Přehled anotací podpořených prací SOČ ve školním roce 2011/2012

Transkript

1 Jihomoravské centrum pro mezinárodní mobilitu z.s.p.o. Podpora středoškolské odborné činnosti Přehled anotací podpořených prací SOČ ve školním roce 2011/2012 Brno 2012

2 Poděkování Za všechny zapojené studenty do programu Podpory SOČ vyjadřujeme jejich díky za možnost zpracovávat svou práci s finančním příspěvkem z rozpočtu Jihomoravského kraje. Jihomoravské centrum pro mezinárodní mobilitu, administrátor programu 2

3 Obsah PŘEHLED PRACÍ SOČ DLE INSTITUCÍ ŠKOLNÍ ROK 2011/ AKADEMIE VĚD ČR anotace prací... 9 MASARYKOVA UNIVERZITA anotace prací MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ anotace prací VETERINÁRNÍ A FARMACEUTICKÁ UNIVERZITA BRNO anotace prací VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ anotace prací DŮM DĚTÍ A MLÁDEŽE JUNIOR anotace prací STATISTICKÝ PŘEHLED UMÍSTĚNÍ FINANČNĚ PODPOŘENÝCH PRACÍ V SOUTĚŽI SOČ (krajské a celostátní kolo)

4 PŘEHLED PRACÍ SOČ DLE INSTITUCÍ ŠKOLNÍ ROK 2011/ instituce název práce vedoucí Akademie věd ČR, Archeologický ústav Akademie věd ČR, Biofyzikální ústav Akademie věd ČR, Biofyzikální ústav Akademie věd ČR, Ústav biologie obratlovců Akademie věd ČR, Ústav biologie obratlovců Akademie věd ČR, Ústav přístrojové techniky Akademie věd ČR, Ústav přístrojové techniky Akademie věd ČR, Ústav živočišné fyziologie a genetiky Akademie věd ČR, Ústav živočišné fyziologie a genetiky Akademie věd ČR, Ústav živočišné fyziologie a genetiky Dějiny regionu ve světle archeologických pramenů Význam a možnosti studia struktury a funkce telomeras Role extracelulárního L- argininu v regulaci produkce oxidu dusnatého u endoteliálních buněk Vztah mezi morfologií hlaviček spermií a X nebo Y chromozomem u myši domácí Genetická variabilita a struktura populace vydry říční (Lutra lutra) Detekce transportu kontrastních látek v rostlinách pomocí magnetickorezonančního zobrazování Studium vlastností polymerních materiálů měřením adhezních sil Souboj osteoblastů a osteoklastů při remodelaci kostí Rozšíření a druhové zastoupení rodu Borrelia v klíšťatech Ixodes ricinus na území České republiky Marfanův syndrom dr. Lubomír Šebela, CSc. Mgr. Ladislav Dokládal Michaela Pekarová Mgr. Jana Albrechtová Mgr. Petra Hájková, Ph.D. Ing. Zenon Starčuk jr., CSc. Mgr. Michal Urbánek doc. RNDr. Eva Matalová Ph.D. Doc. RNDr. Omar Šerý, Ph.D. RNDr. Marcela Buchtová Ph.D. řešitel škola Gymnazium Brno- Slovanské námesti Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Gymnázium a střední odborná škola pedagogická, Pontassievská 3, Znojmo Městské víceleté gymnázium Klobouky u Brna, Vinařská 29, Klvaňovo gymnázium Kyjov Gymnázium Boskovice Klasické a španělské gymnázium, Brno-Bystrc, Vejrostova 2 Gymnázium Brno, Vídeňská 47 Gymnázium Brno- Řečkovice, jméno Michal Repko Aneta Koliskova Monika Rozehnalová Monika Menyjarová Denisa Veselá Barbora Novotná Libor Zvěřina Tereza Souralová, Dominika Kozlová Martin Dufka Eliška Boženková 4

5 JUNIOR Dům dětí a mládeže, Brno, Dornych 2 JUNIOR Dům dětí a mládeže, Brno, Dornych 2 JUNIOR Dům dětí a mládeže, Brno, Dornych 2 JUNIOR Dům dětí a mládeže, Brno, Dornych 2 Masarykova univerzita, CEITEC, Laboratoř molekulárních komplexů chromatinu Masarykova univerzita, Lékařská fakulta Masarykova univerzita, LF, Biologický ústav Masarykova univerzita, PřF Ústav chemie Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, Centrum pro výzkum tox. látek v prostředí Grafické uživatelské rozhraní Modulární stavba robota Robot pro technologické práce v potrubí Univerzální ovladač Analýza délky telomer a aktivity telomerázy v rostlinách Arabidopsis thaliana divokého typu a nesoucích mutaci v genech ago4 a dcl3 Multimediální průvodce Anatomickým muzeem profesora Karla Žlábka Stanovení frekvence mutací u lidských embryonálních kmenových buněk: souboj stability genomu s evolucí Koordinační sloučeniny lanthanoidů, jejich struktura a vlastnosti Metody pro výpočet disociačních konstant organických molekul Výpočty a vizualizace atomových nábojů v molekulách Role čistíren odpadních vod v kontaminaci životního prostředí farmaky Zdroje kontaminace životního prostředí České Republiky farmaky Jakub Streit Ing. Jiří Vácha Ing. Jiří Vácha Jakub Streit Mgr. Anna Ogrocká RNDr. Michaela Račanská, Ph.D. Mgr. Vladimír Rotrekl, PhD doc. Mgr. Marek Nečas, Ph.D. RNDr. Radka Svobodová Vařeková Ph.D. RNDr. Radka Svobodová Vařeková, Ph.D. Ing. Jitka Bečanová, Ph.D. RNDr. Veronika Jálová SPŠ a VOŠ technická, Sokolská 1, Brno SPŠ a VOŠ technická, Sokolská 1, Brno SPŠ a VOŠ technická, Sokolská 1, Brno SPŠ a VOŠ technická, Sokolská 1, Brno Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Gymnázium tř.kpt. Jaroše, Brno Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65 Biskupské gymnázium Brno Gymnázium Tišnov, Na Hrádku 20, Tišnov Gymnázium Tišnov, Na Hrádku 20, Tišnov Vojtěch Boček Marek Ortcikr Martin Saida Jaroslav Páral Šárka Raková Zuzana Glatzová Tereza Juráková Michaela Krákorová Roman Beránek Ema Novotná, Jana Čáslavská Karolína Rezková Pavla Zemanová 5

6 Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, ústav fyzikální elektroniky Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, Ústav chemie Masarykova univerzita, Středoevropský technologický institut (CEITEC), Národní centrum pro výzkum biomolekul Masarykova univerzita, Středoevropský technologický institut (CEITEC), Národní centrum pro výzkum biomolekul Masarykova univerzita, Ústav fyzikální elektroniky Mendelova univerzita v Brně, Ústav chemie a biochemie Mendelova univerzita v Brně, Ústava molekulární biologie a radiobiologie, Agronomická fakulta Mendelova univerzita v Brně, Ústava molekulární biologie a radiobiologie, Agronomická fakulta Mendelova univerzita v Brně, Ústava molekulární biologie a radiobiologie, Agronomická fakulta Mendelova univerzita v Brně,Ústav chemie a biochemie Příprava nanovlákenných vrstev pomocí elektrospinningu Příprava NANO-ZLATA a studium interakcí s léčivy a biomolekulami hmotnostní spektrometrií MALDI TOF MS Studium komplexů aniontů s bambusurilem pomocí molekulové dynamiky Výpočet pka methyldifosfátu v přítomnosti kationtů kovů Plazmochemická funkcionalizace uhlíkových nanotrubek Sledování aktivity knox genů za vybraných podmínek Molekulární design enzymu ß-glukosidasy Morfometrické sledování genetické variability jednoho druhu modelové rostliny Arabidopsis thaliana Vliv fytohormonů a dalších regulátorů růstu na změny proteomu v průběhu imbibice a klíčení rostlin Modifikace magnetických částic protilátkami Milan Alberti, RNDr., CSc. prof. RNDr. Josef Havel, DrSc. RNDr. Petr Kulhánek, PhD. RNDr. Petr Kulhánek, PhD. doc. Mgr. Lenka Zajíčková, Ph.D. Mgr.Přemysl Souček, PhD. Mgr. Pavel Mazura, Ph.D Nagavalli S. Kiran, PhD. Mgr. Martin Černý Doc. Ing. René Kizek, Ph.D. Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65 Gymnázium tř.kpt. Jaroše, Brno Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65 Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Gymnázium Blansko, Seifertova 13, Blansko Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Gymnázium Dr. Karla Polesného, Komenského náměstí 4, Znojmo Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Simona Zahrádková Ondřej Šabacký Jakub Sobol Jan Tichý Pavla Fialová, Adéla Procházková Zuzana Paličková Tomáš Kučera Martina Valtrova Renata Pavelková Marcela Vlčnovská 6

