Fyziologie živočichů

formulář žádosti č. 4 Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta žádost o udělení akreditace doktorského studijního programu Fyziologie živočichů (P/K/4/CJ/AJ) leden 2007

2

Evidenční list Název a sídlo žadatele: Univerzita Karlova v Praze, Ovocný trh 5, 116 36 Praha 1 Fakulta, která návrh předkládá: Přírodovědecká fakulta, Albertov 6, 128 43 Praha 2 Typ žádosti: udělení akreditace Název studijního programu: Fyziologie živočichů Kód STUDPROG: P1521 (nebo návrh) Typ studijního programu: doktorský Standardní doba studia (v letech): 4 roky Forma studia: prezenční, kombinovaná (prezenční, distanční, kombinovaná) Přiznání akademického titulu: Ph.D. (Ph.D., Th.D.) Akreditace v cizím jazyce: Animal Physiology (ang.) Předpokládaný počet přijímaných uchazečů ročně: cca 6-7 Adresa www. stránky s textem žádosti: http://web.natur.cuni.cz/studium/akreditace/ Zpracovatel návrhu: Doc. RNDr. Stanislav Vybíral, CSc. Kontaktní osoba: Doc. RNDr. Stanislav Vybíral, CSc. (včetně spojení) UK v Praze, Přírodovědecká fakulta, Katedra fyziologie živočichů a vývojové biologie 128 44 Praha 2, Viničná 7, tel. 221 951 789, fax: 221 951 772, e-mail: stvyb@natur.cuni.cz Záznamy o projednávání návrhu (datum projednání): projednáno Akademickým senátem fakulty: 27.4.2007 schváleno Vědeckou radou fakulty: 20.4.2007 projednáno Kolegiem rektora: projednáno Vědeckou radou univerzity: Předkládaná verze: první V Praze dne 15. ledna 2007 3

Obsah: (rozsah textu dle obsahu materiálu) Žádost o akteditaci studijního programu Fysiologie živočichů Evidenční list Studijní program: cíle, charakteristika, profil absolventa, zajištění odb. literaturou, vstupní požadavky, stud. plán, SDZ, témata pro SDZ, návrh témat disert. práce Charakteristika stud. předmětu Návrh členů OR (příloha: rozšířený seznam členů OR) Přednášející a v úvahu přicházející školitelé mimo navrhovaných členů OR (příloha: rozšířený seznam školitelů) Formuláře: přednášející školitelé členové OR Záměr rozvoje a odůvodnění stud. programu Přílohy: Personální zabezpečení a souhlas - přednášejících - školitelů - členů OR MŠMT: udělení akreditace - doktorskému stud. programu Fyziologie živočichů - doktorskému stud. programu Animal Physiology - Prodloužení platnosti akreditace Studenti OR Fyziologie živočichů - stávající počty studentů - seznam obhájených studentů 2001-2006 - obh. dizertačních prací studentů 05-06 - počet přijatých stud./počet obh.prací v letech 2004-2006 Seznam členů OR Fyziologie živočichů (pracoviště, adresa, tel., fax, e-mail) Seznam školitelů OR Fyziologie živočichů (pracoviště, adresa, tel., fax, e-mail) - výzkumné zaměření - témata - publikace 4

Studijní program Cíle studia studijního programu (cíle studijního programu vyjadřují základní zaměření studijního programu v souvislosti s možnostmi uplatnění absolventa; uvádět v případě již akreditovaného studijního programu, tj. programu s více obory, informace se vztahujte k programu nikoli k oboru) Cílem tohoto programu je zaměření na samostatný vědecký výzkum a tvůrčí práci v daném oboru. Umět výsledky zpracovat, literárně konfrontovat a obhájit (přednést) na domácím či zahraničním foru. S rostoucími nároky účasti studentů na mezinárodním věd. životě je nutno i v tomto směru se zaměřit na existenci čtyřletého SP, což poskytne studentům potřebný čas pro zvládnutí stud. plánu a podat kvalitní výstupy ve formě přijatelné v mezinárodním kontextu. Charakteristika studijního programu Tento vědní obor se zabývá studiem biologických funkcí živočišných a lidských organismů. Díky širokým možnostem moderních experimentálních metod molekulární biologie, chemie, fyziky a některých speciálních fyziologických technik jsou studovány buněčné, orgánové a organismické aspekty. Profil absolventa studijního programu vymezení výstupních znalostí a dovedností všeobecných, odborných a speciálních kvalifikační připravenost a míra profesní adaptability na podmínky a požadavky praxe charakteristika profesí a institucí, kde může uplatnit získané vzdělání Student po absolvování doktorského studia by měl vykazovat samostatnost ve výzkumu, odbornou znalost, orientaci v odb. literatuře, umět prezentovat výsledky. Absolventi našeho SP pracují v: FgÚ AV ČR, MbÚ AV ČR, ÚMG AV ČR, ÚEM AV ČR, 1.LF, 2.LF, 3.LF, IKEM, Endokrinologický ústav, ÚHKT, Biol.fak. JU a dalších. Poptávka převyšuje nabídku. Většina těch, kteří procházejí SP Fyziologie živočichů jsou vedoucími laboratoře, katedry, ústavu nebo v důležitých či vysokých funkcích a řada z nich jsou docenty a profesory. Skvěle se uplatňují v daném oboru i v zahraniční konkurenci. Zajištění odbornou literaturou Základní literatura je vždy k dispozici na školícím pracovišti, dále jsou to knihovny nejen dané instituce, počítačové vyhledávání, kurzy domácí i zahraniční a zahraniční stáže Vstupní požadavky na uchazeče Doktorskému studiu musí předcházet přijímací řízení, ke kterému se musí dostavit student i jeho budoucí školitel, který prokáže dobrou odbornou i finanční připravenost ke zdárnému dokončení studia. Komise po odborném pohovoru rozhodne o přijetí. Výsledek se zapíše do příslušného protokolu se stručným popisem tohoto řízení. Zaměření a rozsah získávaných znalostí Viz výše 5

