družic k navigaci. Družicové navigační systémy ve světě. Přednosti družicové navigace. Tendence rozvoje družicové navigace a přehledu o vzdušné situaci. Téma č.35 Letecké palubní radary Letecké palubní radary v historii. Použití radaru na palubě letadla. Princip činnosti palubního radaru.

13 Výstupní informace palubního radaru. Místo palubního radaru v letecké navigaci a v řízení letového provozu. Přehled možností použití palubního radaru v civilním i vojenském letectví. Tendence rozvoje leteckých palubních radarů. Téma č.36 Jak rostlina vnímá teplotní stres? Schopnost uvědomit si nebezpečí a správně na ně zareagovat je klíčová pro přežití a příliš nezáleží na tom, zda se jedná o ohrožení jiným organismem, nebo o změnu v prostředí, například způsobenou teplotou. Zatímco živočich může velkou část těchto problémů řešit únikem, rostlina je v možnostech pohybu značně limitována a bylo proto nezbytné, aby si vytvořila velmi sofistikovanou obranu, která jí umožňuje včas přizpůsobit růst a přežít mnohdy i v extrémních podmínkách. Molekulární podstata těchto dějů je stále z velké části neznámá, ale již dnes je patrné, jak velký přínos by její objasnění mělo například pro zemědělství. Pokroky v moderní molekulární biologii poskytují stále lepší podmínky pro sledování jednotlivých dějů odehrávajících se v rostlinách. Zatímco ještě před 10 lety jsme byli při odhalování signálních drah odkázáni především na sledování genové odpovědi na úrovni transkriptů, pomocí metod dnešní proteomiky jsme schopni sledovat signální kaskády, které k spuštění této genové odpovědi vedou. Navíc existuje mnoho důležitých modifikací proteinů, které nejsou přímo určeny informací uloženou v DNA. Příkladem může být fosforylace, ubiquitinylace, glykosylace a mnohé další. Přitom tyto modifikace jsou velmi důležité. Například fosforylace může sloužit jako spínač a v její absenci je protein nefunkční. Náplní proteomiky je sledování všech proteinů v buňce a jejich modifikací. Zatímco informace uložené v DNA a přepisované do RNA můžeme považovat za plány, proteiny jsou zpravidla molekulárními hráči, kteří určují, jak se bude buňka a ve výsledku i celý organismus chovat. V rámci předkládaného projektu dostane zájemce možnost osvojit si základní metody proteomické analýzy rostlin a zkoumat účinky abiotického stresu na rostlinný proteom. Bude si moci vyzkoušet kultivaci rostlin za přesně regulovaných podmínek vnějšího prostředí, sběr rostlinného materiálu, izolaci proteinů, dvojrozměrnou elektroforézu proteinů, digitalizaci výsledných obrazů gelů a analýzu získané mapy proteomu. Výsledek této práce přispěje k porozumění adaptace rostlin na stresové podmínky. Literatura: Buchanan B, Gruissem W, Jones R (2002) Biochemistry and Molecular Biology of Plants. Wiley. Penfield S. (2008) Temperature perception and signal transduction in plants. New Phytologist 179, Černý M, Dyčka F, Bobáľová J, Brzobohatý B. (2011) Early cytokinin response proteins and phosphoproteins of Arabidopsis thaliana identified by proteome and phosphoproteome profiling. Journal of Experimental Botany 62, Téma č.37 Kolagen a jeho deriváty pro přípravu cévních náhrad Mezibuněčné prostory umožňují jednotlivým buňkám komunikaci, výměnu signálů, toky látek a energie. Mezi velmi významnou složku tohoto prostoru patří kolagen. Kolagen s mnoha velmi významnými vlastnostmi je využitelný pro modifikace cévních náhrad.

