SYLABY VZDĚLÁVACÍCH MODULŮ A JEJICH PŘEDMĚTŮ EKOTECH Multidisciplinární výchova odborníků pro využití biotechnologií v ekologických oblastech 1) Název modulu: Transgenoze rostlin a její využití Garant: doc. RNDr. Jindřich Bříza, CSc. Další vyučující: Daniela Pavingerová, CSc. Způsob výuky: skupinová výuka rozložená na semestr, část výuky bude probíhat v blocích Rozsah: 6 8 hodin teorie, 28 hodin praxe, celkem 34 36 hodin Počet studentů: teorie bez omezení, praxe maximálně 6 studentů Semestr: modul se bude vyučovat od zimního semestru 2009 Cíl modulu: seznámit studenty s principy vnášení genů do rostlinného genomu, jeho využitím při šlechtění odrůd zemědělských plodin, s možnostmi detekce transgenů v rostlinách Přednášky: - základní principy transgenoze rostlin a její využití pro produkci nových odrůd, - transformace plastidů a mitochondrií, - selekční a reportérové geny. Praktická cvičení: - nepřímá metoda transformace rostlinných segmentů bakteriemi Agrobacterium tumefaciens, - regenerace transformantů na selekčním médiu a důkaz transgenu v regenerovaných prýtech PCR, - přímá metoda transformace protoplastů pomocí PEG a měření transientní exprese reportérového genu gus, - přímá metoda transformace chloroplastů tabáku a buněčné suspenze smrku pomocí mikropartikulí W nebo Au, - histochemické stanovení transientní exprese genu gus, - regenerace a selekce transplastomických rostlin tabáku, - důkaz integrace do ptdna pomocí PCR. 2) Název modulu: Fyzikální metody v ekologii Předměty: Systémová analýza toků energie a látek v ekosystému, Fluorescence chlorofylu /in vivo/ Garanti: doc. Ing. Dalibor Janouš, CSc., RNDr. Karel Roháček, CSc. a) Systémová analýza toků energie a látek v ekosystému přednášek a praktických měření v ekosystému lesa, 4 denní exkurze v terénu na Bílém kříži - vyučující: doc. Ing. Dalibor Janouš, CSc., Mgr. Alexander Ač, Prof. RNDr. Ing. Michal V. Marek, CSc. - semestr: začátek od letního semestru 2010 (jen v LS) - okruhy: - procesové zobrazování (měření fluorescence, obrazová spektroskopie, dálkový průzkum země),
- analýza toků (gazometrické metody, eddy kovarianční techniky), - fyzikální faktory prostředí (mikroklimatická měření), - ekofyziologické analýzy (měření fotosyntézy, respirace, transpirace). b) Fluorescence chlorofylu /in vivo/ - rozsah: 8 12 výukových hodin, rozložení do dvou dnů - vyučující: RNDr. Karel Roháček, CSc., RNDr. Radek Litvín, Ph.D. - počet studentů: přednáška 12 až 16 studentů, cvičení více skupin po 3 až 4 osobách - semestr: začátek od letního semestru 2010, možnost předmět zopakovat 2x za semestr (jen v LS) - cíl: seznámit posluchače s teoretickými základy metody PAM-fluorimetrie, jež se stala nepostradatelnou při studiu fotosyntézy u rostlin ve stavu /in vivo/, v normálních i stresových podmínkách - přednášky: - thylakoidní membrána, elektronový transport, fluorescence chlorofylu /a./, - fotochemické a nefotochemické procesy, princip PAM-fluorimetrie, - fluorescenční indukční křivka - rychlá a pomalá, fluorescenční parametry, - uplatnění PAM-fluorimetrie při studiu fotosyntézy /in vivo/. - cvičení: - záznam a rozbor rychlé fluorescenční indukční křivky na zdravém a suchem stresovaném listu fazolu, - záznam a rozbor pomalé fluorescenční indukční křivky na zdravém a suchem stresovaném listu fazolu. 3) Název modulu: Moderní metody cirkadiánní biologie Garant: doc. RNDr. Ivo Šauman, PhD. Semestr: začátek od letního semestru 2010 (jen v LS) Rozsah: 10 hodin přednášek, 18 hodin praktických cvičení Přednášky: - úvod do problematiky současné cirkadiánní biologie, - biologické rytmy, fotoperiodismus, funkční genetika, - úvod do laserové konfokální mikroskopie a její využití při studiu genů cirkadiánních biologických hodin. Cvičení: - imunohistochemické metody v cirkadiánní biologii, - konfokální mikroskopie praktická část. 4) Název modulu: Metody molekulární biologie Předměty: Základní metody molekulární biologie, Pokročilé metody molekulární biologie Garanti: Mgr. Tomáš Doležal, Ph.D., Mgr. Robert Fedič, Ph.D. a) Základní metody molekulární biologie - rozsah: 20 hodin přednášek, 60-80 hodin praktické výuky na studenta - vyučující: Mgr. Tomáš Doležal, Ph.D., Mgr. Robert Fedič, Ph.D., Mgr. David Doležel, Ph.D.