Studijní předměty viz dále: Charakteristika stud. předmětů (podrobně): Bioenergetika (Doc.Štefl), Fyziologie epitelu (Doc.Pácha), Chronobiologie (Prof. Illnerová), Membránové lipidy a buněčná signalizace (Doc. Nováková, Doc. Novák), Molekulární farmakologie (Doc. Svoboda a kol.), Molekulární základy buněčné dráždivosti (Prof. Vyskočil). Studenti mimo doporučených a schválených předmětů si mohou vybrat ještě předměty, které by mohly prohloubit jejich znalosti v zadaném tématu práce. Zúčastňují se seminářů i diskusních setkání. Aktivní účast na grantech. Další povinnosti, které musí student plnit v průběhu studia - OR FŽ nevyžaduje certifikovanou jazykovou zkoušku, může být složena i u jiné komise. - minimálně 2 odborné zkoušky + 1 jazyková - OR Fyziologie živočichů je schopna zajistit výuku v anglickém jazyce. - Studenti se podílejí dobrovolně na seminářích a praktických cvičeních Individuální studijní plán Stud. plán se podává do 1 měsíce po nástupu do PGS. Vypracovává jej student se svým školitelem, který doporučí i přednášky - zaměřené na dané téma práce. Dále se vyplňují jednotlivé fáze studia: termín dílčích zkoušek, přípravná fáze, experimentální fáze, SDZ, sepsání práce a předpokládaná obhajoba. Studijní plán pak schválí OR na svém nejbližších zasedání a po podpisu předsedy OR se vrátí na stud. odděl. PGS a následně ke studentovi. Plnění a hodnocení se počítačově provádí každý rok. Státní doktorská zkouška Skládá se po absolvování dílčích ZK, tj. min. 2 odborné ZK a 1 jazyková. Studenti skládají SDZ ze čtyř okruhů: 2, ze kterých skládali ZK dílčí, dále je závazná "Molekulární organizace buňky" a pak zvolené další téma z připojené nabídky: Témata pro státní doktorskou zkoušku I. Molekulární organizace buňky 1. Chemické složení buňky, koordinace katabolismu a biosyntézy. Alberts et al. ch. 2 - Small molecules, energy and biosynthesis, pp. 41-66. 2. Struktura a funkce buněčných membrán, výměna látek mezi buňkami a okolím. Voet, Voetová kap. 11 - Lipidy a membrány, str. 297-343, kap. 18 - Membránový transport, str. 538-563. Rybová, Janáček kap. 3 Prostá a zprostředkovaná difúze, aktivní a pasivní transport str. 14-24. 3. Intracelulární kompartment, výměna látek mezi organelami. Alberts et al. ch. 8 - Intracellular sorting and the maintainance of cellular compartments, pp. 405-475. 4. Základní genetické procesy - replikace DNA, struktura eukaryotického genomu, řízení genové exprese, syntéza RNA a proteinů, posttranslační modifikace, aplikace molekulární biologie ve fyziologii. 6

5. Přenos signálu buněčnými membránami a uvnitř buňky - receptory (afinita k ligandu, saturabilita, apecificita vazby), G proteiny (struktura, funkce, typy), druzí poslové (camp, cgmp, fosfolipidy a jejich metabolity, regulace tvorby a odbourávání, ionty Ca a jejich mobilizace a influx), třetí poslové (transkripční faktory FOS, JUN atd.). Alberts et al. ch. 12 - Cell Signaling, pp. 682-724. Bygrave FL, Roberts HR (1995) Regulation of cellular calcium through signaling cross-talk involves an intricate interplay between the actions of receptors, G.proteins, and second messengers, FASEB J. 9: 1297-1303. Ghosh A. Greenberg ME (1995) Calcium signaling in neurons: molecular mechanisms and cellular consequences, Science 268: 239-247. Walsh DA, Van Patten SM (1994) Multiple pathway signal trabsduction by the camp-dependent protein kinase, FASEB J. 8: 1227-1236. Berridge MJ (1993) Inositol triphosphate and calcium signaling. Nature 361: 315-325. Birnbaumer L et al. (1990) Receptor - effector coupling by G proteins, BBA 1031: 163-224. Freissmith M et al. (1989) G proteins control diverse pathways of transmembrane signaling. FASEB J. 3: 2125-2131. II. Molekulární podstata dráždivosti nervového a svalového systému a smyslových elementů 1. Pole a potenciál. Vznik klidových a akčních potenciálů, vedení vzruchu nervovými vlákny Rybová, Janáček kap. 4 Elektrické jevy na membránách str. 25-41. Vyklický L. Vyskočil F. Molekulární podstata dráždivosti nervového systému. Skripta PřF UK 1993. 2. Napěťové a chemicky řízené iontové kanály, iontové kanály řízené G proteiny, faktory ovlivňující selektivní propustnost otevřených iontových kanálů. Vyklický L. Vyskočil F. Molekulární podstata dráždivosti nervového systému. Skripta PřF UK 1993. 3. Přenos informace na synapsích: synaptické mediátory, jejich syntéza, skladování, uvolňování a inaktivace. Ionotropní a metabotropní synaptické receptory a mechanismus jejich působení. Excitační a inhibiční postsynaptické potenciály. Ganong kap. 4 - Synaptický přenos, mediátory a receptors, str. 67-93. Vyklický L. Vyskočil F. Molekulární podstata dráždivosti nervového systému. Skripta PřF UK 1993. 4. Nervosvalové spojení, molekulární mechanismus kontrakce a jeho regulace. Rozdíl hladkého a příčně pruhovaného svalu. Guyton ch. 6 - Contraction of skeletal muscle pp. 67-77, ch. 7 Excitation of skeletal muscle contraction, neuromuscular transmission and excitation-contraction coupling pp. 80-86, ch. 8 Contraction and excitation of smooth muscle pp 87-96. Schmidt ch. 4 - Muscle pp. 62-81. 5. Úloha oxidu dusnatého v nervovém systému a v hladkém svalu. Sanders KM, Ward SM (1992) Nitric oxide as a mediátor of nonadrenergic noncholinergic neurotransmission, Am. J. Physiol. 262: G379-G392. Bredt DS, Snyder SH (1992) Nitric oxide, a novel neuronal messenger, Neuron 8: 3-11. Vincent SR, Hope BT Neurons that say NO, Trends Neurosci. 15: 108-112. Das S, Kumar KN (1995) Nitric oxide: its identity and role in blood pressure control, Life Sci. 57: 1547-1556, Schulz R, Triggle CR (1994) Role of NO in vascular smooth muscle and cardiac muscle function, Trends Pharmacol. Sci. 15: 255-259. III. Motorické integrativní a senzorické funkce nervového systému 1. Nervová řízení volní a mimovolní hybnosti (senzory motorických funkcí, motorický 7