14 Téma č.38 Studium interakce protinádorových léčiv (doxorubicin, ellipticin) s nukleovými kyselinami Léčba nádorových onemocnění je významnou prioritou výzkumu. Působení protinádorových léčiv je založeno na různých mechanismech. Jedním z nejvýznamnějších je vazba na DNA, která vede k zastavení buněčné replikace a transkripce. Téma č.39 Sledování toxicity nanočástic u eukaryotických buněk Nanotechnologie jsou zcela novým velmi intenzivně se rozvíjejícím vědním oborem. Objevy jsou velmi rychle zaváděny do praktického života. Z historie však víme, že řada nových technologií má jistou formu toxicity. Téma č.40 Nové směry modifikace a využití nanočástic v senzorice Rozpoznání primárního ložiska nebo metastáz nádorového onemocnění je klíčové pro další léčebné strategie. Moderní metody zviditelnění jsou pro tyto účely málo citlivé. Zcela nové možnosti vznikají za využití magnetických nanočástic a kvantových teček. Téma č.41 Ionty kovů a jejich antimikrobiální efekt pro nové obvazové materiály Rezistence bakterií na širokospektrální antibiotika a jejich velmi rychlé rozšíření vyvolává akutní potřebu pro hledání nových bakteriostatických prostředků. Velmi slibnou antimikrobiální aktivitu vykazují ionty některých kovů (stříbro, měď). Téma č.42 Detekce transportu kontrastních látek v rostlinách pomocí magnetickorezonančního zobrazování Cílem práce bude prozkoumat možnosti využití různých kontrastních látek ke sledování transportu vody v rostlinách pomocí magnetickorezonančního zobrazování (MRI). Student(ka) bude zodpovědný(á) za přípravu modifikovaných i kontrolních vzorků, měření a vyhodnocení obrazových dat. Měření budou prováděna na 4.7T MR systému v ÚPT. Získané údaje by měly být porovnány s výsledky MR měření difúze. V průběhu práce se očekává se zvládnutí základů magnetické rezonance a práce s experimentálními daty. V těchto oblastech i při provádění měření bude poskytnuta odborná asistence. Doporučeno pro fyzikálně orientovaného studenta se zájmem o biologii nebo i biologicky orientovaného studenta, který se nebojí fyziky.

15 Téma č.43 Výpočty a vizualizace atomových nábojů v molekulách V rámci chemoinformatiky, počítačové chemie a dalších multidisciplinárních oborů na rozhraní přírodních věd a informatiky je nezbytné mít možnost vytvořit model molekuly a reprezentovat molekulu a její vlastnosti v počítači.velmi důležitou charakteristikou molekuly pro dané účely jsou náboje na atomech této molekuly. Uvedené náboje totiž popisují rozmístění elektronů v rámci systému a poskytují informaci o reaktivitě a chemickém chování molekuly. Hodnoty daných nábojů lze vypočítat pomocí kvantově mechanických metod, které jsou ale bohužel velmi pomalé. Alternativními metodami jsou ekvalizační metody, jenž jsou srovnatelně přesné a přitom výrazně rychlejší, potřebují však empirické parametry.v rámci stáže by se student věnoval právě práci s těmito ekvalizačními metodami. Prováděl by výpočty nábojů pro reálné struktury molekul, získané z chemických databází (např. databáze DTP NCI, Cambridská strukturní databáze,...), podílel by se na přípravě vstupních dat (validace molekul, nalezení chybných molekul) a parametrizacích metod, analyzoval by úspěšnost výpočtů, vizualizoval získané náboje a zkoumal by příčiny potenciálních neshod mezi vypočítanými a předpokládanými výsledky. Jedním z cílů stáže je přiblížit studentovi oblast výpočetní chemie a chemoinformatiky a seznámit ho se základnímí metodami a přístupy, které se v této oblasti využívají. Téma č.44 Metody pro výpočet disociačních konstant organických molekul V současné době máme k dispozici obrovské množství informací o struktuře organických molekul (statisíce až miliony strukturních dat jsou obsaženy v různých veřejně přístupných databázích). Výrazně obtížnější než získat strukturní informace o těchto molekulách je však dozvědět se jejich fyzikální a chemické vlastnost. Experimentální stanovení je časově náročné a drahé, proto je výrazná snaha nalézt přesné metody pro výpočet uvedených veličin. Příkladem takovýchto veličin jsou rozpustnost, rozdělovací koeficient (logp) a disociační kostanty, především pak disociační konstanta kyselin (pka). Tyto veličiny, speciálně