7 33 Mendelova univerzita v Brně,Ústav chemie a biochemie 34 VFU Brno VFU Brno, Farmaceutická fakulta/ústav přírodních léčiv VUT v Brně FEKT / Ústav radioelektroniky VUT v Brně, Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně, Fakulta chemická VUT v Brně, Fakulta chemická VUT v Brně, Fakulta chemická VUT v Brně, FEKT / UREL VUT v Brně, FEKT / Ústav radioelektroniky Sledování fenotypu rostlin se zvýšenými hladinami cytohiminů zentinového isopentyladeninového typu Voltametrické stanovení rtuti Rostlinné inhibitory tyrosinasy Digitální stereofonní audiozesilovač se zvukovým procesorem Návrh designu sady koupelnových doplňků Bezdrátové senzorové sítě a jejich využití Neviditelné komunikační sítě Bariérové vlastnosti polymerních filmů k ochraně fotografií Charakter lomu v modelu dentálního můstku vyztuženého vláknovým kompozitem Měření tepelných vlastností materiálů využívajících k akumulaci tepla fázové přeměny Komplexní parkovací radar Družicový přijímač NOAA Mgr. Jan Novák Prof. RNDr. Emanuel Šucman, CSc., PharmDr. Renata Kubínová, Ph.D. Ing. Jiří Dřínovský, Ph.D. Ing. Dana Rubínová, Ph.D. Ing. et Ing. Patrik Morávek Ing. et Ing. Patrik Morávek doc. Ing. Michal Veselý, CSc. Ing. Petr Poláček, Ph.D. prof. Ing. Oldřich Zmeškal, CSc. doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D. Ing. Jiří Dřínovský, Ph.D. Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Gymnázium, Vyškov, Komenského náměstí 16 SPŠE Kounicova Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 SPŠE Kounicova Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65 Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Purkyňovo Gymnázium, Strážnice SPŠE Kounicova Jana Zemánková Eliška Marková Denisa Medková Martin Lelek, Tomáš Podrabský Monika Křivánková Klára Nečasová Ondřej Neužil Ondřej Kučera, Markéta Holzerová Lucie Salyková Ondřej Hanžl Radim Šimek, Jiří Sochor Ondřej Fišer, Josef Pokorný 7

8 45 VUT v Brně, FEKT UTEE VUT v Brně, FSI, Letecký ústav VUT v Brně, FSI, Letecký ústav Návrh polohovacího zařízení řízené mikropočítačem AVR na mapování magnetického pole Technologie navigace letadel z kosmu Letecké palubní radary ing. Zdeněk Roubal Doc. Ing. Slavomír Vosecký, CSc. Doc. Ing. Slavomír Vosecký, CSc. Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Gymnázium Brno- Řečkovice, Terezy Novákové 2 Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65 Michal Schorm Václav Boleloucký Jan Pelc, Pavel Nagy 8

9 AKADEMIE VĚD ČESKÉ REPUBLIKY 9

10 Název práce: Historie Ostrova nad Oslavou z hlediska archeologických nálezů Jméno studenta: Michal Repko Název školy studenta: Gymnázium Brno Slovanské náměstí Jméno školitele: PhDr. Lubomír Šebela, CSc. Pracoviště školitele: Archeologický ústav AV ČR, Brno, v. v. i. Cíl práce: Podat historii obce na základě archeologických nálezů Metodika: Zkatalogizovat archeologické nálezy získané pětiletým archeologickým průzkumem autora práce, chronologicky ho zařadit a využít ho při charakteristice jednotlivých etap historického vývoje regionu. Dosažené výsledky: Student Michal Repko získal pětiletým archeologickým průzkumem pomocí detektoru kovů kolekci 759 předmětů archeologické povahy vyrobených z kovu, které nalezl na katastru obce Ostrov nad Oslavou. Jím shromážděné nálezy popsal, datoval a určil surovinou použitou k jejich výrobě. Informace pak shrnul do dvou příloh. Příloha I, kam zahrnul drobné kovové nálezy, čítá 239 položek a je doplněna fotografickou dokumentací. Příloha II obsahuje nálezy mincí (529 ks), kde je velmi cenný depot 20 pražských grošů Václava II ( ). Uvedené nálezy roztřídil do jednotlivých etap historického vývoje regionu (od první zmínky do roku 1648, , , , ). Bohatá archeologická kolekce studenta M. Repka dokazuje, že archeologie jako pomocná věda historická má své místo i při zobrazení života regionu v období středověku a novověku, neboť poskytuje informace, které nelze získat studiem archivních pramenů. Práce M. Repka zveřejňuje archeologické nálezy jak laické, tak i odborné veřejnosti. Rukopis práce je uložen v archivu nálezových zpráv Archeologického ústavu AV ČR, Brno. v. v. i. pod číslem jednacím 1325/12 a bude předán k dispozici Městskému úřadu v Ostrově nad Oslavou. Při tvorbě monografie podávající obraz historie obce lze uvedenou práci využít v plném rozsahu. 10

11 Název práce: Význam a možnosti studia struktury a funkce telomeras Jméno studenta: Aneta Kolisková Název školy studenta: Gymnázium Brno-Řečkovice, T. Novákové 2 Jméno školitele: RNDr. Ladislav Dokládal Pracoviště školitele: BFÚ AVČR, v.v.i. Cíl práce: Vypracovat literární rešerši o současných poznatcích v oblasti biologie telomer a telomeras, a to pro středoškoláka srozumitelným způsobem a současně na dostatečné odborné úrovni. V praktické části práce seznámit studenta se základními technikami používanými v molekulárně-biologické laboratoři. Na základě znalosti těchto technik naklonovat gen pro CTE doménu proteinové podjednotky lidské telomerasy do kvasinkového expresního vektoru ppic9, kompatibilního s expresním systémem kvasinky Pichia pastoris. Tento konstrukt by měl být využit při budoucí výzkumné činnosti v laboratoři školitele. Metodika: Studentka pro přípravu výše uvedeného konstruktu používala následující metody: PCR Agarová elektroforesa Purifikace DNA z gelu Štěpení restrikčními endonukleasami Ligace DNA Transformace chemokompetentních buněk E. coli pomocí tepelného šoku Základní mikrobiologické postupy: příprava médií, kultivace bakterií na agarových miskách i v tekutém médiu, PCR-screen transformantů E. coli Izolace plasmidové DNA Bioinformatické vyhodnocení sekvenace DNA 11

12 Dosažené výsledky: Studentka sepsala literární rešerši shrnující současné poznatky v oblasti biologie telomer a telomeras, včetně přehledu o významu a současném stavu studia struktury telomeras. Text je na velmi dobré odborné úrovni, přesto je srozumitelný i středoškolskému čtenáři, neb autorka pečlivě vysvětluje všechny použité odborné termíny. Jsou použity i velmi přehledné obrázky. V praktické části byla studentka seznámena s prací ve výzkumné molekulárně-biologické laboratoři a s řadou souvisejících technik. Úspěšně pak připravila konstrukt ppic9::hcte, který bude použit v laboratoři školitele pro budoucí strukturně-funkční studia telomerasy. Výsledky dílčích experimentů jsou v práci přehledně zobrazeny a správně vyhodnoceny. Závěr práce je výstižně a správně formulován. 12

13 Název práce: Role L-argininu v regulaci produkce oxidu dusnatého u vaskulárních endoteliálních buněk Jméno studenta: Monika Rozehnalová Název školy studenta: Gymnázium, Brno-Řečkovice, Terezy Novákové 2, Brno Jméno školitele: Mgr. Michaela Pekarová, PhD. Pracoviště školitele: Biofyzikální ústav AV ČR, v.v.i., Královopolská 135, Brno Cíl práce: Cílem této práce bylo přinést nové informace o roli L-argininu v regulaci fyziologických i patofyziologických funkcí vaskulárních endoteliálních buněk spojených se vznikem endoteliální dysfunkce, a to jak na orgánové úrovni (myší aorty), tak i na úrovni buněčné (lidské endoteliální buňky). Metodika: V myším modelu byl sledován vliv různých koncentrací L-argininu a zánětlivé stimulace na vybrané parametry, zejména produkce NO (Griessova metoda), exprese a aktivace synthasy oxidu dusnatého a exprese receptorů spojených s aktivací endoteliálních buněk (Western blot). Tyto experimenty byly poté doplněny pomocí in vitro modelu lidských endoteliálních buněk, u kterých byly sledovány stejné parametry. Dosažené výsledky: Tato práce potvrdila důležitost aminokyseliny L-argininu, a to nejenom z hlediska produkce NO vaskulárními endoteliálními buňkami, ale také z hlediska ním zprostředkované regulace exprese povrchových receptorů a proteinů důležitých pro fyziologické procesy v rámci vaskulárního endotelu. Výsledky, které jsou uvedeny v této práci jsou unikátní a částečně přispívají k objasnění dějů, které jsou klíčové pro potenciální využití L-argininu v terapeutických přístupech určených k léčbě různých onemocnění, prokazatelně spojených se sníženou biologickou dostupností NO. Tato práce navazuje na předešlé experimenty, které byly a dále jsou prováděny na oddělení Patofyziologie volných radikálů na Biofyzikálním ústavě AVČR. Výsledky naměřené v rámci této práce budou součásti publikace, která bude odeslána do prestižního mezinárodního časopisu: Vascular and immune responses to bacterial endotoxin are regulated by availability of L- arginine: Role for signaling pathways associated with G-protein coupled receptors. 13