systém mozku, bazální ganglia, mozeček). Schmidt ch. 9 - The somatoviscelar sensory system pp. 196-222, ch. 5. - Motor systems pp. 82-122. 2. Integrační funkce CNS (motivace a emoce: modulační systémy - retikulární formace, vigilita a pozornost: paměť a učení. Schmidt ch. 6 - Integrative functions of the central nervous system pp. 124-165. 3. Senzorické systémy a bolest - mechanismy transdukce v senzorických orgánech, senzorické systémy v CNS. Ganong kap. 5 - Vznik impulsů ve smyslových orgánech str. 94-99, kap. 7 - Kožní, hluboké a viscerální čití str. 109-119, kap. 8 - Zrak str. 120-138, kap. 9 - Sluch a rovnováha str. 139-150, kap. 10 - Čich a chuť str. 151-157. IV. Humorální regulace 1. Principy účinku hormonů - hormonální regulace genové exprese, hormonální signalizace přes membránové receptory a druzí poslové, cytosolární a nukleární receptory, endokrinní a parakrinní funkce. Alberts et al. ch. 12 - Cell Signaling, pp 682-724. 2. Přehled základních hormonů a mechanismy jejich tvorby, vylučování a účinků v cílových tkáních. Ganong - kapitoly týkající se hormonů str. 264-392. V. Bioenergetika a metabolismus 1. Zdroje energie pro zabezpečení buněčných funkcí. Zpracování substrátů enzymovými komplexy cytosolárních a mitochondriálních dehydrogenáz. Voet, Voetová kap. 16 - Glykolýza str. 469-511, kap. 17 - Metabolismus glykogenu str. 512-537, kap. 23 - Metabolismus lipidů str. 692-759, kap. 25 - Energetický metabolismus: integrace a orgánová specializace str. 816-826. 2. Úloha ATP jako univerzálního energetického donoru pro buněčné endergonické procesy. Podíl aerobní a anaerobní produkce ATP. viz bod V/1 3. Aerobní tvorba ATP, mitochondrie a mechanismus oxidativní fosforylace. Voet, Voetová kap. 19 - Citrátový cyklus str. 564-589, kap. 20 - Transport elektronů a oxidativní fosforylace str. 590-656. 4. Mechanismus využití energie. Zabezpečení tepelné homeostázy organismus. Termogenetická funkce hnědé tukové tkáně a kosterního svalu. Horečka. Schmidt ch. 25 - Thermal balance and the regulation of body temperature pp. 624-644. 5. Metabolismus cukrů, tuků a bílkovin. Trávení, zažívání, funkce jater. Ganong kap. 25 - Trávení a vstřebávání str. 393-402, Schmidt ch. 29 - Functions of the alimentary canal pp. 693-734, Voet, Voetová kap. 16 - Glykolýza str. 469-511, kap. 23 - Metabolismus lipidů str. 692-759, kap. 24 - Metabolismus aminokyselin str. 760-815. 8

VI. Molekulární podstata přenosu látek přes epitely 1. Principy usměrněného toku látek přes epitel, transcelulární a paracelulární transport, apikální a bazolaterální buněčná membrána. Schmidt ch. 29 - Functions of the alimentary canal pp. 693-734. Kinne RKH (1991) Selectivity and direction: plasma membranes in renal transport, Am. J. Physiol. 260: F153-F162. Handler JS (1989) Overview of epithelial polarity, Ann. Rev. Physiol. 51: 729-740. Wade JB (1986) Role of membrane fusion in hormonal regulation of epithelial transport, Ann. Rev. Physiol. 48: 213-223. 2. Mechanismy absorpce elektrolytů, neelektrolytů a vody ve střevu a v tubulech ledvin. Mechanismy sekrece vody a iontů ve střevním epitelu. Schmidt ch. 29 - Functions of the alimentary canal pp. 693-734. Powell DW Intestinal water and electrolyte transport. In: Physiology of the Gastrointestinal Tract, LR Johnson (Ed.). Raven Press 1987, pp. 1267-1305. Powell DW Ion and water transport in the intestine In: Membrane Transport Process in Organized Systems, TE Andreoli et al. (Eds), Plenum 1986, pp. 175-212. Aronson PS (1989) The renal proximal tubule. Ann. Rev. Physiol. 51: 419-441. Stoner LC (1985) The movement of solutes and water across the vertebrate distal nephron. Renal Physiol. 8: 237-248. Greger R (1988) Chloride transport in thick ascending limb, distal convolution, and collection duct. Ann. Rev. Physiol. 50: 111-122, Steinmetz PR Cellular organization of urinary acidification Am. J. Physiol. 251: F173-F187. Tripathi S, Boulpaed EL Mechanisms of water transport by epithelial cells Q. J. Exp. Physiol. 74: 385-417. 3. Regulace epiteliálního transportu na úrovni buňky a celého organismu. viz bod 6/2. Schlatter E (1989) Antidiuretic hormone regulation of electrolyte transport in the distal nephron, Renal Physiol. Biochem. 12: 65-84. 4. Osmosa a difuze Rybová, Janáček kap. 3 - Prostá a zprostředkovaná difuze str. 14-24, membránami str. 42-53. kap. 5 - Transport vody 5. Principy buněčné osmoregulace Eveloff JL, Warnock DG (1987) Activation of ion transport systems during cell volume regulation. Am. J. Physiol. 252: F1-F10, Macknight ADC (1988) Principles of cell volume regulation. Renal Physiol. Biochem. 11: 114-141. Reuss L (1988) Cell volume regulation in nonrenal epithelia. Renal Physiol. Biochem. 11: 187-201. 6. Výměna plynů v plicích a tkáních. Jejich transport krví. Guyton ch. 39 - Physical principles of gaseous exchange, diffusion of oxygen and carbon dioxide through the respiratory membrane pp. 422-432, ch. 40 - Transport of oxygen and carbon dioxide in the blood and body fluids pp. 433-443. VII. Cirkulace a objemová homeostáza 1. Srdce - struktura a činnost, vlastnosti srdečního svalu, srdeční cyklus a elektrická activita Guyton ch. 9 - Heart muscle, the heart as a pump, ch. 10 - Rhytmic excitation of the heart, pp. 98-117, ch.20 Cardiac output, venous return and their regulation pp. 221-233. 2. Molekulární podstata funkce srdečního svalu, automacie, humorální a nervová regulace srdeční činnosti. 9

