Požadavky k SZZ pro studenty oboru Biologie navazující Genomika a proteomika přednášející: RNDr. Jan Bobek, Ph.D. 1. Úkoly genomiky a proteomiky, Vymezení ve vztahu k dalším -omikám (transcriptomika, bioinformatika), důležité aplikace. Náhled do historie a současný stav poznání 2. Přehled molekulárně biologických pojmů. Genová exprese DNA RNA proteiny, mechanismy replikace prokaryot versus eukaryot, transkripce mechanismus, transkripční faktory, typy RNA, posttranskripcni upravy, transkripce prokayot versus eukaryot, translace mechanismus, komponenty, rychlost a energetika překladu, translace u prokaryot versus eukaryot, posttranslační modifikace proteinů 3. Regulace genové exprese interakce DNA-protein, protein-protein, regulace u prokaryot versus eukaryot na úrovni iniciace transkripce a translace 4. Protein-nekodující elementy. Regulační RNA - antisense, buněčná imunita (sirna a CRISPR RNA), RNA s enzymatickou funkcí 5. Genové inženýrství izolace DNA, RNA, proteinů; Restrikční enzymy; Elektroforéza, Analýza DNA, RNA, protein techniky, PCR, RT-PCR, hybridizace, microarrays, klonování 6. Genom historie sekvenování, anotace; Human Genome Project, metody, komparativní genomika; Transkriptom arraye, příklady; Proteom metody 2D elektroforéza, identifikace proteinů; Bioinformatika a databáze (NCBI, BLAST, srovnávání sekvencí, modelování 2D struktur RNA); Programy na analýzu sekvencí (DNAman, CloneManager apod.) 7. Bakteriální a eukaryotní genetika, klinické aspekty 8. Změna genetické informace rekombinace, mutace, transponovatelné elementy 9. Genetická onemocnění a jejich diagnostika, chromosomální anomálie, klonování genů způsobujících onemocnění 10. Separační a detekční techniky proteomiky, experimentální přístupy, separace v gelu, vizualizace a analýza, další separační techniky, čipy v proteomice 11. Hmotnostní spektrometrie principy, bioinformatické přístupy, analýzy posttranslačních modifikací 12. Transkriptomika, proteomika a buněčná fyziologie. Odpověď na stresové podmínky. Expresní analýzy patogenních a průmyslově využívaných organismů 13. Evoluční genetika a proteomika. Komplexita a regulace, vznik nových genů. Horizontální transfer. Diverzita proteomů
Doporučená literatura: Úvod do molekulární biologie 1., 2. Stanislav Rosypal, 2006 Základy buněčné biologie - Úvod do molekulární biologie buňky Autoři: Bruce Alberts, Dennis Bray, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter; Espero Publishing, 2005 Bioinformatics, genomics, and proteomics: getting the big picture., Ann Batiza, 2006 Genomics and proteomics engineering in medicine and biology, Metin Akay, IEEE, 2007 MOLECULAR BIOLOGY: GENES TO PROTEINS, BURTON E. TROPP, DAVID FREIFELDER, 2008 Molekulární biologie živočišné buňky přednášející: Prof. RNDr. Zdeněk Fišar, CSc. Oblasti buněčné biologie, na které byste se měli zaměřit: Buněčné membrány: složení, struktura, přenos látek přes membrány, elektrické vlastnosti (membránový potenciál, akční potenciál) Buněčná signalizace: receptory, synaptický přenos signálu Buněčná energetika: glykolýza, citrátový cyklus a oxidační fosforylace Replikace DNA a exprese genu (transkripce do RNA, translace) Doporučená literatura: Alberts B. et al.: Základy buněčné biologie. Úvod do molekulární biologie buňky. Espero Publishing, Ústí nad Labem., 1998. Mammalogie přednášející: doc. RNDr. Eva Jozífková, Ph.D. Základní charakteristika savců (apomorfní znaky). Rozdíl mezi savcem a plazem, primární a sekundární čelistní kloub. Rozdíly mezi taxony Monotremata, Marsupialia a Placentalia. Základní charakteristika taxonu Monotremata a zástupci. Základní charakteristika taxonu Marsupialia a zástupci. Základní charakteristika taxonu Placentalia a zástupci.
