Laboratoř růstových regulátorů
Univerzita Palackého v Olomouci Molekulární a buněčná biologie LRR(SZZ1E)
R. Simerský, V. Kryštof, A. Pěnčík, M. Fellner (vyučuje KBBG – P. Nádvorník, P. Illés)
1) Buňka (prokaryotní, eukaryotní), chemické složení buňky.
2) Buněčný metabolismus a energetika.
3) Chemiosmotické spřažení, mitochondrie.
4) Struktura a konformace proteinů. Aktivace enzymů. Biokatalýza.
5) Degradace proteinů v buňce.
6) Biomembrány, jejich struktura a funkce.
7) Membránové protein a receptory, membránový transport.
8) Syntéza, třídění a transport proteinů v buňce.
9) Buněčné organely a jejich funkce.
10) Organizace, dynamika a funkce cytoskeletu.
11) Buněčné dělení – typy a charakteristika. Regulace buněčného cyklu. Varianty.
12) Typy komunikace mezi buňkami.
13) Chloroplast a mitochondrie. Jejich struktura, funkce a DNA.
14) Typy a průběh buněčné smrti.
15) Růstové a mitogenní faktory a jejich receptory. Vnitrobuněčná signalizace a signální
kaskády.
16) Jaderné receptory. Struktura, funkce, mechanismus aktivace.
17) Diferenciace buněk a vývoj organismu.
18) Proteinotvorné aminokyseliny, struktura a funkce proteinů, sorting proteinů.
19) DNA: složení, struktura, funkce, typy.
20) RNA: složení, struktura, typy, funkce.
21) Struktura a klasifikace eukaryotní DNA. Chromozom, genom, genofond. Porovnání
prokaryotního a eukaryotního genomu.
22) Centrální dogma molekulární molekulární biologie. Genetický kód. Tok genetické
informace
23) Jednoduché a složené geny, charakteristika složených genů, sestřih.
24) Replikace u prokaryot, prokaryotní DNA polymerázy.
25) Příčiny variability proměnlivosti organizmů, spontánní a indukované mutace. Klasifikace
a molekulární mechanismy mutací.
26) Replikace u eukaryot. Iniciace, průběh, terminace. Eukaryotní DNA polymerázy,
telomeráza.
27) Význam a molekulární mechanismus homologní rekombinace, crossing-overu a genové
konverze.
28) Reparační mechanismy mutací na molekulární úrovni.
29) Transkripce a regulace genové exprese u prokaryot.
30) Transkripce a regulace genové exprese u eukaryot. Dynamika chromatinu a histonový
kód.
31) Posttranskripční úpravy hnRNA. Význam a mechanismus sestřihu a auto sestřihu.
32) Translace a její regulace na molekulární úrovni, kolísání bází.
33) Charakterizace RNA účastnících se translace. Geny kódující rRNA a tRNA, jejich
transkripce a úprava.
34) Posttranskripční a transkripční umlčování genů, princip a molekulární mechanismus.
35) Klasifikace a význam transpozónů prokaryotních a eukaryotních. Molekulární
mechanismus transpozice a retropozice.
Experimentální biologie rostlin (SZZ2R)
M. Fellner, O. Novák, K. Doležal, V. Nožková, O. Plíhal, M. Karády (vyučuje M. Fellner, V. Nožková, M. Karády, O. Plíhal, J. Balarynová)
Základy fotomorfogeneze rostlin
1) Vysvětlete proces fotomorfogeneze rostlin. Kterými vlnovými délkami jsou základní
fotomorfogenické procesy indukovány. Popište základní rostlinné fotoreceptory.
2) Charakterizujte jednotlivé odpovědi rostlin indukované modrým a červeným světlem a
vysvětlete jejich princip.
3) Vysvětlete základní principy přenosu signálu červeného a modrého světla.
4) Popište základní elementy regulace genové exprese vlivem červeného světla.
5) Popište a vysvětlete odlišné růstové reakce hypokotylů, listů a kořenů ke světlu.
Gazometrické metody
6) Vysvětlete princip gazometrické detekce. Detekované molekuly. Popis IRGA, konzole,
měřící hlavy a světelných zdrojů (spektra), jejich charakteristika a funkce. Typy a funkce
měřících komůrek (včetně LCF komůrky).