Katz ch. 8 - Mechanism ans control of cardiac contractile process, pp. 178-195, ch. 10 - Excitation-contraction coupling. Calcium and other ion fluxes across the plasma membrane, pp. 219-242, ch. 11 - Excitation-concentration coupling. Calcium fluxes across the sarcoplasmic reticulum and mitochondria, pp. 243-273, ch. 14 - Regulation of myocardial contractility, pp. 319-350. ch. 19 - The cardiac action potential, pp. 438-471. 3. Funkce vaskulárního systému - cévní řečiště a vlastnosti cévní stěny, dynamika krevního oběhu, nervová a humorální regulace krevního tlaku. Guyton ch. 15 - Vascular distensibilityand function of the arterial and venous fluid exchange, pp. 159-169, ch. 16 - The microcirculation and the lymphatic system: Capillary fluid exchange, interstitial fluid, and lymph flow, pp. 170-174, ch. 17 - Local control of blood flow by the tissue and humoral regulation, pp. 194-204, ch. 18 - Nervous regulation of the circulation and rapid control of arterial pressure, pp. 205-220. 4. Endotel a hladký sval cévní - nolekulární podstata funkce hladkého svalu, regulace tonu cévního hladkého svalu (vliv hormonů, mediátorů, receptory. fosfatidyl-inositoly, vápník, kontraktilní aparát a jeho regulace). Úloha endotelu v regulaci cévního tonu. Flavahan NA, Vanhoutte PM (1095) Endothelial cell signaling and endothelial dysfunction. Am. J. Hypertens 8 (part 2): 28S-41S. Mombouli JV, Vanhoutte PM (1995) Endothelium-derived hyperpolarizing factor(s) and the potentiation of kinins by concerting enzyme inhibitors Am. J. Hypertens 8 (part 2): 19-27S. Luscher TF (1994) The endothelium in hypertension: bystander, target or mediators J. Hypertens 12 (Suppl. 10): S105-S116. Články ze symposia "Vascular neuroeffector mechanisms. Can. J. Physiol. Pharmacol. 73: 521-584 (1995). 5. Funkce ledvin při udržování krevního tlaku, složení tělesných tekutin a acidobazické rovnováhy. Tvorba hypertonické moče. Guyton ch. 19 - Dominant role of the kidney in long term regulation of arterial pressure and in hypertension pp. 205-220, ch. 28 - Renal and associated mechanisms for controlling extracellular fluid osmolality and sodium concentration pp. 308-319, ch. 29 - Renal regulation of blood volume and extracellular fluid volume. Excretion of urea, potassium and other substances pp. 320-329. 6. Řízení objemu a složení tělesných tekutin (izotonie, stálý objem a iontové složení extracelulárních tekutin, acidobazická rovnováha). Schmidt ch. 31 - Water and electrolyte balance pp. 763-772. Guyton ch. 30 - Regulation of acid base balance pp. 330-343. Návrh témat disertačních prací Renální mechanismus hypertenze u Ren-2 transgenních hypertenzních potkanů. - Dr. Červenka Regulace uvolňování synaptických mediátorů z nervových zakončení. Patogenetické mechanismy Alzheimerovy choroby. - Dr. Doležal. Energetické zabezpečení obnovy jaterní tkáně po částečné hepatektomii a mechanismus působení hepatotoxických látek na energetický metabolismus. Využití fluorescenčních technik pro hodnocení tvorby kyslíkových radikálů. Hodnocení energetického metabolismu buněk při indukci apoptosy. Diagnostika vrozených poruch energetického metabolismu. Hodnocení metabolismu adipocytů obesních živočichů. - Dr. Drahota Animální modely epilepsie. Korelace poruch chování a paměti s EEG aktivitou a morfologickými změnami v mozku. - Dr. Hliňák Synchronisace biologických hodin nesvětelnými / světelnými podněty. Exprese genů v biologických hodinách po osvětlení. - Prof. Illnerová Význam odpřažení mitochondrií beta buněk pankreatu pro vývoj diabetes mellitus 2.typu. Objasnění úlohy mitochondriálního faktoru CIDEa ve fyziologii, antioxidační obraně, u diabetu 10