14 Název práce: Vliv hybridizace na morfologii spermií nesoucích X nebo Y chromozom Jméno studenta: Monika Menyjarová Název školy studenta: Gymnázium a Střední odborná škola pedagogická, Pontassievská 3/5, Znojmo Jméno školitele: Jana Albrechtová Pracoviště školitele: Ústav biologie obratlovců AV ČR, v.v.i., Oddělení populační biologie, Studenec 122, Koněšín Mezidruhová hybridizace je jednou ze základních otázek speciace a evoluce. Stále více je zkoumána právě proto, že mezi dvěma populacemi může docházet k vzájemnému toku genů, a přesto si každá populace uchovává svou genetickou identitu. Nejčastěji dochází k mezidruhovému křížení v místech, kde se spolu setkávají druhy, mezi nimiž nejsou vytvořeny dostatečné reprodukční bariéry. Při vytváření těchto bariér můžou mezi nově vznikajícími druhy působit genové konflikty. Příkladem takového konfliktu může být meiotický tah na pohlavních chromozomech, který vychyluje poměr pohlaví a hraje velkou roli při vzniku hybridní sterility samců. Oblasti, kde dochází k hybridizaci, se nazývají hybridní zóny. Dochází zde k setkávání a křížení minimálně dvou geneticky odlišných populací. Výsledkem křížení je pak hybridní potomstvo. Hybridní zóny jsou často zkoumány, protože jsou vnímány jako mezistupeň v procesu speciace (vzniku nových druhů). Studie pomáhají objasnit evoluční procesy odpovědné za variabilitu mezi taxony. Významným projevem mezidruhové hybridizaceje snížení reprodukční zdatnosti samčích hybridů. Hybridi mají často narušený proces spermatogeneze a tím je ovlivněna kvalita jejich spermií. Ta hraje důležitou roli při rozmnožování. Při laboratorním křížení, tzv. zpětném křížení (backcross) potomků, kdy se heterozygot zkříží s generací parentální, mohou vznikat deformity hlaviček spermií, které mohou ovlivňovat plodnost jedince. Právě tyto deformity v morfologii spermií byly předmětem mého výzkumu. Cíl práce: Cílem práce studentky bylo zjistit, zda se genový konflikt může podílet na speciaci myší domácích. K tomuto studiu použila roztěry spermií samců dvou různých zpětných křížení a u nich popsala morfologii deformovaných hlaviček, určila poměr X a Y chromozomů u jednotlivých samců. Z těchto výsledků zjišťovala, zda se spermie nesoucí X anebo Y 14

15 chromozom liší v parametrech indikujících genový konflikt: poměru pohlaví, ve velikosti hlaviček a ve výskytu deformit spermií. Metodika: Ke své práci studentka použila spermie od 14 hybridních samců. Samci byli odvozeni zpětným křížením (tzv. backcross). K získání těchto samců byly použity dvě inbrední linie myši domácí a to poddruhu M. m. musculus (linie STUS) a poddruhu M. m. domesticus (linie SIT). Linie SIT pochází z potomků myší dovezených z Orknejského soustroví severně od Skotska (Velká Británie), linie STUS má původ ve Studenci u Třebíče (Česká republika). V obou typech křížení byla vždy použita samice M. m. musculus (linie STUS), kterou zkřížíme se samcem M. m. domesticus (SIT). Potomstvo (F1 generace) zdědí mitochondriální DNA po matce (STUS) a autozomy, které rekombinují, budou kombinací ze STUS a SIT linie. Při dalším křížení (F2 generace) byla hybridní samice přikřížena buď k samci z linie STUS (křížení STS, viz SOČ), nebo k samci z linie SIT (kříření STT, viz SOČ). V případě STS pak samci vzniklí tímto křížením mají genetické pozadí ze 2/3 M. m. musculus s musculus Y chromosomem a v případě STT ze 2/3 M. m. domesticus pozadí s domesticus Y chromosomem. Spermie těchto hybridních samců byly na mikroskopických podložních sklech zafixovány metanolem a kyselinou octovou. Skla byla poté uskladněna v - 20 C. Po rozmrazení s těmito preparáty studentka začala pracovat. Ke své práci měla k dispozici mikroskopickou laboratoř vybavenou fluorescenčním mikroskopem, počítačem a světelným mikroskopem (BX51, Olympus) s digitální kamerou (DP71, Olympus). Z podložních skel se zafixovanými spermiemi vždy nejprve nafotila fotek (podle frekvence výskytu spermií) pomocí softwaru QuickPhoto Industrial 2.3 (Olympus). Spermie fotila na 400 násobné zvětšení. U každé fotky si poznamenala souřadnice na mikroskopickém stolku, aby mohla spermie v mikroskopu zpětně dohledat. Po nafocení začala s barvením pomocí FISH (viz protokol v příloze SOČ). Měření prováděla v programu QuickPhoto Industrial 2.3, Olympus. Měřila délku a šířku hlaviček spermií z roztěru na sklíčku pomocí rovnoběžných čar. Po změření cca 200 spermií našla pomocí zaznamenaných souřadnic spermie a k nim přiřadila informaci o tom, zda podle fluorescenčních signálů nesou X nebo Y chromozom. Dále studentka všechny nafocené spermie popsala pomocí atlasu deformit (viz příloha v SOČ) a veškeré měření zapsala do tabulek vytvořených v programu Excel. Tato tabulka sloužila jako výchozí zdroj informací pro statistické zpracování výsledků. 15

16 Dosažené výsledky závěr SOČ: Ve své práci studentka zjistila, že hybridní samci M. m. musculus mají delší hlavičky spermií než samci M. m. domesticus. To může souviset s rozdílnými reprodukčními strategiemi. Protože jsou myši promiskuitní, i malé změny a deformity spermií mohou vést ke snížení plodnosti či úplné sterilitě samců. Studentka pozorovala, že samci z STT mají spermie více deformované oproti STS, kde je poškození menší. Tedy, hybridizace má vliv na morfologií spermií, a to dost výrazný (861 deformovaných spermií z 2946, což je 29%). Zjistila také, že u křížení STS je poměr vychýlen k X chromozomu, přestože je právě více poškozen chromozom X. Rozpoznala tedy potenciální existenci genetického posunu poměru pohlaví u myší. Tento posun je velmi důležitý v evoluci a vyvolává podstatné změny genetické struktury a přispívá ke vzniku genetických diverzit mezi populacemi. Díky těmto výsledkům hodlá studentka pokračovat v dalším výzkumu a rozšířit studii i o čisté linie, kde se na rozdíl od hybridů předpokládá absence vychýleného poměru pohlaví, a tento předpoklad dokázat. Výsledky prezentované v SOČ slouží jako pilotní studie pro další experimenty související s mechanismy speciace a genetického konfliktu. 16

17 Název práce: Genetická variabilita a struktura populací vydry říční (Lutra lutra) Jméno studenta: Denisa Veselá Název školy studenta: Městské víceleté gymnázium Klobouky u Brna Jméno školitele: Mgr. Petra Hájková, Ph.D. Pracoviště školitele: Ústav biologie obratlovců AV ČR, v.v.i., Brno Cíl práce: Cílem práce bylo popsat a porovnat genetickou variabilitu a genetickou strukturu čtyř evropských populací vydry říční (Lutra lutra) na základě analýz mikrosatelitové DNA. Metodika: Pro analýzy bylo použito 20 vzorků tkání z uhynulých vyder z České republiky, 20 vzorků ze Slovenska, 20 z Rakouska a 20 z Portugalska. DNA byla izolována pomocí kitu DNeasy Blood & Tissue Kit (Qiagen). Analyzováno bylo 19 mikrosatelitových lokusů a marker pro identifikaci pohlaví Lut-SRY. Pro amplifikaci DNA byl použitý QIAGEN Multiplex PCR Kit (Qiagen) a PCR produkty byly analyzovány pomocí fragmentační analýzy na automatickém sekvenátoru ABI 3130 Genetic Analyzer (Applied Biosystems). Výsledky elektroforézy byly zpracovány pomocí programu GeneMapper 3.7 (Applied Biosystems). Po stanovení výsledných genotypů byly spočteny základní charakteristiky genetické variability (počet alel na lokus, pozorovaná a očekávaná heterozygotnost) a data byla dále analyzována pomocí populačně-genetických programů Genalex, Genetix a Structure. Dosažené výsledky: Nejvyšší genetická variabilita byla zjištěna u slovenské populace, po ní následovala populace rakouská a portugalská a nejnižší genetickou variabilitu měla populace česká. Při analýzách populačně-genetické struktury byla zjištěna nejmenší odlišnost mezi slovenskou a rakouskou populací (F ST = 0,05) a dále mezi českou a rakouskou populací (F ST = 0,061). Diferenciace české a slovenské populace již byla o něco vyšší, F ST = 0,085. Největší odlišnost byla zjištěna při srovnávání těchto tří středoevropských populací s populací portugalskou. Při použití faktoriální korespondenční analýzy (FCA) se vzorky z populací seskupily do čtyř poměrně zřetelných shluků. Zcela odděleně se zobrazila portugalská populace, kdežto mezi českou, slovenskou a rakouskou populací bylo vidět, že jsou v kontaktu. Česká populace se 17

18 v porovnání se slovenskou zobrazila jako kompaktnější. Dva jedinci z české populace se v FCA zařadili do slovenské populace. Tito jedinci pocházeli z české severovýchodní populace, konkrétně z Beskyd a ve skutečnosti jsou součástí zasahující slovenské populace. Nejvíce strukturovaná byla populace slovenská a portugalská. Při analýzách v programu Structure se jako nejvhodnější ukázalo rozdělení do čtyř samostatných shluků, které přesně odpovídaly daným populacím (kromě dvou jedinců z ČR, kteří byly součástí zasahující populace ze SR). Nicméně již při rozdělení jedinců do tří shluků bylo možné jasně pozorovat odlišnost portugalské populace od zkoumaných středoevropských populací. Práce vedla k získání nových informací o genetické variabilitě a struktuře čtyř populací vydry říční a přispívá tak k poznání a ochraně tohoto druhu. Po výrazném poklesu početnosti populací v minulém století počet jedinců v České a Slovenské republice v posledních letech stoupá, stejně tak i v populacích v Rakousku a Portugalsku. To však neznamená zvýšení genetické variability. Pro zachování životaschopnosti druhu je důležité propojení populací a proto je i nadále nutná ochrana vydry říční v jednotlivých zemích. 18