pak hodnota pka, jsou velmi významné např. pro farmaceutický výzkum. Experimentální měření pka je náročné a hodnoty pka jsou dostupné pouze pro některé molekuly. Rovněž výpočetní metody pro získání pka jsou netriviálně obtížné (termodynamické výpočty, kvantové metody). Proto je náš výzkumu zaměřen na vývoj a analýzu nových a efektivních metod pro výpočet pka. Cílem stáže by byla spolupráce právě spolupráce na tomto výzkumu. Student by se zabýval jednak přípravou vstupních dat - modelováním molekul, vyhledáváním v databázích, zpracováním molekul pomocí metodik počítačové chemie, ověřováním kvality dat atd.. Dále by student pracoval s vyvořenými nástroji pro výpočet pka a analyzoval správnost získaných dat. V rámci stáže by se student rovněž seznámil se základními nástroji a metodikami, které jsou využívány v oblastech chemoinformatiky a počítačové chemie. Téma č.45 Detekce mutací fibrillinu1 u psů s aortální rupturou Marfanův syndrom je autozomálně dominantně dědičná choroba z heterogenní skupiny vrozených onemocnění pojivové tkáně. Podkladem onemocnění jsou mutace genu FBN-1 kódujícího syntézu fibrillinu, který je lokalizován na chromozomu 15. Frekvence výskytu

16 Marfanova onemocnění u lidí je přibližně 1/ až porodů. U 25-30% pacientů s tímto onemocněním není zaznamenána pozitivní rodinná anamnéza, naopak u 45 % pacientů je rodinná anamnéza pozitivní. Lidé s touto mutací jsou, ve srovnání s běžnou populací, vyšší postavy, mají narušenou funkci očního svalstva vedoucí až ke krátkozrakosti, trpí poruchami srdečních chlopních, disekcí aorty a je u nich patrné zvýšené riziko odchlípení sítnice. U několika štěňat jsme zjistili rupturu aorty, která byla příčinou krvácení do perikardiální dutiny a vedla k úhynu zvířat. Výsledek histopatologického vyšetření prokázal strukturální abnormality ve stěně aorty. Zjištěny byly zejména výrazné degenerativní změny elastických vláken, které vedly ke snížení pevnosti stěny aorty a její následné ruptuře. V literatuře bylo zaznamenáno pouze několik ojedinělých kasuistik, které popisují obdobný patologický nález u dalších psů, a které vykazující určitou podobnost s Marfanovým syndromem známým u lidí. Etiologie této poruchy nebyla u psů dosud zjištěna. Z tohoto důvodu jsme se rozhodli provést analýzu získaných vzorků s cílem prokázat či vyvrátit možnou souvislost tohoto postižení s poruchou fibrillinu1, jako prokazatelného etiologického faktoru tohoto onemocnění u člověka. Téma č.46 Těhotenství,porod a průpravná cvičení Pro ženu je mateřství nejen posláním, ale především velká radost z naplněného života. Největší radostí rodičů je dívat se na vlastní dítě, jak den po dni vyrůstá v samostatného člověka, předat mu svoje fyzické i duševní vlastnosti.práce bude popisovat pohlavní orgány ženy a jejich změny v těhotenství.dále popíše průběh těhotenství a průpravná cvičení před porodem a po porodu, včetně speciálních dechových cvičení.cvičení v průběhu těhotenství je pro ženu přípravou na blížící se mateřství nejen po stránce tělesné, ale i duševní. Téma č.47 Neplodnost Jednou ze základních vlastností všech živých organismů je schopnost uchování genofondu a jeho předání dalším generacím. Práce se bude zabývat problémy týkajícími se neplodnosti, nejčastějšími příčinami neplodnosti, možností nepříznivé faktory ovlivnit a jejím vymezením. Dále její prevencí, metodami a možností léčby. Téma č.48 Začleňování staveb do krajiny V rámci zpracovávání tématu se budeme zaměřovat na velice zajímavou a aktuální problematiku krajinného inženýrství. Každá stavba - ať se jedná o rodinný domek, velkou budovu, silnici, přehradu, aj. musí být po dokončení citlivě začleněna do okolní krajiny. Součástí začlenění stavby je návrh terénních a parkových úprav, návrh výsadby vhodných stromů a keřů, výsev trávníků, ale také například instalace laviček, budování stezek a chodníků, dětských hřišť a mnoha dalších prvků. Při návrhu začlenění stavby do krajiny vycházíme především z charakteru stavby a nejbližšího okolí - jiné postupy volíme uvnitř města (v tak zvaném intravilánu), jiné v oblati luk, lesů, pastvin (tzv. extravilán). Základem práce bude výběr vhodné stavby (v místě školy, bydliště, případně vhodnou stavbu vybereme společně) a zpracování návrhu jejího co nejvhodnějšího začlenění do okolní