2.typu a obezity. Regulace produkce kyslíkových radikálů v buněčném cytosolu a extracelulární matrix pomocí mitochondrií. Interakce superoxidu a dalších reaktivních kyslíkových (dusíkových) radikálů s mitochondriálními odpřahujícími proteiny. - Dr. Ježek Studium nikotinických acetylcholinových receptorů. - Dr. Krůšek Protekce ischemického myokardu:vztah mezi"preconditioningem" a adaptací na chronickou hypoxii. Mechanismy kardioprotektivního účinku chronické hypoxie. Růst srdce při tlakové zátěži v časném postnatálním období. - Prof. Kolář Fyziologie tukové tkáně. - Dr. Kopecký Regulace triglyceridémie a aktivita lipoproteinové lipázy. - Dr. Kovář Determinace odpovědi koncentrace lipoproteinů na změnu diety. Hledání genetických lokusů spojených se vznikem hypertense. Úloha lipidů v regulaci krevního tlaku. Věkový faktor v solné hypertensi. - Dr. Kuneš Funkční a morfologická plasticita synapsí za různých funkčních a patologických stavů centrálního nervového systému. Funkčně-morfologická analýzy změn v neokortexu a hippocampu navozených hypoxií. Možnosti ovlivnění apoptózy v nervové tkáni. - Prof. Langmeier Detekce myofibrilární kreatinkinasy z krysího m.psoas. Rekonstrukce myofibrilární kreatinkinasy pomocí RTG difrakce. Manipulace s myofibrilární kreatinkinasou v obnaženém svalovém vlákně. - Prof. Mejsnar Charakteristika změn v pojivových bílkovinách při plicní hypertensi. Modifikace bílkovinných substrátů vlivem oxidativního stresu. Uplatnění spřažených technik (LC-MS) pro detekci fysiologicky významných depot v organismu. - Ing. Mikšík Metabolismus membránových lipidů v srdečním svalu. - Doc. RNDr. Olga Nováková, CSc. Mechanismus přenosu signálu neuropeptidů v epifýze laboratorního potkana. Úloha neuropeptidů v regulaci syntézy melatoninu v epifýze. Působení melatoninu na mechanismus signálního přenosu gonadotropních buněk hypofýzy. - Doc. Novotná Buněčná regulace transportu sodných iontůl ve střevním epitelu (epiteliální sodíkový kanál, Na- H antiport). Humorální a neurální regulace chloridové sekrece ve střevním epitelu (chloridový kanál) a vzájemná interakce s imunitním systémem. Metabolismus kortikosteroidů v epitelu a jeho vztah k mineralokortikoidní a glukokortikoidní regulaci fysiologických funkcí, - Doc. Pácha Úloha glutamátových receptorů při přenosu bolesti na míšní úrovni. Míšní mechanismy patologických bolestivých stavů. Buněčné mechanismy hyperalgesivních stavů. - Dr. Paleček Kontraktilní a kolagenní proteiny srdečního svalu. Vliv ACE inbhibitorů na kvalitativní a kvantitativní změny srdečního kolagenu. Biochemická remodelaee hypoxického myokardu. - Prof. Pelouch Adaptace tukového metabolismu na různé modely infrekventního krmení (stabilita změn po různé době adaptace. - Prof. Petrásek Imunocytochemická determinace diferenciace typů svalových vláken po transplantaci svalu a analýza vlivu genetických, nervových a hormonálních faktorů na expresi specifického fenotypu svalových vláken. Stereologické metody analýzy svalových vláken. - Dr. Soukup Aktivita acetylcholinesterasy v krvi a v červených krvinkách u pacientů s AD. Změny v homeostase vápníku v průběhu stárnutí a u pacientů s AD. Patofysiologické působení iontů fluoru a hliníku v etiologii AD.Receptory pro IP3 v krevních elementech u pacientů s AD. Změny v organisaci cytoskeletu v leukocytech u pacientů s AD. Vliv aluminfluoridových komplexů na organizaci cytoskeletálních proteinů. - Prof. Strunecká Synchronisace biologických hodin nesvětelnými podněty. Synchonisace biologických hodin světelnými podněty. Exprese genů v biologických hodinách po osvětlení. - Dr. Sumová Úloha dlouhé a krátké varianty Gs alfa proteinu v regulaci hnědé tukové tkáně. Molekulární mechanismus beta1- a beta3-adrenergní stimulace hnědé tukové tkáně. Úloha trimerních GTPvazebných proteinů v desensibilisaci hormonálního účinku. Funkční význam internalisace a recyklování GPRC (receptorů spřažených a G proteiny). - Doc. Svoboda Principy regulace energetického metabolismu kosterního svalu. Aktivita kreatinkinázy 11

asociované s myofibrilami. - Doc. Štefl... Buněčné mechanismy synchronisace biologických hodin u savců. Účinky melatoninu na reprodukční funkce a jejich mechanismus. Přenos melatoninového signálu v nervových a sekrečních buňkách. - Dr. Vaněček Vliv chladové adaptace na aktivitu sympatoadrenálního systému a rozvoj netřesové termogenese u člověka. Vliv omezené aktivace sympatiku alfa a beta blokátory na termoregulační a hormonální odpověď při akutní exposici chladu u člověka. - Doc. Vybíral Buněčné a molekulární mechanismy nocicepce na modelu isolovaných sensorických neuronů potkana v tkáňové kultuře. - Dr. Vyklický, Sen. Elektrofysiologické studium molekulárních mechanismů aktivace glutamátových receptoriontových kanálů včetně modulace jejich aktivity druhými posly a farmakologickými látkami. (Užití techniky patch clamp pro snímání proudových odpovědí z kultivovaných hipokampálních neuronů.) Charakterisace vlastností glutamátových receptorů a excitačního synaptického přenosu mezi neurony v míšních řízcích. (Užití techniky patch clamp pro snímání excitačních postsynaptických proudů z interneuronů a motoneuronů v akutně připravených řízcích z krysí míchy. - Dr.Vyklický, Jr. Oxid dusnatý a nervosvalová synapse - mají se rádi? (intracellulární snímání synaptických a akčních potenciálů). Molekulární průkaz nekvantového výlevu neuropřenašeče na nervosvalovém spojení myši (patch clamp). Vlastnosti exprimovaného acetylcholinového receptoru po místní mutaci podjednotek (patch-clamp, spektrofluorometrie). -Prof. Vyskočil Mechanismus vzniku intracelulárních vápníkových oscilací v neonatálních hypofyzárních buňkách. Denní rytmus GABAA receptoru v neuronech suprachiasmatického jádra v mozkových řezech. - Dr. Zemková Význam nových nutričních faktorů k diagnostice, patofyziologii a prognóze malnutrice: význam lathosterolu a myostatinu. Význam malých denzních LDL - metabolické, nutriční a humorální aspekty: vztahy k oxidačnímu stresu a složení mastných kyselin plazmatických lipidu. - Prof. Žák 12

Charakteristika studijního předmětu (nebo tématického bloku) Viz příloha níže: Kurzy, přednášky (se všemi požadavky) Název studijního předmětu: Způsob zakončení: ZK Přednášející: Stručná anotace předmětu: (cíle a obsahové zaměření) Odborná literatura: (Seznam vědecké a odborné literatury, která tvoří základ daného předmětu; uvést: autora, název, rok vydání, vydavatele, pořadí, rozsah, ISBN) 13