19 Název práce: Detekce transportu kontrastních látek v rostlinách pomocí magnetickorezonančního zobrazování Jméno studenta: Barbora Novotná Název školy studenta: Klvaňovo gymnázium Kyjov Jméno školitele: Ing. Zenon Starčuk jr., CSc. Pracoviště školitele: Ústav přístroj. techniky AV ČR, v.v.i., Královopolská 147, Brno, Cíl práce: Školitel: Seznámit studenta s metodami využití fyzikálních (magnetickorezonančních) zobrazovacích metod pro biologický výzkum a zásadami vědecké práce, a konkrétně s principem a aplikací MR zobrazování. Student: Prozkoumat možnosti využití kontrastních látek ke sledování transportu vody vrostlinách pomocí magnetickorezonančního zobrazování (MRI). Metodika: Školitel: Studentka musela samostatně nastudovat z oblasti fyziologie rostlin poznatky o transportu tekutin v rostlinách. Konzultačně byla seznámena se zásadami bezpečné práce v MR laboratoři, s principy magnetickorezonančního zobrazování a s aktuálními vědeckými publikacemi týkajícími se NMR měření rostlin. Tento postup byl volen se zřetelem k pedagogickým cílům demonstrovat multidisciplinární výzkum, poskytnout základní orientaci v obou daných oblastech, seznámit studentku se zásadami vědecké práce, strukturou vědeckých publikací, prací s anglickým odborným textem. Student: Studentka byla vedena k výběru vhodné modelové rostliny a návrhu její přípravy pro MR měření. Byla seznámena s osvědčenými chemickými látkami modifikujícími MR kontrast. Zajistila jejich aplikaci v modelové rostlině. S odbornou podporou připravila vzorky k měření a zapojila se do vlastního MR měření metodou gradientního echa a zpracování T1 a T2* váhovaných dat. Získaná obrazová data a poznatky zpracovala. Dosažené výsledky: Školitel: Cíle popsané výše byly splněny v rozsahu, který úroveň studentkou probraných partií biologie, fyziky a matematiky připouštěla. 19

20 Student: Studentka připravila rostlinné vzorky a aktivně se zapojila do experimentální práce popsané výše. Konkrétní výsledky ukázaly několik problémů pro MR měření rostlin (objem, heterogenita, fyziologie transportu vody). Byla detegována žilnatina, ale nepodařilo se spolehlivě prokázat transport kontrastní látky na základě změny jasu obrazu. Cílem práce bylo ovšem prověřit možnost aplikace běžných kontrastních látek, tzn. i negativní výsledek je řádným výsledkem. Logickým dalším krokem by bylo prověřit, zda neprokázaná možnost je přímo nemožnost, ale to bylo za hranicemi možností projektu. 20

21 Název práce: Studium vlastností polymerních materiálů měřením adhezních sil Jméno studenta: Libor Zvěřina Název školy studenta: Gymnázium Boskovice, Palackého náměstí 1, Boskovice, Jméno školitele: Mgr. Michal Urbánek Pracoviště školitele: Ústav přístroj. techniky AV ČR, v.v.i., Královopolská 147, Brno, Cíl práce: Hlavním cílem této práce bylo seznámení se s problematikou nanášení tenkých polymerních vrstev PMMA metodou odstředivého lití, měřením silových křivek pomocí mikroskopu AFM určit homogenitu připravených vrstev v okolí středu křemíkového substrátu, na kterém byly vrstvy naneseny. Metodika: Student musel nastudovat hlavní principy funkce AFM z literatury, dále se seznámit s uživatelskou dokumentací pro konkrétní zařízení NanoR používané na ÚPT a vyhodnocovacím softwarem. Mikroskopu AFM bylo použito k měření silových křivek v okolí středu substrátu. Byl také seznámen s metodou odstředivého lití, které se běžně užívá pro nanášení vrstev polymerních rezistů na křemíkové substráty a dalšími technologickými kroky, které tato metoda vyžaduje (ošetření povrchu křemíku roztokem HMDSO, vypékání substrátu s nanesenou vrstvou PMMA). Dosažené výsledky: Metodou odstředivého lití (spin coatingu) byly naneseny vrstvy polymethylmethakrylátu (PMMA) s různou výchozí koncentrací rozpouštědla anisolu na 3 křemíkové substráty. Na těchto připravených vrstvách pomocí mikroskopu AFM byly změřeny silové křivky v okolí středu substrátů (rastr 5*5 bodů). Z provedené silové spektroskopie je diskutována homogenita připravených vrstev PMMA. 21

22 Název práce: Marfanův syndrom Jméno studenta: Eliška Boženková Název školy studenta: Gymnázium, Brno-Řečkovice Jméno školitele: doc. RNDr. Marcela Buchtová, Ph.D. Pracoviště školitele: Ústav živočišné fyziologie a genetiky, AV ČR Marfanův syndrom (MFS) je autozomálně dominantně dědičná choroba z heterogenní skupiny vrozených onemocnění pojivové tkáně. Příčinnou jsou mutace genu pro fibrillin 1 (FBN-1) lokalizovaného u člověka na chromozomu 15, popř. mutace genů TGFβR1 a TGFβR2 na chromozomu 9. Frekvence výskytu tohoto syndromu je cca 1/ porodů. U 45% pacientů je pozitivní rodinná anamnéza, u 25-30% z nich vznikají nové nezděděné mutace. Lidé trpící MFS mají poruchy zejména kosterního, svalového a kardiovaskulárního systému. Z hlavních symptomů můžeme jmenovat deformace kostí, dislokaci oční čočky, poruchy srdečních chlopní, aneurysma a rupturu aorty. Na Ústavu patologické morfologie a parazitologie VFU Brno byla provedena pitva dvou štěňat uhynulých ve stáří šesti týdnů. Při patomorfologické i patohistologické analýze byly zjištěny symptomy vykazující značnou podobnost s MFS známým u lidí, jehož výskyt byl prokázán i u skotu. Ruptura aorty u jednoho z uhynulých psů Cíl práce: V literatuře bylo zaznamenáno pouze několik ojedinělých kazuistik, které popisují obdobný nález u psů. Etiologie této nemoci u psů však nebyla dosud zjištěna. Z tohoto důvodu jsme se rozhodli pokračovat v analýze vzorků s cílem prokázat či vyvrátit možnou souvislost postižení u psů s výskytem mutací FBN-1, jakožto prokazatelného etiologického faktoru tohoto onemocnění učlověka. Cílem projektu je pomocí metody scanningu analyzovat přítomnost mutací či polymorfismů v genu FBN-1 porovnáním nálezů od postižených psů se zdravými kontrolami. 22

23 Metodika: Pro analýzu byly odebrány tkáně ze 14 zdravých kontrol a 2 uhynulých probandů s podezřením na MFS. Vzorky aorty byly fixovány, zality do parafínu a barveny hematoxylinem-eosinem a orceinem pro analýzu uspořádání elastických vláken. Dále byly odebrány a zmraženy vzorky svaloviny pro izolaci DNA a následný PCR. Nejprve jsme designovaly primery pomocí aplikace Primer-BLAST a následně optimalizovaly PCR pro jednotlivé páry. Kontrola kvality PCR produktů byla prováděna pomocí elektroforézy na agarózovém gelu. Vzorky poté byly posílány k sekvenování firmě Elisabeth Pharmacon, později do pobočky MWG Operon firmy Eurofins. Zaslané sekvence byly analyzovány v programu Sequence Scanner Software Version 1.0 (Applied Biosystems). Barvení orceinem. A-aorta zdravého psa, B-strukturální abnormality ve struktuře elastických vláken ve stěně aorty nemocného psa. Dosažené výsledky: Fibrillin-1 je u psů lokalizován na chromozomu 30 a obsahuje celkem 30 exonů. Gen FBN-1 u psů Do současné chvíle byla provedena analýza prvních 15 exonů. V oblasti exonu 2 byly zjištěny u jednoho z postižených psů dvě sekvenční změny, a to T/A a G/A. Analýza sekvenčních křivek ukázala možnost výskytu heterozygocie. Další sekvenční změna T/C byla zjištěna u jedné ze zdravých kontrol v oblasti exonu 7. Sekvenční křivka v této oblasti ukázala rovněž na možný na výskyt heterozygocie a tedy i možnou přirozenou variabilitu v psí populaci. Ve všech třech případech se jedná o změny, při nichž dochází k zařazení jiné aminokyseliny do polypeptidického řetězce. Tyto nálezy je nezbytné potvrdit sekvencí s využitím druhostranných primerů. 23

24 V současné době probíhá analýza následujících exonů a navýšení počtu kontrol pro zjištění případné variability v populaci psů. Závěr: Eliška Boženková odevzdala SOČ v řádném termínu a se svou prací postoupila do městského kola, které bude probíhat během měsíce dubna. Výsledky své práce bude rovněž prezentovat na Konferenci mladých vědeckých pracovníků na VFU Brno 30. května 2012 formou přednášky. Synopse této práce vyjde ve sborníku z konference: - Boženková E., Fictum P., Buchtová M. (2012): Detekce mutací fibrillinu-1 u psů s aortální rupturou a podezřením na Marfanův syndrom. VFU Brno 24