- počet studentů: maximálně 24 studentů - semestr: začátek od letního semestru 2010 - cíl: uvedení studentů do problematiky využití metod molekulární biologie - přednášky: - purifikace nukleových kyselin a jejich analýza, gelová elektroforéza, - rekombinantní DNA, klonování, enzymy modifikující DNA, - značení nukleových kyselin, hybridizace, Southern blot, - PCR, sekvenování, genomika, - analýza genové exprese a funkce pomocí modelových organismů, - protilátky, imunodetekce, separace proteinů, Western blot, - příprava rekombinantních proteinů, hmotnostní spektroskopie, proteomika, - aplikace PCR, - analýza mrna, in situ hybridizace, RT-PCR, real-time PCR, microarrays, - interakce protein-protein, protein-dna, EMSA, imunoprecipitace, yeast twohybrid. - cvičení: - izolace genomové a plazmidové DNA, - PCR, - zaklonování do plazmidu, - sekvenování, - Southern Blot, RFLP a Western blot. b) Pokročilé metody molekulární biologie - rozsah: 60 hodin teorie, 2 až 4 denní praktická cvičení - vyučující: Mgr. Robert Fedič, Ph.D., Mgr. David Doležel, Ph.D., Mgr. Tomáš Doležal - počet studentů: 6 8 studentů - semestr: začátek od letního semestru 2010 - podmínky: pro přihlášení na tento kurz je nutné mít absolvovaný kurz Základních metod; každý student musí absolvovat 3 jím vybrané metody pro absolvování kurzu, napsat písemný test ke každé absolvované metodě (zkouška) a vypracovat protokoly (zápočet) - nabízené metody: - real time PCR, - RNA interference na háďátku C. elegans, - hmotnostní spektroskopie, - analýza exprese pomocí modelu drozofily imunodetekce, reportérové systémy, - exprese rekombinantního proteinu v bakteriích a kvasinkách, - ChIP (Chromatin Immunmoprecipitation). 5) Název modulu: Molekulární analýza populací Garant: PaedDr. Martina Žurovcová, PhD., Mgr. Lucie Kučerová Způsob výuky: přednášky, cvičení na PC, laboratorní cvičení Rozsah: přednášky a cvičení na PC 32 hodin, laboratorní cvičení 48 hodin Počet studentů: maximum 6 studentů Semestr: začátek od zimního semestru 2009 (jen v ZS)
Cíl: poskytnout studujícímu podrobné informace o obecných zákonitostech genetické struktury přírodních populací a jejím dopadu na polymorfismus a fenotypovou diverzitu v populacích, o metodách studia genetické struktury populací, o rovnováze v populacích a procesech vedoucích k jejím změnám a o genetických příčinách evoluce populací Okruhy: - Hardyho-Weinbergova rovnováha a procesy, které jí narušují (mutace, migrace, selekce, genetický drift a nenáhodné oplozování), - analýza genetické struktury populací a molekulární populační genetika a jejich aplikace v lidské genetice i genetice ochranářské. 6) Název modulu: Metody detekce rostlinných patogenů Garant: prof. Ing. Josef Špak, DrSc. Další vyučující: Ing. Darina Kubelková, Ing. Jana Fránová, Ph.D., Ing. Jaroslava Přibylová, Ph.D., Mgr. Ondřej Lenz, Ph.D., Ing. Ivan Mráz, CSc., Ing. Jan Fousek, Ph.D. Způsob výuky: kombinace skupinové a individuální výuky Rozsah: 18 hodin přednášek, 46 hodin cvičení Počet studentů: maximum 4 6 studentů Semestr: začátek od zimního semestru 2009 (jen v ZS) Okruhy: - inokulace indikátorových rostlin, vyhodnocení příznaků, - detekce viru DAS ELISA, konjugace protilátek, komerční kity, - příprava dip preparátů, barvení, ultratenké řezy, - izolace RNA, DNA z rostlin, specifické a univerzální primery, detekce RNA viru, - detekce RNA viru, - příprava, použití, demonstrace vyhodnocení mikročipu, - odběr rostlinných pletiv pro izolaci bakterií, příprava živných médií, očkování bakterií, - příprava živného média pro lyofilizaci, lyofilizační