Příloha: Kurzy, přednášky - všechny bez poplatků BIOENERGETIKA Bioenergetika [B150P27] Zajišťuje: 150 Stav předmětu: vyučován Rozsah v LS: 2/0 Zk [hodiny/týden] Kredity: 3 Platnost: od 2006 Počet míst: neomezen Vyučující: Doc. RNDr. Štefl, CSc. (stefl@natur.cuni.cz) Anotace: Specializační přednáška pro magisterský stupeň oboru fyziologie živočichů (povinně volitelná pro diplomní zaměření fyziologie živočichů a diplomní zaměření neurobiologie). Volitelná přednáška v doktorském studijním programu fyziologie živočichů. Předpokládá se absolvování základních kurzů fyzikální (nebo obecné) chemie, biochemie a buněčné biologie. Stručná osnova předmětu: Energetická podstata buněčné činnosti, její fyzikální a biochemické popisy a hodnocení. Významné buněčné metabolické dráhy. Integrační funkce mnohobuněčného živočišného organismu. Regulace příjmu potravy a výdeje energie. Endokrinní řízení metabolických funkcí. Substrátové cykly a jejich význam u savců. Obezita, metabolismus tukových tkání, termoregulace. Experimentální přístupy ke studiu energetického metabolismu obratlovců. Literatura: Moore W.J.: Fyzikální chemie. SNTL, Praha, 1981. Maršík F., I. Dvořák: Biotermodynamika. 1998, 2. vydání, Academia, Praha, ISBN 80-200-0664-8. F. Ganong: Přehled lékařské fyziologie. 1995, vydání v ČR 1. podle 16. angl. vydání. Nakladatelství a vydavatelství H & H, Jinočany. ISBN 80-85787-36-9. Významné moderní publikace přehledné články. Termín kurzu: po dohodě s přihlášenými studenty (pravděpodobně v první polovině května) aktuálního školního roku. BIOENERGETICS Bioenergetics [B150P27] Guaranteed by: 150 14

State: taught synthesys and hydrolysis of ATP, Summer term: 2/0 Zk [hodiny/týden] Credits: 3 Valid: from 2006 Capacity: unlimited Teacher(s): Štefl, B. Anotation: Specialized lecture on thermodynamic principles, biochemistry and physiology of energetis substances, etc. Obligatory for Mgr. degree of animal physiology or neurobiology. Facultative for the PhD. study program animal physiology. Basic courses from Cell Biology, Biochemistry and Physical Chemistry are presumptive. Syllabus: Potential (definition, mechanical, thermodynamical, electrochemical and redox). Green and red energetic pathways of life. NADH - central elektron carrier in the cell. Calvins (reductive and oxidative) pentose cycle, Krebs cycle. Balance of mass and energy. The first and the second principle of thermodynamics. Free energy / enthalpy ratio, work and heat. Regulation of energy intake and output. Endocrine control of metabolic functions. Substrate cycles and their importance in mammals. Obesity, metabolism of adipose tissues, thermoregulation. Experimental studies of energy metabolism. References: Moore W.J.: Fyzikální chemie. SNTL, Praha, 1981. Maršík F., I. Dvořák: Biotermodynamika. 1998, 2. edition, Academia, Praha, ISBN 80-200-0664-8. F. Ganong: Review of Medical Physiology. 20th edition 2001, Lange Medical Books/Mc Graw-Hill Medical Publishing Division, ISBN 0-8385-8282-6. Important modern publications reviews. Terms of course: After agreement with students in current school year (probably in the first half of May). FYZIOLOGIE EPITELU. TRANSPORT LÁTEK, JEJICH REGULACE A VZTAHY MEZI STRUKTUROU A FUNKCÍ Odborný kurs Oborové rady 06 fyziologie živočichů pro studenty postgraduálního doktorského studia biomedicíny Termín: Zimní nebo letní semestr, přesný termín podle dohovoru Místo konání: Fyziologický ústav AV ČR, Vídeňská 1083, 142 20 Praha 4 Krč, konečná autobusu 193. Učitelé: Doc.RNDr. Jiří Pácha, DrSc. (pacha@biomed.cas.cz) Přednášky seminární formou: 15

1/ Podstata epitelu a metody jeho studia: homeostáza elektrolytů a rovnováha v příjmu a výdeji solutů, srovnání epiteliální buňky s jinými buňkami, funkční organizace epitelu, struktura a funkce těsných spojů, epitely těsné a volné, metody studia epitelu 2/ Principy transportu látek a systematický přehled transportu neelektrolytů a elektrolytů v epitelu: matematické modely transportních procesů a hnací síly transportu, mechanismus spřažení toku solutů a solventu, sekrece a absorpce, mechanismy transportu vody, aminokyselin, cukrů, karboxylových kyselin, fosfátu, Na +, K +, Cl - a Ca 2+, acidobazická rovnováha a transport H + a HCO 3 -, transport lipidů. 3/ Regulace transportu látek: princip regulace na úrovni buňky, orgánu a organismu, neurální a humorální regulace, imunitní systém a regulace transportu látek, regulace buněčného objemu, regulace intracelulárního ph, bioenergetika transportu, korelace mezi strukturou a funkcí, ontogenetické procesy v epitelu. 4/ Transport látek v epitelech jednotlivých orgánů: gastrointestinální trakt a absorpce živin iontů a vody, sekrece žaludečních a střevních šťáv, renální tubuly a reabsorpce primárního filtrátu, tvorba moče a renální acidifikace, dýchací cesty a sekrece surfaktantu, epitely oka a tvorba očních tekutin, slinné a potní žlázy a tvorba slin a potu. 5/ Poruchy transportu látek a vybrané kapitoly ze srovnávací fyziologie epiteliálního transportu: cystická fibrosa, diarrhea, mechanismy působení enterotoxinů, poruchy transportu v ledvinách, poruchy v metabolismu kortikosteroidů. 6/ Srovnávací hlediska mechanismů epiteliálního transportu: Vstřebávání látek v gastrointestinálním traktu přežvýkavců, osmoregulace u ptáků a role kloaky, transport iontů v kůži a močovém měchýři obojživelníků, osmoregulace u ryb a role žaber, transport KCl u hmyzu a funkce malpigických trubic. Epithelial Physiology Membrane transport, its regulation and structure-function relationship 1/ Principles of epithelia and experimental methods: electrolyte homeostasis and the balance between intake of solutes and excreting them; comparison between epithelial and nonepithelial cells; structure of the epithelia; structure and function of tight junctions; leaky and tight epithelia; techniques for studying the epithelial function. 2/ Membrane transport of electrolytes and nonelectrolytes across epithelia: mathematical models of epithelial transport and driving forces of this transport; coupling of solute and solvent fluxes; secretion and absorption; mechanisms of water transport; transport of amino acids, carbohydrates, carboxylic acids, phosphate, sodium, potassium, chloride and calcium; acid base balance and transport of hydrogen ions and bicarbonate; lipid transport. 3/ Control of epithelial transport: principles of this control at the level of the cell, organ and organism; autonomic nervous system; endocrine regulations; immune system and epithelial transport; cell volume regulation; regulation of intracellular ph; bioenergetics of transport; ontogeny of epithelial functions. 4/ Organization of epithelia in gastrointestinal and renal tract, airways, eyes, salivary and sweat glands: absorption of minerals, nutrients and water in gastrointestinal tract; gastric and intestinal secretion; renal tubules and reabsorption of solutes and water; urine concentration and 16