7) Uveďte a vysvětlete vztahy pro nejméně 4 základní parametry měřené gazometrickým
systémem. Definuj světelnou křivku fotosyntézy. Nakresli ji a popiš. Vysvětli parametry RD,
LCP, Φ, Amax, Ik. Vysvětli rozdílné světelné křivky u slunných a stinných listů.
8) Definujte CO2 křivku fotosyntézy. Nakreslete ji a popište. Vysvětlete stomatální a
mezofylovou limitaci a limitace v závislosti na vzrůstající koncentraci ci. Vysvětlete rozdílné
CO2 křivky u C3 a C4 rostlin.
Základy fluorescence chlorofylu in vivo
9) Fotosynteticky aktivní záření. Excitační a emisní spektra fluorescence chlorofylu a.
Objasněte význam měření fluorescence chlorofylu a při studiu fotosyntézy. Vysvětlete vztah
mezi fotochemií a emisí fluorescence ve fotosyntetizujícím listu („Energy partitioning“).
10) Velmi rychlá fluorescenční indukce. Nakreslete a interpretujte jednotlivé fáze OJIP křivky.
Vlna K. Efekt DCMU.
11) Pomalá fluorescenční indukce. Nakreslete a popište základní fáze zhášení fluorescence
chlorofylu. Saturační pulzy, fotochemické a nefotochemické zhášení fluorescence
chlorofylu.
12) Vysvětlete metodu pulzní amplitudové modulace (PAM)a fluorescenční zobrazovací
techniku. Uveďte a vysvětlete vztahy pro základní (nejméně 4) parametry fluorescence
chlorofylu.
13) Detekce elektrických signálů v rostlinách. Charakterizujte extracelulární, intracelulární
elektrody, „aphid“ techniku, metodu terčíkového zámku, vibrační sondy, multielektrodové
technologie, optogenetiku.
14) Vysvětlete mechanizmus vzniku elektrického signálu v rostlinách. Toky příslušných iontů
příslušnými kanály a pumpami v membráně. Nernstův potenciál. Základní typy elektrických
signálů a jejich srovnání.
15) Uveďte fyziologické účinky elektrických signálů v rostlinách. Pohyby listů (Mimosa) a
zavření pasti (Dionaea). Elektrické signály a ROS, rostlinné hormony, fotosyntéza,
stomata a genová exprese.
Základní metody stanovení obsahu jednoduchých látek v biologickém materiálu
16) Uveďte základní přístroje, popis jejich principu a detekční metody pro kvantifikaci
nízkomolekulárních látek vyskytujících se v malých koncentracích v rostlinách.
17) Uveďte příklady nízkomolekulárních signálních a jiných látek přítomných v rostlinách,
popište stručně jejich funkci. Uveďte vztah jejich struktury a koncentrace k metodám
jejich detekce, uveďte konkrétní příklady. Popište metody extrakce a detekce etylénu
jako plynné látky.
18) Rostlinné hormony a jejich kvantifikace. Stručně popište funkci a strukturu fytohormonů a
vztah jejich struktury a množství v rostlinách k metodám jejich analýzy. Jaká je jejich
kvantita v rostlinách a konkrétní metody pro jejich měření.
19) Vývoj metody pro analýzu látek pomocí LC-MS/MS. Co je standard a značený standard,
jejich nutná kvantita a kvalita, odkud je získáváme. Popište co je citlivost metody,
příklady derivatizace, proč ji používáme a jak probíhá vyhodnocení postupu a
kvantifikace při využití standardů pro tvorbu LC-MS/MS metody.
20) Příprava rostlinného vzorku pro analýzu LC-MS/MS. Jaké jsou specifika rostliny jako
materiálu pro chromatografii, jak je extrahujeme – postupy a vhodné činidla, typy
extrakčních činidel, způsoby a průběh extrakce (SPE a jiné), přidávání standardů a
vyhodnocení.
Základy fluorescenční a elektronové mikroskopie, základy klonování a genového inženýrství, metody kvantifikace genové exprese
21) Na jakém principu funguje GATEWAY systém klonování a jaké jsou jeho výhody?
Popište klonovací strategii (návrh primerů, tvorba „Entry klonu“ atd.).
22) Jaké jsou rozdíly mezi standardní fluorescenční mikroskopií a laserovou skenovací
konfokální mikroskopií a jaké výhody konfokální mikroskopie nabízí?