přístroj, zatavování ampulí, kontrola růstu, - izolace bakteriální DNA z bakterií a rostlinného pletiva, kontrola výsledků na agarosovém gelu, - amplifikace vyizolované DNA specifickými primery, použití primerů BOX, ERIC, REP, - příprava neradioaktivně značené sondy digoxigeninem, vlastní hybridizace, - demostrace přenosu kokoticí, roubováním, demonstrace symptomů, - ultratenké řezy, - izolace, DNA z rostlin, specifické a univerzální primery,nested PCR, RFLP. 7) Název modulu: Spektroskopie Předměty: Stabilní izotopy v biologii a ekologii, Fluorescenční a radioizotopové metody v mikrobiální ekologii, Analytické metody a hmotnostní spektroskopie Garant: prof. Ing. Hana Šantrůčková, CSc. a) Stabilní izotopy v biologii a ekologii
- vyučující: doc. Ing. Jiří Šantrůček, CSc., prof. Ing. Hana Šantrůčková, CSc., Mgr. Martina Vašková, Mgr. Ladislav Marek, RNDr. Jiří Květoň, CSc. - semestr: výuka bude probíhat v letním semestru - cíl přednášek: podat studentům základní teoretické i praktické informace o přirozeném zastoupení a frakcionaci stabilních izotopů v životním prostředí, o tom, jak analýzy stabilních izotopů mohou přispět k poznání dějů probíhajících v organizmech, v ekosystému i v globálních biogeochemických procesech - cvičení: instrumentální základy analýzy obsahu stabilních izotopů - individuální projekty studentů: frakcionace izotopů ve fotosyntéze, využití izotopové frakcionace při studiu trofických řetězců v ekosystému, využití stabilních izotopů ke sledování toku/příjmu živin b) Fluorescenční a radioizotopové metody v mikrobiální ekologii - vyučující: RNDr. Karel Horňák, Ph.D., RNDr. Jan Jezbera, Ph.D., RNDr. Jiří Nedoma, CSc., prof. RNDr. Karel Šimek, CSc., doc. RNDr. Jaroslav Vrba, CSc., RNDr. Petr Znachor, Ph.D. - semestr: výuka bude probíhat v zimním semestru - cíl přednášek: seznámit studenty s moderními metodami používanými v současné mikrobiální ekologii, založenými na (často kombinovaném) využití fluorescence, počítačové analýzy obrazu, průtokové cytometrie a radioaktivně značených látek; tyto metody jsou výhodné pro svou specifičnost, citlivost a relativní jednoduchost, či rychlost při zpracování velkého množství parametrů buněk (např. průtoková cytometrie) - cvičení: důraz bude kladen na praktické provedení metod a interpretaci výsledků - individuální projekty studentů: fluorescenční mikroskopie a její využití v mikrobiální ekologii (využití základních fluorochromů, autofluorescence), moderní metody studia bakterií z prostředí izolaci, identifikaci, aktivitu, průtoková cytometrie a třídění v mikrobiální ekologii vody, použití radioaktivně značených látek v mikrobiální ekologii, fluorescenční detekce a kvantifikace aktivity na úrovni buněk a populací c) Analytické metody a hmotnostní spektroskopie - vyučující: doc. Ing. Jan Tříska, CSc., doc. RNDr. Šárka Klementová, CSc., RNDr. Jan Šíma, Ph.D., Ing. Helena Zahradníčková, PhD., Mgr. Petr Kotas, Mgr. Peter Koník - semestr: výuka bude probíhat v zimním semestru - cíl přednášek: seznámit studenty s moderními analytickými metodami a postupy chromatografie, hmotnostní spektrometrie a s vyhodnocováním analýz a validací metod; důraz bude kladen na obecné zásady odběru a přípravy vzorků, na extrakční a koncentrační metody čištění vzorků, úpravu vzorků derivatizací a na vysvětlení principů základních metod chromatografie a hmotnostní spektrometrie - cvičení: praktické použití metod pro analýzu stavu životního prostředí - individuální projekty studentů: stanovení výskytu vybraných polutantů v půdě, vodě nebo v atmosféře