dilution; renal acidification; transport of solutes and water in airways; corneal epithelium and aqueous humor; secretion of saliva and sweat. 5/ Pathophysiology of the epithelium: cystic fibrosis; congenital chloridorrhea; secretory diarrhea and infections with Escherichia coli and Vibrio cholerae; malfunctions of renal transport and metabolism of corticosteroids. 6/ Comparative physiology of epithelial transport: Digestion and absorption in the ruminant gastrointestinal tract; osmoregulation in birds and the role of cloaca; ion transport across amphibian skin and urinary bladder; osmoregulation in fishes and the role of gills; malphigian tubules. CHRONOBIOLOGIE Odborný kurs Oborové rady 06 - Fyziologie živočichů pro studenty postgraduálního doktorského studia biomedicíny Přednášející: Prof. RNDr. Helena Illnerová, DrSc., FgÚ AV ČR (illner@biomed.cas.cz; illner@kav.cas.cz) Termín a místo konání: Přednášky se budou konat každou středu od 21. února 07 v 15.00 h v budově Akademie věd České republiky, Národní 3, Praha 1, míst. č. 123. Chronobiologie je nauka o čase v biologii. Všechny živé organizmy vykazují biologické rytmy ve stovkách proměnných, od exprese genů až po chování. K nejdůležitějším rytmům náleží rytmy cirkadiánní, tj. zhruba denní, které přetrvávají i tehdy, jsou-li organizmy chovány ve stálém prostředí. V kurzu bude věnována pozornost zejména savčímu cirkadiánnímu systému, jeho hierarchii, synchronizaci s vnějším dnem, molekulární podstatě cirkadiánní rytmicity i ontogenetickému a fylogenetickému vývoji této rytmicity. Pozornost bude zaměřena i na souvislost mezi cirkadiánními a ročními rytmy, mezi hodinami cirkadiánními a cyklem buněčného dělení a v neposlední řadě i na cirkadiánní systém člověka a jeho poruchy a rytmy s periodou výrazně delší či kratší než je 24 hodin. CHRONOBIOLOGY Chronobiology studies time in biology. All living organisms exhibit biological rhythms in hundreds of variables, from gene expression to behaviour. The most important are cicadian, i.e. about one day, rhythms, which persit even in a non-periodic environment. Lectures will concentrate mostly on the mammalian circadian system, its hierarchy, entrainment with the 24- hour day, on molecular mechanisms underlying the circadian rhytmicity and on the ontogenetic and phylogenetic development of the rhytmicity. Further, attention will be directed at relationship between circadian and seasonal rhythms, between the circadian clock and the cell division cycle, at biological rhythms with a period significantly shorter or longer than 24 hours and, last but not least, at the human circadian system and its disorders 17

MEMBRÁNOVÉ LIPIDY A BUNĚČNÁ SIGNALIZACE Odborný kurs Oborové rady 06 fyziologie živočichů pro studenty postgraduálního doktorského studia biomedicíny Termín konání: letní semestr r. 2007, každé úterý od 27. 2., Viničná 7, Praha 2, posluchárna bude upřesněna na začátku semestru. Přednášející: Doc. RNDr. Olga Nováková, CSc. (olnov@natur.cuni.cz) katedra fyziologie živočichů a vývojové biologie, Viničná 7, 128 44 Doc. RNDr. František Novák, CSc. katedra biochemie Hlavova 2030, 128 43 Universita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta, Praha 2 Program přednášky: Přednáška je určena pro studenty magisterského a postgraduálního doktorského studia a předpokládá znalosti základního kurzu biochemie. Jejím cílem je detailně demonstrovat fyzikálně chemické vlastnosti lipidů a jejich vztah ke struktuře a funkci buněčných membrán a jejich význam v přenosu signálu v buňce. Jedná se o jednosemestrální cyklus dvouhodinových přednášek v letním semestru, které se zabývají těmito tématy: 1) Fyzikálně chemické vlastnosti lipidů - struktura, lipidový polymorfismus, asymetrická distribuce v membráně, interakce lipid-protein, lipidy a fúze membrán, modely membrány. 2) Biosyntetické dráhy lipidů - topologie v buňce a regulační mechanismy. 3) Úloha lipidů při přenosu signálu v buňce - úloha fosfolipáz, fosfolipidy jako prekursory druhých poslů, kompartmentalizace meziproduktů biosyntézy membránových lipidů. 4) Glycerolipidy s etherovou vazbou a jejich biologicky aktivní druhy - destičky aktivující faktor (PAF) jako regulátor mnoha patofyziologických pochodů (zánět, alergie, anafylaktický šok). 5) Eikosanoidy - struktura, metabolismus a biologická aktivita produktů metabolických drah cyklooxygenázy, lipoxygenázy a epoxygenázy, mechanismus účinku nesteroidních protizánětlivých léčiv. 6) Sfingolipidy - bioaktivní sfingoidní báze, glykosfingolipidy jako modulátory růstu a diferenciace buněk, vrozené metabolické poruchy. 7) Cholesterol - biosyntéza a její regulace, funkce v buněčných membránách, transport v souvislosti s rizikem aterosklerózy a ischemické choroby srdeční. 8) Transport lipidů v buňce - intramembránový, intermembránový (vesikulární a pomocí přenašečových proteinů. 9) Modulace funkce proteinů lipidy - modulace katalytické aktivity a vazebných vlastností proteinů. 10) Trávení, vstřebávání a transport lipidů v plasmě - lipoproteinové komplexy. 11) Poruchy lipidového metabolismu a jejich klinické důsledky - lipidózy, poruchy syntézy plicního surfaktantu 12) Peroxidace lipidů Doporučená literatura: Biochemistry of Lipids, Lipoproteins and Membranes, ed. Vance J. E. 2002, Elsevier, ISBN: 0-444-80303-3 Materiály z přednášky 18

