Sylabus přednášek z BIOLOGIE A GENETIKY

1. Úvod do studia biologie. Obecná, molekulární a buněčná biologie. Podstata života, obecné charakteristiky a organizovanost živých soustav, hierarchické systémy. Dějiny biologie, J.E. Purkyně. Biologie na počátku 21. století, vývojové trendy.
2. Buněčná teorie, buňka jako systém, tok látek, energie, informace. Buňky prokaryotní a eukaryotní. Buněčné struktury. Evoluce eukaryontních buněk (endosymbiotická teorie). Nebuněčné formy života.
3. Chemické složení živých soustav. Hypotézy o vzniku života a buňky, replikativní ribozymový hypercyklus. Období oxidu uhličitého, metanu, kyslíku. Prvkové a látkové složení bioplazmy, voda, biopolymery (proteiny, nukleové kyseliny, polysacharidy, lipidy). Proteomika.
4. Energie, katalýza, biosyntéza. Získávání energie buňkou, fotosyntéza, respirace. Aktivované nosičové molekuly. Katabolismus. Princip získávání energie v mitochondriích a chloroplastech, chemiosmostická spřažení.
5. Paměťový systém buňky, genetická informace. Gen strukturní, geny pro rRNA, tRNA, negenové oblasti DNA. Genom, genofory, plazmidy, chromozomy eukaryotické, prokyryotické (mitochondriální, chloroplastové, jaderné). Exprese genetické informace. Transkripce, translace. Posttranskripční úpravy.
6. Posttranslační modifikace proteinů. Ubikvitinace. Regulace genové exprese. RNA-silencing, siRNA. Replikace genetické informace. Oprava chyb na DNA. Transpozice, transpozony, (prokaryota, eukaryota - retroelementy), repetitivní DNA.
7. Metody molekulární biologie: izolace DNA; enyzmy v molekulární biologii; amplifikace úseků DNA pomocí PCR – princip a využití; restrikční analýzy. Separační metody: gelová elektroforéza. Sekvenování – princip a aplikace. Základní metody analýzy proteomu.
8. Membránový systém buňky. Lipidová dvojná vrstva. Syntéza membrán. Membránové proteiny. Zesílení plazmatické membrány. Vnější ochrana buněk. Přenos látek přes membrány. Pasivní transport, aktivní transport. Transportní membránové proteiny. Vnitrobuněčné oddíly a vezikulární transport. Endocytóza, pinocytóza, fagocytóza. Lyzosomy
9. Cytoskeletální princip buňky. Cytoskelet. Střední (intermediární) filamenta. Mikrotubuly. Centrosom. Aktinová vlákna. Molekulové motory (kinesiny, dyneiny, myosiny). Pohyb buněk závislý na aktinu, svalové stahy. Cytoskelet u bakterií.
10. Buněčná signalizace. Formy signálu. Typy extracelulárních signálů (hormony, cytokiny, neurotransmitery). Vnitrobuněčná signální kaskáda (obecně). Typy receptorů na povrchu buňky a intracelulární signální dráhy. Receptory spojené s G-proteiny, receptory spojené s enzymy. Ras protein.
11. Buněčný cyklus. Fáze buněčného cyklu. Mitoza, meioza, cytokineze. Regulace buněčného cyklu. Cykliny, cyklin-dependentní kinázy. Zastavení buněčného cyklu, buněčné stárnutí. Regulace počtu buněk v mnohobuněčném organismu. Typy programované buněčné smrti. Apoptóza, nekróza buňky. Diferenciace buněk, genová regulace ontogeneze.
12. Využití molekulární biologie v praxi na příkladu - antibiotika, mechanismy účinku a rezistence bakterií proti těmto účinkům. Antibiotika působící na buněčnou stěnu, antibiotika inhibující syntézu prekurzorů RNA/DNA, inhibice syntézy RNA/DNA, inhibice proteosyntézy, narušení funkce plazmatické membrány. Mechanismy antibiotické rezistence. Horizontální přenos genetické informace u bakterií.

Sylabus cvičení z Biologie a genetika