17 krajiny. Pokusíme se tedy proniknout do velmi zajímavé práce krajinných inženýrů či za hradních architektů. Téma č.49 Permakultura aneb nové možnosti ekologického přístupu k venkovské krajině Práce bude zaměřena na nové možnosti v ekologickém přístupu k venkovské krajině, zejména v otázce hospodaření. Budou popsány permakulturní principy a možné způsoby jejich praktické aplikace (včetně konkrétních postupů) především v oblasti zemědělství. Dále budou posouzeny výhody a nevýhody tohoto nového přístupu a zpracováno porovnání s doposud běžně využívanými způsoby hospodaření na venkově v České republice (případně i v zahraničí). Téma č.50 Studium genů vrozené imunity napříč hybridní zónou Mus m. musculus a Mus m. domesticus Imunologie je biologické odvětví, které se ustavičně vyvíjí a jehož dogmata jsou neustále překonávána. Příkladem toho jsou i Toll-like receptory, geny vrozené imunity, které jsou zodpovědné za včasnou detekci potencionálního vetřelce v organismu. Tyto zásadní receptory byly odhaleny teprve před několika lety a jejich studium se soustředí především na laboratorní a domestikovaná zvířata, či člověka. Vyjímečnost našeho projektu spočívá v zasazení aktuální problematiky těchto velmi důležitých genů do prostředí přírodní hybridní zóny dvou poddruhů myši domácí Mus m. musculus a Mus m. domesticus. Tato geografická oblast je často popisována jako přirozená laboratoř, která umožňuje nahlédnout pod pokličku evoluce a přiblížit nám mechanizmus formování nových druhů. Nicméně existence a udržování této zóny zatím nejsou uspokojivě vysvětleny. Cílem práce je studium variability imunitních genů, především Toll-like receptoru 5, jež je důležitý pro rozpoznání bakterií prostřednictvím vazby na flagelin. Variabilita těchto genů je dána interakcí s různými patogeny a mohla by být jednou z příčin udržování hybridní zóny. Téma již zpracovává studentka Gymnázia a střední odborné školy v Moravských Budějovicích Simona Zimová v rámci projektu Otevřená věda II. Téma č.51 Vplyv prostředí na klíčení semen kosatců Student ověří klíčivost osiva vybraných druhů kosatců (Iris spp.). Následně pak změnou chemických (ph, EC, obsah chemických látek v prostředí, působení rostlinných hormonů), fyzikálních (teplota skladování, světlo, teplota prostředí) a mechanických (obrušování obalů semen) podmínek prostředí ověří, které faktory klíčivost, a do jaké míry, zlepšují nebo zhoršují. Téma č.52 Molekulárni fylogeneze rýhonosovitých netopýrů v Africe Rýhonosovití (Nycteridae) jsou čeledí netopýrů žijící v tropických oblastech Afriky a Asie. Vyznačují se, jak už jejich jméno napovídá, nápadnou obličejovou rýhou, která ukrývá vlastní nosové orgány sloužící k vysílání echolokačních signálů. Všechny druhy rýhonosů patří do

18 jednoho rodu Nycteris a jsou si velmi podobné. Odlišují se zejména velikostí těla a velikostí uší, což není vždy zcela postačující pro jednoznačné stanovení příbuzenských vztahů mezi populacemi a správnou druhovou identifikaci, protoze oba tyto zjevné znaky mohou být u stejného druhu do jisté míry ovlivněny podmínkami prostředí. Na odhalení mezipopulačních vztahů i druhové příslušnosti se v současné době úspěšně používá analýza DNA, která poskytuje alternativní vysvětlení mnohdy nejednoznačné informace morfologické. Afričtí rýhonosi dosud nebyli tímto způsobem zkoumáni, takže jejich fylogenetická (příbuzenská na základě vývojových vztahů) analýza poskytne jistě zajímavé výsledky. Tyto výsledky jsou důležité nejen pro samotnou systematiku netopýrů, ale můžou též pro doplnit znalostí o dávné historii afrického kontinentu anebo pomoci správně přiřadit člověku nebezpečné viry k hostitelským druhům netopýrů. Studentovi práce na projektu nabízí možnost zpoznání vědecké práce v oblasti systematiky netopýrů a zejména využití analýzy DNA pro tyto cíle. Student se obeznámí se základními laboratorními postupy izolace DNA z tkání, namnožení informativních úseků DNA, získáním sekvencí a jejich zpracováním pomocí počítačových programů. Sbírka tkáňových vzorků je dostupná na pracovišti vedoucího a