25 Název práce: Souboj osteoblastů a osteoklastů při remodelaci kosti Jméno studenta: Dominika Kozlová, Tereza Souralová Název školy studenta: Klasické a španělské gymnázium, Brno-Bystrc, Vejrostova 2, Jméno školitele:doc. RNDr. Eva Matalová, Ph.D. Pracoviště školitele: Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v.v.i., Veveří 97, Kostní tkáň představuje mineralizovanou strukturu, která podléhá intenzivní remodelaci začínající již v embryonálním vývoji a pokračující během celého života. Rozhodující úlohu při procesech tvorby, odbourávání a opětovného vytváření kostní tkáně mají buněční hráči, osteoblasty a osteoklasty. Ačkoliv tyto buňky působí protichůdně, osteoblasty kost tvoří, osteoklasty odbourávají, soulad jejich činnosti umožňuje udržování funkčního skeletu. Osteoblasty a osteoklasty podstupují dynamické procesy, zejména proliferaci, diferenciaci a apoptózu, které se podílejí na morfogenezi a jsou řízeny molekulárními signály. Na některé z těchto signálů se zaměřuje naše práce, která s jejich pomocí demonstruje životní cyklus osteoblastů a osteoklastů při remodelaci kosti během komunikace dvou nejtvrdších tkání těla: kosti a zubu. Protože zubní základy rostou za podmínek, kdy už je okolní kost mineralizovaná, musejí si zajistit odpovídající prostor právě podporou buněčné smrti osteoblastů a aktivity osteoklastů. Cíl: Cílem této práce byl komplexní pohled na vývoj a remodelaci kosti na několika úrovních, a to v rámci dílčích cílů: 1) mikroskopický pohled na kost, 2) mikroskopický pohled na soulad vývoje kosti a dalších struktur (zubu), 3) identifikace osteoblastů, 4) identifikace osteoklastů, 5) detekce fází životního cyklu kostních buněk (proliferace, apoptóza) ve vztahu k remodelaci kostní tkáně Metodika: Histologické a imunohistochemické analýzy (PCNA, osteokalcin), biochemické analýzy (TRAP, TUNEL) 25

26 Dosažené výsledky: Zvládnutí metod používaných v histologii a molekulární biologii, osvojení teoretických znalostí týkajících se života a funkcí osteoblastů a osteoklastů při tvorbě a údržbě kostí, seznámení se soubojem dvou tvrdých tkání o prostor v rámci vývoje kraniofaciálních struktur. Průkaz, že kost je přes zdánlivou tvrdost velmi dynamickou strukturou, jejíž remodelace je přesně řízena a případné chyby mohou vést k závažným následkům. Identifikace osteoblastů a jejich lokalizace za použití markeru osteokalcinu. Identifikace osteoklastů a jejich lokalizace za použití průkazu enzymu TRAP. Detekce dělících se buněk za použití markeru PCNA, korelace s lokalizací apoptických buněk metodou TUNEL. Výstupem je vázaná SOČ práce o rozsahu 52 stran. 26

27 Název práce: Rozšíření a druhové zastoupení rodu Borrelia v klíšťatech Ixodes ricinus na území České republiky Jméno studenta: Martin Dufka Název školy studenta: Gymnázium, Brno, Vídeňská 47 Jméno školitele: Doc. RNDr. Omar Šerý, Ph.D. Pracoviště školitele: Ústav živočišné fyziologie a genetiky, v.v.i., Akademie věd České republiky, Laboratoř embryologie živočichů Cíl práce: 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 byla analýza vzorků DNA získaných z klíšťat na přítomnost rodu Borrelia pomocí metody RealTime PCR. U pozitivních vzorků bylo cílem sekvenování DNA na kapilárním sekvenátoru za účelem stanovení druhů rodu Borrelia a příprava mapky rozšíření rodu Borrelia na území ČR. Metodika: Student v rámci projektu osobně podnikl sběr klíšťat v lesích v okolí Brna. Z klíšťat se neučil izolovat DNA izolační soupravou UltraClean BloodSpin Kit. Z izolované DNA prováděl RealTime PCR analýzu klíšťat pro přítomnost DNA rodu Borrelia na přístroji LightCycler 2.0. Z pozitivních vzorků vybral vzorky silně pozitivní, u nichž provedl sekvenční analýzu na kapilárním sekvenátoru ABI3130. Výsledné sekvence byly srovnávány s veřejně dostupnou databází DNA GenBank pomocí softwaru Blast. Dosažené výsledky: V rámci projektu bylo vyšetřeno celkem 125 klíšťat. Ze 125 analyzovaných vzorků bylo 25 vzorků pozitivních na rod Borrelia pomocí RealTime PCR metody. 9 vzorků (vzorky EM, MP, MK5, SV8, 11R, 3, 13, 20 a 28) bylo sekvenováno. Srovnáním sekvencí s databází GenBank bylo zjištěno, že se jedná o druhy B. afzelii a B. garinii. V rámci projektu byla připravena mapka výskytu rodu Borrelia v klíšťatech Ixodex ricinus na území České republiky. Student se v rámci projektu seznámil s prací v terénu při sběru krevsajících členovců, naučil se izolovat 27

28 DNA z klíšťat a provádět RealTime PCR detekci. Dále se seznámil s kapilární elektroforźou a principem kapilárního sekvenování. Získané sekvence DNA se naučil analyzovat srovnáváním s dostupnými databázemi pomocí softwaru Blast. 28

29 MASARYKOVA UNIVERZITA 29

30 Název práce: Příprava nanovlákenných vrstev pomocí elektrospinningu Jméno studenta: Simona Zahrádková Název školy studenta: Gymnázium Brno-Řečkovice Jméno školitele: RNDr. Milan Alberti, CSc. Pracoviště školitele: Ústav fyzikální elektroniky přírodovědecké fakulty MU Cíl práce: Cílem práce byla příprava nanovlákenných a nanostrukturovaných vrstev z vybraných polymerů a studium podmínek jejich tvorby. Metodika: Použitá metoda se nazvaná electrospinning a využívá vodivosti polymerních roztoků, kdy při tomto procesu dochází k zvlákňování z tenké vrstvy roztoku polymeru na elektrodě pomocí vysokého napětí. Dosažené výsledky: V teoretické části je zpracována historie přípravy nanovláken, vysvětleny některé základních pojmy a metody, kterými nanovlákna vznikají. Popsány jsou zde i nejpodstatnější fyzikální vlivy na tvar a deformace nanovláken. Dále byla podrobněji popsána jedna ze zmíněných metod nazývaná electrospinning. Na principu electrospinningu je založen přístroj Nanospider od firmy Elmarco, umožňující přípravu nanovláken v průmyslovém měřítku. Pomocí něj byly vyrobeny nanovlákenné vrstvy z připravených roztoků polymerů ve vybraných rozpouštědlech. Použité roztoky byly polyvinylalkohol, polyamid a polystyren. Roztoky polymerů byly připraveny v různých koncentracích proto, aby bylo možné studovat různé faktory, ovlivňující tvorbu nanovlákenných vrstev. Ze vzniklých vrstev nanovláken byly odebrány vzorky, jejichž struktura a povrch byly studovány pomocí skenovacího elektronového mikroskopu. Klíčová slova: Electrospinning/elektrostatické zvlákňování, nanospider, nanovlákna, elektronová mikroskopie 30

31 Název práce: Role čistíren odpadních vod v kontaminaci životního prostředí farmaky Jméno studenta: Karolína Rezková Název školy studenta: Gymnázium Tišnov Jméno školitele: Ing. Jitka Bečanová, Ph.D. Pracoviště školitele: Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí Farmaka (neboli léčiva) jsou jedním z aktuálních problémů kontaminace životního prostředí. Díky jejich zvýšené spotřebě, dochází k nárůstu koncentrace farmak nejen v odpadních vodách z farmaceutických firem, ale i z domácností, nemocnic a dalších speciálních zařízení. Vzhledem k tomu, že čistírny odpadních vod nejsou schopné všechny cizorodé látky odstranit, mohou se i léčiv dostávat i do povrchových vod a odtud do sedimentů, půd, spodních vod a díky svým vlastnostem se v nich kumulovat, podléhat různým transformačním procesům, nebo přecházet do dalších složek životního prostředí. Hlavním zdrojem farmak jsou odpadní vody, které mohou být buď přímo ze zdrojů vypouštěny do vodních toků, nebo čištěny na čistírnách odpadních vod (ČOV), je nutná znalost procesu čištění odpadních vod. Cílem této studentské práce bude zmapovat druhy ČOV v České republice a jejich možnosti při sledování léčiv v odpadních vodách. Cíl práce: 1. popis základních městských, nemocničních a speciálních ČOV v České republice 2. zjištění parametrů čištěné odpadní vody (se zaměřením na farmaka), sledovaných na vybraných typech ČOV v modelových aglomeracích Jihomoravského kraje a jejich porovnání se speciální ČOV 3. predikce a stanovení osudu a 20 v České republice nejpoužívanějších léčiv v ČOV modelových aglomerací Jihomoravského kraje Metodika: K dosažení výsledků bylo nutné zpracovat teoretickou rešerši dodaných materiálů a další materiály k problematice samostatně vyhledat. Tyto materiály se týkaly především vlastností farmaceutických přípravků, jejich výskytu v prostředí a osudu v procesu čistění odpadních vod. Dalšími dodanými informačními zdroji, které bylo potřeba zpracovat, byly obecné informace o čištění odpadních vod a detailní informace k některým čistírnám odpadních vod. Bylo potřeba zjistit konkrétní metody, kterými jsou odpadní vody čištěny ve dvou modelových čistírnách odpadních vod v Brně a Tišnově a zjistit úroveň informací o osudu farmak na těchto čistírnách. Na závěr bylo nutné informace o zkoumaných látkách propojit s informacemi o čistírnách odpadních vod a predikovat osud vybraných farmak na těchto ČOV. Dosažené výsledky: Byly zpracovány materiály obsahující obecné informace o čištění odpadních vod. Součástí zpracování byla i rešerše informační zdrojů o čistírnách odpadních vod (ČOV), které se vyskytují na území Jihomoravského kraje. Byla popsána technologie používaná v ČOV v Brně 31