Sociobiologie přednášející: doc. RNDr. Eva Jozífková, Ph.D. Co je sociobiologie, fitness costs, fitness benefits and trade-off, kooperace, altruismus Eusociální hmyz Rodičovská investice, rodičovská péče, parent-offspring konflikt, rivalita sourozenců. Sexuální výběr, konflikt (válka) pohlaví, alternativní strategie, párovací systémy. Skupiny: sociální hierarchie, rozhodování, predace, teritorium. Fitness; genetický podklad chování, ekologie a evoluce; strategie chování; signály a manipulace. Biologie půdních mikroorganismů přednášející: doc. RNDr. Milan Gryndler, CSc. 1. Vznik půdy, proč nás zajímá biologie půdy? Definice půdy Souvislost produkční schopnosti půdy s půdními organismy Faktory ohrožující produkční schopnost půdy Globální problémy vyplývající z produkční zátěže Půdní typ a půdní druh 2. Abiotické složky půdy jako životní prostředí organismů Jílové minerály Humus a další organické složky půdy, úloha organismů při jejich přeměnách Půdní voda, vodní potenciál, hydrolimity a jejich biologický význam, tenzometr 3. Půda a globální koloběh uhlíku Matematické modelování koloběhu uhlíku jako nástroj porozumění jeho složitých přeměn Velikost zásobníku půdní organické hmoty, jeho potenciální vliv na globální klima 4. Půdní mikroorganismy a hlavní makrobiogenní minerální živiny Úloha půdních mikroorganismů v biogeochemických cyklech makrobiogenních živin Biologická versus průmyslová fixace molekulárního dusíku. Haber-Boschova syntéza 5. Půdní bakterie Diverzita půdních bakterií Rhizosféra, rhizosférní efekt, plant growth promoting rhizobacteria 6. Půdní houby Specifické vlastnosti stélky hub Houby a tvorba humusu Houby a stabilita půdní struktury Hmyzí symbióza s houbami 7. Půdní fauna Mikrofauna, mezofauna, makrofauna Trofické sítě, trofické úrovně Mechanické projevy působení půdní fauny, ji rozmělnovači opadu, ekosystémoví inženýři Složitost trofické sítě a její dynamika
8. Půda a její využívání Pojem agroekosystému Způsoby hospodaření s půdou podle důrazu na ekologické a technologické aspekty jejího využívání Pojem trvale udržitelného zemědělství a jeho biologické aspekty Biopotraviny a biopaliva z hlediska produkční zátěže Antropogenní půdy Molekulárně genetické metody studia složitých společenstev přednášející: doc. RNDr. Milan Gryndler, CSc. 1. Příprava materiálu Extrakce a purifikace DNA z mikrobiálních kultur, z půdy a z dalších prostředí PCR, podmínky a průběh reakce, specifické (selektivní) primery ITS Problémy spojené s používáním PCR 2. Elektroforéza Standardní gelová elektroforéza, analýza restrikčních fragmentů, gradientová gelová elektroforéza DGGE a TGGE Kapilární elektroforéza 3. Fragmentační metody analýzy amplikonu RFLP T-RFLP AFLP 4. RAPD 5. Sekvenování DNA a jeho užití při identifikaci mikroorganismů. Molekulární klonování Sangerova metoda a její omezení Next generation sequencing 6. Analýza sekvenčních dat v ekologii mikroorganismů Biologie členovců přednášející: Doc. RNDr. Jaromír Hajer, CSc Chobotovci (Cehalorhyncha, Scalidophora), kmeny Hlavatci (Priapulida), Korzetky (Loricifera) a Rypečky (Kinorhyncha). Ecdysozoa. Hlístice (Nematoda = Nemata) a Strunovci (Nematomorpha) Panarthropoda. Drápkovci (Onychophora), Želvušky (Tardigrada) a Členovci (Arthropoda).