Lecture schedule: MEMBRANE LIPIDS AND CELL SIGNALLING The lecture provides overview of the nomenclature, structure, metabolism and dynamics of membrane lipids. Lipid diversity and distribution, physical properties, membrane lipid asymmetry, model membranes. Phospholipid metabolism. Ether-linked glycerolipids and their bioactive species. Phospholipases. Metabolism of arachidonic acid, cyclooxygenase, lipoxygenase and epoxygenase pathways. Sphingolipids: chemistry, metabolism and modulation of cell function. Generation and attenuation of lipid second messengers in intracellular signalling. Cholesterol biosynthesis and regulation, cholesterol and clinical pathology. Intracellular transport and cell traffic of lipids. glycosyl-phosphatidylinositol-anchored Lipidprotein interactions. Lipid-tagged proteins (acylation, isoprenylation, proteins). Lipids and free radicals. physics The knowledge of fundamental biochemistry and is expected. References: Biochemistry of Lipids, Lipoproteins and Membranes, ed. Vance J. E. 2002, Elsevier, ISBN: 0-444-80303-3 MOLEKULÁRNÍ FARMAKOLOGIE Přednášky a praktická cvičení pro posluchače 4 ročníku Přírodovědecké fakulty UK a Výukový kurs PGS Zimní semestr 2006, 20. 11 až 1. 12. 2006 Sraz 20. 11. v 9.15-9.30, vstupní vestibul Viničná 7 pod Einsteinem ; opozdilci rovnou do velké posluchárny v podkroví nad 2 patrem Laboratoř molekulární farmakologie, 1 patro, Viničná 7, 120 00, Přírodovědecká fakulta UK a Oddělení biochemie membránových receptorů, Fyziologický ústavu AV ČR, 1 patro, Videňská 1083, 142 20 Praha 4 (konečná autobusu 193, spojení na stanici metra Budějovická) Praktická cvičení vždy konec listopadu a začátek prosince bude upřesněno na každý semestr Přednášky Doc. RNDr Petr Svoboda, DrSc (svobodap@biomed.cas.cz) Historický vývoj pojmu hormonální receptor (John N. Langley a Paul Ehrlich), objev camp a adenylylcyklázy (Earl Sutherland a spol.), trimerní G proteiny (Martin Rodbell a Alfred Gilman, Nobelova cena za Fyziologii a lékařství 1994), klasifikace receptorů, klasifikace membránových receptorů, charakterizace membránových receptorů s pomocí vazebných studií s radioligandy = kritéria Pedra Cuatrecacasse pro rozlišení specifické vazby na receptor od nespecifické vazby (afinita, saturabilita, kompetice, specifita a stereo-specifita; agonisté, antagonisté, parciální agonisté, inversní agonisté, alosterické ligandy, vnitřní afinita receptoru, tj. schopnost přenosu signálu do nitra buňky, 19

-trimerní G proteiny, cyklus výměny GDP-GTP, základní třídy G proteinů, -efektory = adenylylcyklázy, fosfolipásy C, fosfolipásy A2, fosfolipásy D a další -přenos informace do nitra buňky camp, fosfodiesteráza, cgmp, kyselina arachidonová. Obecný úvod do problematiky s reminiscencemi do chemie a fyziky. RNDr Lenka Bouřová, PhD, Fyziologický ústav AV ČR Matematické hodnocení vazebných studií membránových receptorů I (specifické a nespecifické radioligandy, oddělení vázané a volné radioaktivity, stanoveni radioaktivity metodou kapalné scintigrafie, filtry, scintillační kapaliny, specifická a nespecifická vazebná místa, disociační konstanta - Kd, maximální vazebná kapacita - Bmax, kompetiční vazebné studie, hodnoty EC50, výpočet Kd z hodnot EC50, výpočet Kd z poměru mezi rychlostní konstantou asociace a disociace, hodnocení vazebných studií s pomocí programu GraphPad. RNDr Lucie Hejnová, PhD, Přírodovědecká fakulta UK Matematické hodnocení vazebných studií membránových receptorů II (navazující přednáška) RNDr Jiří Novotný, CSc, Fyziologický ústav AV ČR Vápenaté ionty jako sekundární přenašeč, beta-adrenergní receptory a regulace srdečního svalu, trimerní G proteiny a srdeční sval speciálně; stanovení změn v nitrobuněčných koncentracích vápenatých iontů s pomocí fluorescenčních sond. RNDr Vladimír Rudajev, Fyziologický ústav AV ČR Fyziologický význam membránových mikrodomén, adaptorové bílkoviny a regulátory trimerních G proteinů (RGS), vzájemné interakce mezi různými signálními drahami. Pharm Dr Jiří Stohr, Fyziologický ústav AV ČR Matabotropní receptory kyseliny pro kyselinu gama-aminomáselnou (GABA B ), receptory pro opiáty, G proteiny a G-proteiny-mediované signální kaskády v nervové tkáni, vývojové změny v centrálním nervovém systému. RNDr. Ivana Švandová, Přírodovědecká fakulta UK Neuropřenašeče, G-proteiny řízené iontové kanály, receptory=iontové kanály, NO synthasa a NO, adaptorové bílkoviny těchto kaskád, základní elektrofyziologické parametry biologických membrán, klidový a akční potenciál (stručný přehled pro zopakování základní přednášky z fyziologie). RNDr Václav Lisý, CSc, Fyziologický ústav AV ČR Subcellularní frakcionace buněčných homogenátů, frakcionace mozku, frakcionace srdečního svalu, isolace plasmatických membrán, mitochondrií, myelinu, příprava vzorku pro eletron-mikroskopickou kontrolu, stanovení markerových enzymů a bílkovin; stanovení GABAb receptorů a metabotropních receptorů pro glutamát s pomocí radioligandů. Mgr. Dana Durchánková, Přírodovědecká fakulta UK Imunofluorescence, detekce GFP-fusních bílkjovin, 2D elektorforesa a technika DIGE. RNDr Denisa Petráčková, Mgr. Zdena Drastichová, Přírodovědecká fakulta UK Dělení bílkovin s pomocí 2D elektroforesy, barvení stříbrem, detekce s pomocí fluorescence. Mgr. Pavel Ostašov, Přírodovědecká fakulta UK Membránové mikrodomény (lipidické rafty, caveolae) v pohledu konfokální fluorescenční mikroskopie Praktická cvičení Receptory Konkrétní příklady stanovení receptorů s pomocí specifických radioligandů 20