metody zpracování jsou rutinně využívány. Lze tedy očekávat bezproblémový průběh práce, který bude záviset především na usilovnosti studenta a vůli učit se nad rámec běžných povinností. Výsledek této snahy by mněl být fylogenetický strom znázorňující vztahy zkoumaných populací a druhů, a jejich genetické rozdíly vyjádřené jako míra odlišnosti v sekvencích DNA. Prezentace a interpretace výsledků v součinnosti s vedoucím pak povede k vytvoření solidní práce SOČ, a v případě zájmu studenta lze předpokládat i spolupráci na rukopisu vědeckého článku. Téma č.53 Biotechnologická produkce bioplastů Bioplasty jsou materiály, které je možné používat stejným způsobem jako tradiční plasty vyráběné z ropy, ale na rozdíl od nich je možné je vyrábět z obnovitelných zdrojů. Další výhoda bioplastů spočívá v jejich přirozené odbouratelnosti, takže nedochází k jejich akumulaci v přírodě. Řada mikroorganismů dokáže přirozeně vyrábět tyto materiály, což je možné využít k jejich výrobě. Cílem práce bude studium mikrobiální výroby bioplastů s využitím vybraných ekonomicky perspektivních surovin. Součástí práce bude také porovnání různých metod isolace a přečištění připravených biomateriálů. Téma č.54 Výpočet pka methyldifosfátu v přítomnosti kationtů kovů Cílem studenta bude určit hodnotu pka (tj. schopnost přijmout/poskytnout proton) methyldifosfátu a její změnu po koordinaci methyldifosfátu ke kationtu kovu pomocí kvantově chemických metod. Student si osvojí základní techniky výpočtů pka, u kterých se pokusí o kritické zhodnocení přesnosti a relevance získaných dat. Získané výsledky poslouží k vyhodnocení role kationtu kovu v aktivním místě enzymu LgtC, do kterého se váže UDP- Gal obsahující difosfátovou skupinu. Schopnost difosfátové skupiny přijmout proton je důležitý krok jednoho z navržených reakčních mechanismů enzymatické reakce. Náročné výpočty budou prováděny v českém superpočítačovém centru MetaCentrum, které sdružuje výpočetní kapacity významných českých univerzit. Projekt povede k prohloubení chemických a fyzikálně-chemických znalostí studenta a taktéž znalostí v oblasti práce s operačním systémem Linux využívaným v superpočítačovém centru. Poznámka:

19 Řešitel: Jan Tichý, Gymnázium Brno, Třída Kapitána Jaroše 14, VI. ročník víceletého gymnázia Téma č.55 Studium komplexů aniontů s bambusurilem pomocí molekulové dynamiky Cucurbit[n]urily a bambus[n]urily jsou makrocyklické látky, které lze relativně snadno připravit reakcí glykolurilu s formaldehydem. Cucurbit[n]urily jsou známé téměř jedno století a během této doby byly prozkoumány jejich vlastnosti a uplatnění v oblasti supramolekulární chemie. Oproti tomu, bambus[n]urily byly připraveny docela nedávno v týmu doc. Vladimíra Šindeláře na Masarykově univerzitě. Jejich vlastnosti jsou v současné době velmi intenzívně studovány jak pomocí experimentálních metod, tak pomocí nástrojů výpočetní chemie. Cílem studenta bude prozkoumat chování komplexů tvořených bambus[n]urilem a anionty pomocí metod molekulové dynamiky. Hlavní důraz by měl být kladen na pochopení interakce mezi hostem a hostitelem v supramolekulárním komplexu a na posouzení stability komplexů výpočtem vazebných volných energií. Náročné výpočty budou prováděny v českém superpočítačovém centru MetaCentrum, které sdružuje výpočetní kapacity významných českých univerzit. Projekt povede k prohloubení chemických a fyzikálně-chemických znalostí studenta a taktéž znalostí v oblasti práce s operačním systémem Linux využívaným v superpočítačovém centru. Poznámka: Řešitel: Tereza Gerguri, Gymnázium Brno, Slovanské náměstí 7, V. ročník (šestileté gymnázium) Téma č.56 Ústřední hřbitov v Brně - místo paměti či prvek modernizace města? Ústřední hřbitov v Brně (založený roku 1883) plní několik funkcí. Kromě primárního účelu spočívajícího ve vyhrazeném prostoru vyhrazeného k uložení ostatků mrtvých představuje hřbitov místo paměti na osoby soukromé, ale také na osobnosti veřejného významu, jejichž rozložení v areálu vypovídá o proměnách doby, což je jedna z možných linií práce. Nejvíce se pochopitelně proměňovala podoba čestného pohřebiště. V času svého vzniku představovala myšlenka přemístění městského