32 a Tišnově, jako dvě modelové technologické linky. Bylo zjištěno, že nejsou dostupné informace o osudu farmakologických přípravků na těchto linkách čistíren odpadních vod, ale ani obecně na linkách čistíren odpadních vod v České republice. Proto byly zjišťovány informace o osudu těchto látek známé ze zahraničí. V rámci vypracování práce byla sepsána teoretická část obsahující výše zjištěné informace a informace o farmaceutických přípravcích, které se v České republice používají. Byly detailně popsány fyzikálně chemické vlastnosti těchto látek, které jsou důležité pro osud těchto látek na čistírnách odpadních vod. Dále byly popsány terapeutické vlastnosti těchto látek a jejich výskyt ve vodách v zahraniční. Nebyl zhodnocen osud těchto látek na čistírnách odpadních vod a nebylo predikováno jejich chování v závislosti na čistírenských procesech. Odůvodnění: V rámci zpracování středoškolské odborné činnosti byly dosaženy výše uvedené výsledky. Práce nebyla zcela zpracována podle zadaných cílů a to především proto, že nebyly dostupné informace o koncentračních hladinách a chování zkoumaných látek na čistírnách odpadních vod v modelových městech. Byly dostupné informace ze zahraničních zdrojů, které jsou obtížněji interpretovatelné a jejich vyhodnocení je potřeba věnovat více času a úsilí. Byly dodány podklady pro toto zpracování a to především ve formě zahraničních publikací, knih a dalších informačních zdrojů a byly v tomto směru vykonány schůzky a konzultace. Dále nebylo predikováno chování farmaceutických látek na čistírnách odpadních vod obecně, k čemuž by měly sloužit především informace o fyzikálně chemických vlastnostech těchto látek, které byly známy a v teoretické části práce zpracovány. Tato část práce vyžaduje základní znalosti ze statistického zpracování dat pomocí programu Excel a dále schopnost porovnání, vyhodnocení a sumarizaci informací dosažených v teoretické části práce. 32

33 Název práce: Příprava NANO-ZLATA a studium interakcí s léčivy hmotnostní spektrometrií MALDI TOF MS Jméno studenta: Ondřej Šabacký Název školy studenta: Gymnázium, Brno Řečkovice Jméno školitele: Prof. RNDR. Josef HAVEL, DrSc Pracoviště školitele: Ustav chemie, Přírodovědecká fakulta, Masarykova Universita Cíl práce: Nalézt a potvrdit interakci klastrů nano-zlata a vybraných léčiv. Metodika: Hmotnostní spektrometrie MALDI TOF MS. Dosažené výsledky: Medicínský význam zlata v lékařství v současné době stále roste. Zlato se tradičně ale i v současné době úspěšně používá např. k léčbě osob trpících revmatoidní artritidou. Nejnovější jsou aplikace nano-zlata. Klastry nanozlata mají mj. velký význam jako nosič léčiv a nanozlato je nejmodernějším prostředkem pro léčbu rakoviny. V této práci byla pomocí metody hmotnostní spektrometrie ( MALDI TOF MS) studována interakce nanozlata s některými léčivy adamatanových derivátů s cílem nalézt tvorbu aduktů zlato-léčivo. V první části práce bylo připraveno nano-zlato a byla demonstrována tvorba zlatých klastrů Au 1 Au 20. V druhé části práce pak byla zkoumána interakce nano-zlata s léčivy AMANTADIN, MEMANTIN a RIMANTADIN, která jsou účinnými antivirotiky a také jsou užívána k potlačování symptomů Parkinosonovy a Alzheimerovy choroby. V práci byla prokázána tvorba aduktů nanozlata a léčiv amantadin a memantin, zatímco interakce rimantadinu nebyla za daných podmínek nalezena. Takovét adukty nebyly dosud v literatuře popsány. Tyto sloučeniny mohou mít význam (i) jako nosiče těchto léčiv (ii) jako nové, mnohem účinnější lékové formy těchto antivirotik, protože vzhledem k léčebným účinkům jak nanozlata, tak amantadinu a memantinu lze předpokládat jejich vyšší biologickou účinnost. 33

34 Název práce: Zdroje kontaminace životního prostředí České Republiky farmaky Jméno studenta: Pavla Zemanová Název školy studenta: Gymnázium Tišnov Jméno školitele: Mgr. Veronika Jálová Pracoviště školitele: Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí (RECETOX), Masarykova univerzita Farmaka (neboli léčiva) jsou jedním z aktuálních problémů kontaminace životního prostředí. Díky jejich zvýšené spotřebě dochází k nárůstu koncentrace farmak nejen v odpadních vodách z farmaceutických firem, ale i z domácností, nemocnic a dalších speciálních zařízení. Vzhledem k tomu, že čistírny odpadních vod nejsou schopné všechny cizorodé látky odstranit, mohou se léčiva dostávat i do povrchových vod a odtud do sedimentů, půd, spodních vod a díky svým vlastnostem se v nich kumulovat, podléhat různým transformačním procesům nebo přecházet do dalších složek životního prostředí. Abychom měli představu o úrovni kontaminace životního prostředí farmaky, je nutné znát zdroje znečištění. Cílem této středoškolské odborné činnosti bude seznámení se všemi potenciálními vstupy farmak do životního prostředí celé České republiky. Student si zároveň zmapuje situaci v oblasti spotřeby farmak v případě modelového města. Cíl práce: 1. zjištění bodových zdrojů kontaminace farmaky s přihlédnutím na farmaceutické firmy, 2. průzkum trhu s farmaky v modelovém městě a záznam objemu prodeje 20 nejprodávanějších léčiv s přihlédnutím na účinné látky, 3. analýza míst s potenciálně vyšší spotřebou léčiv (nemocnici, domovy péče o seniory a další místa se specifickými nároky) v modelovém městě a průzkum objemu spotřebovaných farmak, 4. bilance nakládání s farmaky průměrným občanem modelového města na základě vyhodnocení dotazníků. Metodika: K dosažení výsledků bylo nutné zpracovat teoretickou rešerši dodaných materiálů a další materiály k problematice samostatně vyhledat. Dodané materiály obsahovaly především informace o léčivech používaných v České republice, jejich terapeutických vlastnostech, ekotoxikologických efektech a jejich osudu ve vodním prostředí. Bylo nutné pomocí dotazníků zmapovat spotřebu léčiv v modelovém městě Tišnově. Na základě získaných informací měla být vyhodnocena místa s potenciálně vyšší spotřebou léčiv a porovnána s průměrnou spotřebou v modelovém městě. 34

35 Dosažené výsledky: Byly zpracovány materiály obsahující informace o léčivech, a to především s ohledem na léčiva s vyšší spotřebou v České republice. Byla sepsána teoretická část práce, která obsahuje rozsáhlý popis vlastností léčiv a jejich rozdělení do terapeutických skupin. Tyto podklady sloužily pro praktickou část práce. V této části byl proveden průzkum trhu modelového města a zjištěny objemy prodeje vybraných léčiv. Tyto informace sloužily jako podklady pro vstupy do modelového města, protože získávání informací o reálné spotřebě a využití léčiv je komplikované. Tyto údaje byly zpracovány v teoretické části práce. Dále byly vytvořeny dotazníky, které měly za úkol zjistit nakládání s léčivy ve vytipovaných oblastech zájmu a porovnat je s průměrným osudem léčiv v modelovém městě. Dotazníky obsahovaly otázky týkající se konkrétních terapeutických skupin, a to především četnosti jejich použití, spotřeby, nakládání s nevyužitými léčivy a informace o způsobu nakládání s odpadními vodami. Tyto dotazníky byly rozdány různým skupinám obyvatel města, dále byly vyhodnoceny a informace z nich zpracovány. Nedošlo již ke statistickému zpracování vyhodnocených výsledků. Stejně tak nedošlo k závěrečné bilanci nakládání s léčivy, ke které je potřeba předchozí statistické zhodnocení dat. Odůvodnění: V rámci zpracování středoškolské odborné činnosti bylo dosaženo výše uvedených výsledků. Práce nebyla zcela zpracována podle zadaných cílů, a to zejména proto, že nedošlo ke statistickému vyhodnocení získaných dat, ke kterému je potřeba základních znalostí statistických funkcí programu Excel. Dále nebyly získané výsledky porovnány s průměrným osudem léčiv v modelovém městě. Na závěr nedošlo ke zhodnocení míst, která mohou být potenciálními zdroji léčiv v modelovém městě. 35

36 Název práce: Studium komplexů aniontů s bambusurilem pomocí molekulové dynamiky Jméno studenta: Jakub Sobol Název školy studenta: Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65 Jméno školitele: RNDr. Petr Kulhánek, PhD. Pracoviště školitele: Národní centrum pro výzkum biomolekul, Masarykova univerzita 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. Metodika: Student byl seznamován s problematikou a způsobem řešení projektu na osobních setkáních, které se konaly přibližně jednou za měsíc. Dále jsem pro studenta připravoval písemné podklady (česky, zasílané em), které obsahovaly postupy, jak pracovat v superpočítačovém centru MetaCentrum, jak v něm zadávat výpočty, jak připravit data a spustit výpočty v programech Gaussian, Amber a jak dané data analyzovat. Problémy se buď diskutovaly pomocí ů, nebo na nejbližším osobním setkaní. Celkově byl student seznámen se základy operačního systému Linux, prostředím superpočítačového centra MetaCentrum a prostředím počítačové učebny v Národním centru pro výzkum biomolekul, kde probíhala osobní setkání. Déle byl uveden do problematiky termodynamiky a to převážně chemické rovnováhy. Nezbytnou součástí byl trénink v oblasti molekulového modelování a to od stavby modelů molekul v počítači (program Avogadro, Vmd), jejich geometrické optimalizace za použití silových polí a kvantově chemických metod (Gaussian) a příprava vstupních dat pro molekulárně dynamické simulace (Amber). Molekulová dynamika a metody výpočtu volných energií byly vysvětleny pouze rámcově, hlavní důraz byl spíše kladen na vyhodnocení získaných výsledků. Student byl pro účely sepsání teoretického úvodu práce seznámen se sekundárními a primárními zdroji vědecko-technické literatury, dále s archivem závěrečných prací MU. Právě diplomové a bakalářské práce obsažené v archivu, které se zabývají přípravou a využitím bambus[n]urilem (školitel doc. V. Šindelář), měli usnadnit studentovi se v dané problematice lépe zorientovat. 36