Vývoj orgánových soustav členovců (kutikula a její role, vývoj končetin, dýchací orgány, nervová soustava a smyslové orgány, vylučovací orgány, trávicí soustava, hormony, proces ekdyse, svalová soustava, cévní soustava). Stavba a funkce složeného oka. Hlavní vývojové linie členovců a jejich současné pojetí. Pancrustacea. Chelicerata, Crustacea, Hexapoda, Myriapoda. Arachnida, charakteristika řádů Scorpionida, Pseudoscorpionida, Opilionida, Araneida, Acarida. Crustacea, charakteristika tříd Remipedia, Phyllopoda (= Branchiopoda), Ostracoda, Copepoda, Branchiura, Malacostraca. Myriapoda, charakteristika tříd Chilopoda, Diplopoda, Symphyla, Pauropoda. Hexapoda, Entognatha (řády: Protura, Campodeina, Japygina, Collembola). Insecta, teorie o původu křídel. Paleoptera, Neoptera. Fauna ČR přednášející: Doc. RNDr. Jaromír Hajer, CSc. Biogeografické členění ČR. Podnebné oblasti.termofytikum, mezofytikum, oreofytikum. Provincie listnatých lesů. Provincie stepí. Členění biomů v ČR. Faunistické prvky arboreální. Faunistické prvky oreotundrální. Faunistické prvky eremiální. Endemické druhy živočichů v ČR.
Ornitologie přednášející: Mgr. Diana Holcová, Ph.D. Přehled druhů české ornitofauny - ekologie, stav, změny, trendy ve vývoji početnosti. Bioindikační význam ptáků. Právní normy zajišťující ochranu volně žijících druhů ptáků. Základní metody kvalitativního a kvantitativního výzkumu ptáků. Elektronová mikroskopie přednášející: RNDr. Oldřich Benada, CSc. Jelikož se jedná o metodický přístup ke zkoumání biologických objektů, nepředpokládám při SZZ přímé otázky, které by byly pouze na téma elektronové mikroskopie. Je však nezbytně nutné, aby studenti měli obecné znalosti o elektronové mikroskopii jako jedné ze základní metod moderní buněčné a molekulární biologie, tj. musí znát základní topologii prokaryotických i eukaryotických buněk. Studenti by měli tyto znalosti využít v ostatních otázkách z klasických biologických předmětů: buněčná biologie a fyziologie buňky (biologické membrány), molekulární biologie (struktura makromolekul), mikrobiologie, algologie, botanika a zoologie (studium vnitřní struktury buněk a tkání -TEM, studium biologických povrchů SEM, interakce mezi buňkami TEM+SEM). Proto by měli mít znalosti, které jsou výstupem z předmětu: 1. student umí vysvětlit, proč je k zobrazování v biologii nutné kromě světla používat i jiné druhy elektromagnetického záření 2. student rozumí rozdílu mezi transmisní elektronovou mikroskopií a rastrovací elektronovou mikroskopií 3. student rozumí základním metodám přípravy biologického preparátu pro transmisní elektronový mikroskop 4. student rozumí základním metodám přípravy biologického preparátu pro rastrovací elektronový mikroskop 5. student zná principy digitálního zobrazováni v elektronové mikroskopii i základního zpracování obrazového materiálu bez ztráty informace 6. student ví, co je to publikační etika, povolené a zakázané manipulace s obrazovým materiálem Pro výše uvedené je rovněž nezbytně nutné, aby studenti měli i základní přehled o přípravě biologického materiálu pro různé elektronmikroskopické metody. Proto by měli znát: i) jak připravit jednoduchý preparát biologického původu pro transmisní elektronový mikroskop