hřbitova daleko za město významný modernizační prvek, který lze sledovat jako historickou událost, která převratně zasáhla do dosavadních životních stereotypů obyvatel Brna. Toto je druhá možná linie tohoto tématu, která by spočívala v sledování prosazení nových hygienických standardů a využití nového prostoru k realizaci uměleckých artefaktů nemalé ceny (inspirace jinými vzory hřbitovní architektury, architektonická podoba velkoryse pojatého hřbitova, budování výrazných mauzoleí a hrobek čelných brněnských rodin, jejich současná podoba apod.) Téma č.57 Energetická bilance fotosyntézy Fotosyntéza má základní význam nejen z hledika globální rovnováhy, hraje také klíčovou roli v syntéze substrátů rostlinného původu, což má význam i z farmakologického hlediska při sysntéze fytofarmak - léčiv rostlinného původu. Jedná se o rešeršní typ práce, jejíž cílem je shrnout současné poznatky v dané problematioce a poukázat na energetické aspekty

20 fotosyntézy. Práce propojí biologii s chemií a může být využita při výuce těchto předmětů na středních školách. Téma č.58 Experimentální měření protizánětlivého účinku Zánět je nespecifická obranná reakce organizmu na většinu typů poškození, ať už infekční nebo neinfekční etiologie. Hraje důležitou rolii v rozvoji aterosklerosy, nemocí pohybového aparátu, alergických reakcí a provází a komplikuje většinu dalších onemocnění. K testování protizánětlivého účinku látek se může použít experimentální pokus na zvířeti, který měří zánětlivý otok tlapky testovaného poklusného zvířete (laboratorního potkana). Řešitel se seznámí s prováděním experimentů na zvířeti a se základními statistickými postupy při zpracování dat. Téma č.59 Nežádoucí metabolické účinky podání dlouhodobě působícího risperidonu potkanům se zaměřením na endokrinní funkci tukové tkáně Terapie atypickými antipsychotiky je dle řady studií provedených v nedávné době spojena s nežádoucími metabolickými účinky, které mohou mít klinicky velmi závažné důsledky. Tyto nežádoucí metabolické účinky, asociované s rozvojem metabolického syndromu, zahrnují zejména vzestup hmotnosti, poruchy metabolismu glukózy a dyslipidémii. Metabolický syndrom (MetS) se v současnosti stává, jakožto komplikace terapie atypickými antipsychotiky, dominantním tématem. V poslední době se tématem výzkumu úzce souvisejícím s MetS stává i endokrinní funkce tukové tkáně. Studie se konkrétně zaměřují na biologickou aktivitu některých z adipokinů a v kontextu atypických antipsychotik na změny jejich produkce v průběhu terapie. Cílem projektu je získat nové poznatky o vztahu mezi léčbou atypickými antipsychotiky a rizikem rozvoje metabolického syndromu. Konkrétním cílem studie je posouzení vlivu intramuskulárně aplikovaného atypického antipsychotika risperidonu (Risperdal Consta ) na rozvoj metabolických komplikací u laboratorního zvířete, včetně rané alterace produkce relevantních adipokinů (adiponektin, leptin, adipocyte fatty acid-binding protein, resistin a dalších) biomarkerů a potenciálních prediktorů metabolického syndromu, významně se podílejících na metabolických regulacích a energetické homeostáze. Zvířata, samice potkana Sprague Dawley (Harlan) - CD potkan - budou po týdenní adaptaci rozdělena do pokusných skupin. Budou krmena komerčně dodávanou směsí a napájena vodou ad libitum. Zvířata budou jedenkrát týdně vážena. Po týdenní adaptaci bude pokus zahájen i.m. aplikací přípravku Risperdal Consta s frekvencí jedenkrát za dva týdny. Pokus bude ukončen po 8 týdnech od první aplikace. Následně bude provedeno stanovení biochemických parametrů základních kritérií metabolického syndromu. V rámci biochemického vyšetření budou stanoveny koncentrace těchto parametrů: triglyceridy, HDL-cholesterol, LDL-cholesterol, celkový cholesterolu a glukóza. Sérové koncentrace adipokinů budou vyhodnoceny s využitím komerčně dostupných kitů firmy BioVendor ELISA metodou a spektrofotometricky. Předpokládáme zjištění signifikantních změn koncentrací biochemických parametrů základních laboratorních kritérií metabolického syndromu v séru a dále změny sérových koncentrací testovaných adipokinů v důsledku intramuskulární aplikace dlouhodobě působícího risperidonu.