37 Využití finančních prostředků: Finanční prostředky byly využity k zakoupení literatury. Kameník P.: Příkazový řádek v Linuxu, Computer Press, Brno, 2011 a Goyvaerts J.; Levithan S.: Regulární výrazy Kuchařka Programátora, Computer Press, Brno, Dosažené výsledky: Student namodeloval glykolurilovou jednotku (stavební jednotka bambus[6]urilu) ve dvou izomerních formách. Pomocí kvantově chemických výpočtů určil, který z izomerů je stabilnější. Dále student připravil model komplexu bambus[6]urilu s chloridovým aniontem aprovedl simulaci za použití molekulové mechaniky o celkové délce 10 ns. Vyhodnotil průběh simulace. Při vyhodnocení se kladl důraz na geometrické uspořádání komplexu a na organizaci rozpouštědla v jeho okolí. Déle připravil a provedl výpočet změny volné energie pro pohyb aniontu v kavitě bambus[6]urilu pomocí molekulárně dynamické simulace o celkové délce 50 ns akcelerované pomocí metody Adaptive Biasing Force. Všechna data jsou deponovány v MetaCentru na stroji perian.ncbr.muni.cz v studentově domovském adresáři (/home/profa) o celkovém objemu 13 GB. Problém s dokončením práce: Poslední schůzka se studentem proběhla 19. ledna 2012, kdy bylo provedeno poslední vyhodnocení dat. Dále jsem se studentem diskutoval obsah závěrečné práce. Na základě oboustranné dohody, měl student dodat první verzi textu závěrečné zprávy nejpozději do 14. února. Práci však nezaslal a posléze přestal odpovídat na dotazy zasílané jak em (28.2. a 13.3.) tak i písemně (19.3.) na adresu jeho trvalého bydliště. 37

38 Název práce: Výpočet pk a methyldifosfátu v přítomnosti kationtů kovů Jméno studenta: Jan Tichý Název školy studenta: Gymnázium Brno, třída Kapitána Jaroše 14 Jméno školitele: RNDr. Petr Kulhánek, PhD. Pracoviště školitele: Národní centrum pro výzkum biomolekul, MU, Brno Cíl práce: Cílem studenta bude určit hodnotu pk a (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 pk a, 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. Metodika: Student byl seznámen se základy operačního systému Linux a prostředím superpočítačového centra MetaCentrum. Déle byl uveden do oblasti termodynamiky a to převážně chemické rovnováhy. Nezbytnou součástí byl trénink v oblasti molekulového modelování a to od stavby modelů molekul v počítači, jejich geometrické optimalizace za použití silových polí až po finální optimalizaci jejich geometrie za použití kvantově chemických metod. Důraz byl kladen na vyhodnocení získaných dat. Dosažené výsledky: Student namodeloval protonovanou a deprotonovanou formu methyldifosfátu a určil jejich energie pomocí kvantově chemických výpočtů. Dále namodeloval komplexy obou forem s kationty Mg2+, Ca 2+ a Zn 2+. U komplexů pak stanovil relativní kyselost methyldifosfátu bez přímého stanoveni hodnot pk a. Dosažené výsledky sepsal do stručné závěrečné práce. 38

39 Název práce: Koordinační sloučeniny lanthanoidů a jejich luminiscenční vlastnosti Jméno studenta: Michaela Krákorová Název školy studenta: Gymnázium Brno-Řečkovice, T. Novákové 2 Jméno školitele: doc. Mgr. Marek Nečas, Ph.D. Pracoviště školitele: Přírodovědecká fakulta MU, Ústav chemie Tato práce se zabývá přípravou a studiem struktury a luminiscenčních vlastností koordinačních sloučenin lanthanoidů s ligandy typu P N P. Z provedených komplexotvorných reakcí byly získány dvě nové koordinační sloučeniny praseodymu. Molekulová struktura těchto látek byla stanovena RTG difrakcí. Dále je popsána příprava čtyř ligandů s C N P skeletem. Vznik očekávaných produktů byl prokázán pomocí 31 P NMR spektroskopie a RTG difrakce, která umožnila stanovit dosud nepopsanou molekulovou strukturu nového ligandu Ph 2 P-NH-C(O)Ph. Luminiscenční studium komplexů europia v roztocích a v pevné fázi potvrzuje očekávaná prodloužení času vyhasínání v důsledku koordinace. Cíl práce: Cílem práce byla příprava nových koordinačních sloučenin europia s ligandy typu P-N-P a C- N-P a studium jejich luminiscenčních vlastností. Jednotlivé dílčí úkoly byly: (1) příprava koordinačních sloučenin europia s ligandy typu P-N-P, (2) studium luminiscenčních vlastností připravených koordinačních sloučenin (v roztocích a pevném stavu), (3) syntéza nových ligandů s C-N-P skeletem, (4) studium struktury připravených ligandů a koordinačních sloučenin. Metodika: Mezi použité metodiky patřily: (1) syntéza v bezvodém prostředí s použitím Schlenkovy techniky a vakuové linky, (2) krystalizační postupy, (3) 31 P NMR spektroskopie, (4) monokrystalová RTG difrakce, (4) luminiscenční spektrometrie. Dosažené výsledky: Nejdůležitějšími výsledky jsou: (1) příprava nových komplexů lanthanoidů a stanovení jejich struktury, (2) izolace a stanovení struktury ligandu Ph 2 P-NH-C(O)Ph, (3) luminiscenční spektra komplexů Eu s P-N-P ligandy v roztocích a v pevném stavu. Získané výsledky přinášejí nové poznatky o koordinační chemii P-N-P ligandů s lanthanoidy a struktuře jejich komplexních sloučenin. Pomocí NMR spektroskopie byla dokumentována syntéza nových C- N-P ligandů. Luminiscenční spektrometrií byla zkoumána interakce ligandů s europiem v roztocích a v pevném stavu, byly ověřeny předpoklady o prodloužení doby vyhasínání luminiscenčního jevu v důsledku tvorby komplexních sloučenin. 39

40 Název práce: Analýza délky telomer a aktivity telomerázy v rostlinách Arabidopsis thaliana divokého typu a nesoucích mutaci v genech ago4 a dcl3 Jméno studenta: Šárka Raková Název školy studenta: Gymnázium Brno-Řečkovice, Terezy Novákové 2 Jméno školitele: Mgr. Anna Ogrocká Pracoviště školitele: Laboratoř molekulárních komplexů chromatinu, Mendelovo centrum genomiky a proteomiky rostlin Tato práce se věnuje problematice epigenetické regulace délky telomer a aktivity telomerázy u modelové rostliny Arabidopsis thaliana. V teoretické části jsou vysvětleny základní pojmy týkající se této problematiky, jejich význam a vzájemné propojení. Jsou zde popsány telomery - ochranné struktury na koncích chromozomů (telomery) a enzym telomeráza, který zodpovídá za jejich udržování. Dále je vysvětlen pojem epigenetika a hlavní druhy epigenetických modifikací: metylace DNA a histonů, RNA interference a RNA řízená metylace DNA. V neposlední řadě se tato část věnuje nejnovějším objevům: metylaci telomer a tzv. TERRA transkriptům. Cílem samotného experimentu bylo zjistit vliv mutací v genech důležitých pro dráhu RNA interference a dráhu RNA řízené metylace DNA na délku telomer a aktivitu telomerázy, a to porovnáním délky telomer a aktivity telomerázy v rostlinách divokého typu a v rostlinách mutantních. V metodické části je popsáno provedení experimentu, založené na metodách TRF (analýza délky telomer) a TRAP (analýza aktivity telomerázy), popsány jsou ovšem i další metody, potřebné k získání materiálu, ověření genotypu atp. This essay is devoted to epigenetic regulation of telomere length and telomerase activity in model plant Arabidopsis thaliana. Theoretical section explains the basic concepts related to these issues, their importance and connection. Telomeres, the protective structures at the end of chromosomes and telomerase, the enzyme responsible for their maintenance are described. Furthermore, the term epigenetics and main types of epigenetic modifications such as histone and DNA methylation, RNA interference and RNA-controlled methylation of DNA are explained. Finally, this section deals with the latest discoveries telomeres methylation and TERRA transcripts. The aim of this experiment was to determine an effect of mutations on telomere length and telomerase activity by comparing the telomere length and telomerase activity in wild-type plants and mutant plants. These gene mutations are important for RNA interference and RNA directed DNA methylation. The methodology section describes the actual experiment, its main methods TRF used for telomere length analysis and TRAP used for telomerase activity analysis. Other methods necessary to obtain the material, genotype verification etc. are also described in this part. 40

41 Cíl práce: Zjistit, zda se rostliny Arabidopsis thaliana divokého typu liší od rostlin mutantních ve výše zmíněných genech v délce telomer a/nebo aktivitě telomerázy. Metodika: Výsev a pěstování rostlin A. thaliana, izolace DNA, metoda PCR genotypování, metoda TRF, Southernův přenos, agarózová a polyakrylamidová eektroforéza, hybridizace s radioaktivní sondou, metoda TRAP. Dosažené výsledky: Dosažené výsledky jsou bohužel negativní, v tom smyslu, že nebyl pozorován rozdíl mezi mutantními a normálními rostlinami. I to však po doplnění dalšími studiemi může být důležitá informace. Technicky jsou experimenty provedeny velmi dobře a po doplnění dalšími experimenty by byly využitelné pro potřeby odborné veřejnosti. 41