ii) jak připravit jednoduchý preparát biologického původu pro rastrovací elektronový mikroskop Bioanalytické metody přednášející: Mgr. Jan Malý, Ph.D. 1. Centrifugační techniky separace biomolekul Základní techniky desintegrace buněk (fyzikální/chemické), centrifugace principy a instrumentace, diferenciální centrifugace, analytická ultracentrifugace, gradientová hustotní centrifugace (zonální/izopyknická). 2. Chromatografické techniky separace biomolekul Základní pojmy z oblasti chromatografie, gelová permeační chromatografie, iontově-výměnná chromatografie, hydrofobní interakční chromatografie, chromatografie na reverzní fázi, afinitní chromatografie, základy instrumentace FPLC a HPLC systémů. 3. Elektroforetické techniky separace biomolekul Princip elektroforézy, zonální elektroforéza, separace proteinů (denaturační SDS-PAGE, nativní gelová elektroforéza), separace DNA (agarózová a PAGE elektroforéza), blotovací techniky, isoelektrická fokusace, pulzní gelová elektroforéza, kapilární elektroforéza. 4. Základy hmotnostní spektrometrie biomolekul Princip hmotnostní spektrometrie, ionizace biomolekul metodou ESI a MALDI, základní typy analyzátorů (TOF, kvadrupól, iontová past), příklady využití hmotnostní spektrometrie určení MW biomolekul, fragmentační analýza, sekvenování proteinů. 5. Základy optických metod v bioanalytice Dynamický rozptyl světla (DLS), cirkulární dichroismus (CD), základy fluorescenční spektroskopie, UV-vis spektroskopické metody. Biologie parazitů přednášející: Mgr. Karina Šondová, Ph.D. Požadavky : Předmět navazuje na Obecnou parazitologii v bakalářském studiu, tedy předchozí znalosti jsou ke SZZ nezbytné (viz. Sylabus Obecná parazitologie) Řád: Kinetoplastida: nagana, durina a jiné, řád: Diplomonadida - rod Giardia, č. Hexamitidae Řád: Trichomonadida: č.monocercomonadidae, Trichomonadidae Kmen: Apicomplexa-kokcidióza, kryptosporidióza Hemosporina, toxoplazmóza, kmen: Mikrosporidie Kmen: Plathelminthes: třídy: Trematoda, Monogenea, Cestoda Kmen: Nemathelminthes, třída: Nematoda - hlísti u koní, prasat a přežvýkavců
Biologie a význam plicnivek, nematoda u ptáků Parazitičtí členovci, střečkovitost Laboratorní diagnostické metody Flotační koprologická metoda prakticky Doporučená literatura: Hausmann K., Hülsmann N. (2003): Protozoologie. Academia Praha. Horák P., Scholz T. (1998): Biologie helmintů. Karolinum Praha. Chroust K., Lukešová D., Modrý D., Svobodová V. (1997): Veterinární protozoologie. Ústav parazitologie FVL VFU Brno. Chroust K., Svobodová V., Modrý D., Volf J. (2000): Veterinární arachnoentomologie. Ústav parazitologie FVL VFU Brno. Jurášek V., Dublinský P. (1993): Veterinárna parasitológia. Príroda Bratislava. Kaufmann J. (1996): Parasitic Infections of Domestic Animals. Birkhäuser Verlag, Basel, Schweiz. Volf P., Horák P. a kol. (2007): Paraziti a jejich biologie. Triton Praha. Ekofyziologie přednášející: Mgr. Karina Šondová, Ph.D. Požadavky : Ke SZZ jsou nezbytností znalosti oboru Ekologie a Fyziologie v předchozím bakalářském studiu. Ekologické faktory: vymezení pojmu a členění. Odpovědi organismu na vlivy vnějších faktorů: základní typy, stresová reakce a adaptační proces. Působení fyzikálních faktorů na organismy: světlo, adaptace na teplotu, záření, zvukové vlnění, elektrické pole Země, gravitační vlivy, nedostatek kyslíku a nižší tlak plynů, fyzikální faktory vodního prostředí Adaptace na cizorodé chemické látky (xenobiotika). Potravní adaptace. Doporučená literatura: Rajchard J. (1999): Základy ekologické fyziologie obratlovců. JU ČB, 162 stran Begon, M., Harper, J., Townsend, C.R. (1997): Ekologie. Jedinci, populace a společenstva. Vydavatelství Univerzity Palackého, 949 pp. Divigneaut P. (1988): Ekologická syntéza. Academia. Praha. Losos, B., Gulička, J., Lellák, J., Pelikán, J.(1985): Ekologie živočichů. SPN Praha, 320 s.