42 Název práce: Multimediální průvodce anatomickým muzeem profesora Karla Žlábka Jméno studenta: Zuzana Glatzová Název školy studenta: Gymnázium tř. Kpt. Jaroše Jméno školitele: RNDr. Michaela Račanská, Ph.D. Pracoviště školitele: Anatomický ústav LF MU Brno Anatomické muzeum slouží především výuce anatomie studentů Lékařské fakulty Masarykovy Univerzity a odborníkům z klinické praxe. V současné době je v muzeu vystaveno více než 600 zajímavých exponátů. Prostřednictvím organizovaných exkurzí dává Anatomický ústav možnost také studentům jiných vysokých či středních škol seznámit se sbírkami muzea. Anatomické muzeum tak navštíví ročně stovky zájemců o medicínu od nás i ze zahraničí. Cíl práce: Cílem práce bylo vytvořit bilingvální multimediální průvodce Anatomickým muzeem profesora Karla Žlábka pro potřeby organizovaných exkurzí. Metodika: práce s archivním materiálem anatomického ústavu účast na exkurzích v anatomickém muzeu nafocení sbírek, úprava fotografií napsání komentáře k filmu v českém i anglickém jazyce, namluvení komentáře a vytvoření komentované prezentace v českém i anglickém jazyce Dosažené výsledky: Byla vytvořena multimediální prezentace průvodce anatomickým muzeem profesora Karla Žlábka v české i anglické verzi. 42

43 Název práce: Stanovení frekvence mutací u lidských embryonálních kmenových buněk: souboj stability genomu s evolucí Jméno studenta: Tereza Juráková Název školy studenta: Gymnázium Brno-Řečkovice, Terezy Novákové 2 Jméno školitele: Mgr. Vladimír Rotrekl, PhD. Pracoviště školitele: Biologický ústav Lékařské fakulty, Masarykova univerzita Cíl práce: Zavést spolehlivou a jednoduchou metodu stanovení frekvence mutací, jako markeru genomové stability, u lidských embryonálních kmenových buněk a indukovaných pluripotentních kmenových buněk. Metodika: K analýze frekvence mutací u lidských embryonálních kmenových buněk a indukovaných pluripotentních kmenových buněk byla adaptována metoda používaná v toxikologii. Jedná se o metodu založenou na inaktivujících mutacích v lokusu pro gen hypoxabnthinfosforybosyltransferázu (HPRT) na X chromozomu. Lidské buňky obsahují jedinou kopii tohoto genu, proto se jakákoli jeho inaktivující mutace projeví absencí funkce. Principem metody je selekce mutantů tohoto genu v médiu, obsahujícím 6-thioguanin. Pokud buňka obsahuje intaktní kopii genu a produkuje funkční protein, dochází k bioaktivaci 6-thioguaninu a jeho toxicitě. Výsledkem selekce jsou tedy kolonie buněk, jejichž HPRT gen byl inaktivován mutací. Frekvenci mutací bylo následně možné vypočítat jako poměr počtu kolonií narostlých na miskách obsahujících 6-thioguanin a počtu kolonií na miskách bez selekce. Nedílnou součástí metodiky řešeného projektu byla kultivace lidských embryonálních kmenových buněk a indukovaných pluripotentních kmenových buněk jak na vrstvě podpůrných mitoticky inaktivovaných myších embryonálních fibroblastů, tak na bezbuněčné matrici. Dosažené výsledky: Studentka splnila vytyčené cíle. Studentka se zúčastnila adaptace metodiky stanovení frekvence mutací za pomoci HPRT genu na lidské embryonální kmenové buňky a lidské indukované pluripotentní kmenové buňky. Studentka naměřila frekvence mutací jak spontánních, tak indukovaných ionizujícím zářením u lidských embryonálních kmenových buněk, včetně statistického vyhodnocení. Studentka také změřila spontánní a indukovanou frekvenci mutací u lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk, což jí umožnilo porovnat tyto dva systémy z hlediska genomové stability a jejich budoucí využitelnosti v dalším výzkumu a klinické medicíně. 43

44 Název práce: Predikce pka pro nově navržené molekuly léků Jméno studenta: Roman Beránek Název školy studenta: Střední průmyslová škola chemická Jméno školitele: RNDr. Radka Svobodová Vařeková, Ph.D. Pracoviště školitele: Národní centrum pro výzkum biomolekul, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Cíl práce: Nalezení vhodné výpočetní metody pro predikci disociačních konstant (pka) organických molekul. Metodika: Velmi slibnou metodikou pro predikci pka je aplikace chemoinformatických přístupů konkrétně aplikace QSPR (Quantitative structure-property relationship) modelů. Vstupem pro tyto modely jsou parciální náboje na atomech v molekule. Hodnoty nábojů je nutno vypočítat na základě 3D struktur molekul, přičemž tyto struktury lze generovat různými metodami a softwarovými nástroji. Kvalita vygenerovaných struktur je klíčovým faktorem ovlivňujícím přesnost predikce pka. V rámci své SOČ student nejdříve analyzoval vliv metod pro generování 3D struktur na přesnost predikce pka, přičemž zohlednil i vliv použitého typu nábojů. Konkrétně sestavil tréninkovou sadu obsahující molekuly fenolů, anilinů a karboxylových kyselin, vygeneroval pro ně 9 sad 3D struktur a pro každou 3D strukturu vypočítal 12 různých typů nábojů. Na základě těchto dat vytvořil a parametrizoval 540 QSPR modelů, porovnal jejich přesnost a naleznul nejlepší z nich. Tento model pak využil k predikci tří vybraných molekul léků. Dosažené výsledky: Výsledky analýz, které student realizoval v rámci své SOČ, potvrdily, že automaticky generované 3D struktury jsou vhodnými vstupy pro predikci pka (37% z 540 vytvořených QSPR modelů mělo hodnoty R 2 > 0.9). Na základě porovnání vytvořených modelů student naleznul nejlepší metodikou pro predikci pka: Vygenerovat 3D struktury molekul pomocí software CORINA, tyto 3D struktury dále neoptimalizovat a vypočítat pro ně náboje pomocí HF/6-31G*/NPA. Tuto metodiku poté student využil k predikci pka tří molekul léků (dronabinol, levorfanol a pentazocin). Hodnoty pka, predikované tímto způsobem, velmi přesně odpovídaly experimentálním hodnotám pka daných léků. Výsledky práce studenta byly publikovány na mezinárodní konferenci 7th German Conference on Chemoinformatics v německém Goslaru. 44

45 Název práce: Vizualizace a výpočty atomových nábojů v molekulách Jméno studenta: Ema Novotná, Jana Čáslavská Název školy studenta: Biskupské Gymnázium Jméno školitele: RNDr. Radka Svobodová Vařeková, Ph.D. Pracoviště školitele: Národní centrum pro výzkum biomolekul, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Cíl práce: Velmi důležitou vlastností molekuly jsou parciální náboje na jejích atomech. Tyto náboje jsou velice často využívány k vysvětlení chemického chování molekul, popisu trendů v reaktivitě molekul a k predikci chemických vlastností molekul. Při práci s náboji je velmi užitečné si náboje zobrazit, protože díky tomu pochopíme rozmístění elektronů v molekule. Na oblast vizualizace nábojů se proto zaměřuje i SOČ studentek Emy Novotné a Jany Čáslavské. Metodika: V první části práce studentky provedly srovnání pěti různých programů pro vizualizaci nábojů ((VMD, Jmol, DSV, Maestro a MOE). Poté vyhodnotily, které z těchto softwarů jsou nejvhodnější pro zobrazení nábojů v rámci organických molekul a biomolekul. V druhé části práce pak studentky využily vizualizace parciálních nábojů při predikci reaktivity pro elektrofilní aromatickou substituci (S E Ar) a nukleofilní aromatickou substituci (S N Ar). Dosažené výsledky: Při porovnávání softwarových nástrojů pro vizualizaci nábojů došly studentky k závěru, že nejvhodnějšími jsou programy DSV a Maestro. Tyto programy jsou schopny velmi rychle a kvalitně zobrazit náboje a poskytují intuitivní uživatelské rozhraní. Vybrané programy pak studentky použily k predikci reaktivity pro S E Ar a S N Ar. Výsledky predikcí plně odpovídaly experimentálním údajům. Studentky tak ukázaly, že možnost zobrazit rozmístění elektronů v molekule je velmi užitečným nástrojem pro vědecké využití a také pro výukové účely (např. pro snadnější pochopení mechanismů organických reakcí). 45

46 Název práce: Plazmochemická funkcionalizace uhlíkových nanotrubek Jméno studenta: Pavla Fialová a Adéla Procházková Název školy studenta: Střední průmyslová škola chemická, Brno, Vranovská 65, , Brno-Husovice Jméno školitele: doc. Mgr. Lenka Zajíčková, Ph.D. Pracoviště školitele: Ústav fyzikální elektroniky PřF MU v Brně Cíl práce: Provést experimenty plazmové funkcionalizace uhlíkových nanotrubek a posoudit vliv funkcionalizace na jejich dispergaci v kapalinách Metodika: 1. Studium oborové literatury za účelem seznámení se s pojmem fyzikálního plazmatu, pochopení základních principů elektrických výbojů a struktury uhlíkových nanotrubek. 2. Funkcionalizace uhlíkových nanotrubek 3. Měření infračervených (IČ) specter KBr tablet s příměsí uhlíkových nanotrubek 4. Dispergace vzorků nanotrubek v kapalinách, zdokumentování jejich usazování 5. Zhodnocení laboratorních výsledků se školitelem. Diskuse o dosažených výsledcích. Dosažené výsledky: Rešerše z nastudovaných oborových informací v 1. části práce Řada laboratorních experimentů /pokusů dokazující vhodnost plazmové modifikace pro zlepšení dispergace uhlíkových nanotrubek. 46

47 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ 47