23) Co je GFP, jaké jsou jeho hlavní vlastnosti a k čemu se v buněčné biologii používá?
Navrhněte klonovací strategii pro značení cílového proteinu a popište princip tzv.
kolokalizační analýzy.
24) Vysvětlete, na čem je založena metoda imunofluorescenčního značení a popište
základní kroky běžného protokolu.
25) Jak se liší metody transgenoze rostlin od transgenoze živočišných buněk? Na čem je
založena metoda agroinfiltrace?
Kvantitativní PCR (qPCR) a elektroforetické metody
26) Popište princip kvantitativní PCR a vysvětlete rozdíl mezi relativní a absolutní kvantifikací.
Jak stanovíte účinnost primerů (reakce)?
27) Uveďte metody pro detekci množství DNA v průběhu kvantitativní PCR. Co je to referenční
gen a gen zájmu? Vysvětlete rozdíl mezi nimi.
28) Popište obecný princip elektroforézy. Na čem závisí rychlost migrace proteinů/DNA při
elektroforéze?
29) Jaké nejčastější typy gelů používáme při elektroforéze? Uveďte způsoby vizualizace
proteinů a DNA na gelu po elektroforéze.
Obecná a vývojová biologie (SZZ3E)
B. Vyskot, R. Simerský, V. Hudzieczek, A. Pěnčík (vyučuje B. Vyskot, V. Hudzieczek)
1) Obecná charakteristika živých soustav, chemické složení živých organismů. Obecné
vlastnosti organismů, hierarchická organizace organismů, úroveň intramolekulární,
molekulární, nadmolekulární, podbuněčná, buněčná, tkáňová, orgánová, mezi organismy.
Anorganické látky, organické látky – charakteristika, význam, příklady biologicky aktivních
molekul a makromolekul.
2) Voda a její význam pro živé systémy – fyzikálně-chemické vlastnosti, funkce.
3) Nebuněčné formy živých soustav.
4) Srovnání strukturních a fyziologických vlastností buněk prokaryot a eukaryot.
Struktura buňky rostlinné a živočišné – organely, membrány.
5) Rostlinná pletiva: pletiva pravá a nepravá, pletiva dělivá a trvalá, pletiva podle funkce,
systémy pletiv.
6) Systém pletiv krycích (SPK): SPK v primární stavbě (kořen, stonek, list), SPK v
sekundární stavbě (kořen, stonek). Systém pletiv základních (SPZ): SPZ podle umístění,
SPZ podle funkce.
7) Systém pletiv vodivých (SPV): SPV v primární stavbě, SPV v sekundární stavbě
(druhotné tloustnutí). Transport vody a asimilátů v rostlině – základní mechanismy.
8) Rostlinné orgány vegetativní: kořen, stonek (dtto), list (dtto) – vnější stavba, vnitřní
stavba, metamorfózy, význam.
9) Rostlinné orgány generativní: květy a květenství, plody a plodenství, semena.
10) Živočišné tkáně: tkáně epitelové, pojivové, svalové, smyslové a nervové. Základní
charakteristika a funkce.
11) Tkáně epitelové – charakteristika a funkce.
12) Tkáně pojivové (trofické, výplňové, oporné) – charakteristika a funkce.
13) Tkáně svalové (hladká, příčně pruhovaná, srdeční) – charakteristika a funkce. Princip
fungování příčně-pruhovaného svalu, aktino-myozinový komplex.
14) Tkáně smyslové a nervové – charakteristika a funkce. Vedení vzruchu, akční potenciál.
15) Orgánové soustavy živočichů. Fylogeneze a funkce soustavy nervové a smyslové,
dýchací a oběhové, vylučovací.
16) Vodní provoz rostlin, transportní dráhy vody v rostlině. Obecné mechanismy příjmu
a výdeje vody rostlinou. Vodní potenciál a turgorový tlak. Absorpce vody kořeny
(apoplastická a symplastická cesta). Kořenový vztlak a gutace. Vodní napětí a kavitace.
17) Transportní floémové dráhy, rozdělení asimilátů v rámci rostliny, mechanismy
transportu floémem, vztahy mezi zdrojem a sinkem. Tlako-proudová hypotéza.
18) Transpirace, regulace výdeje vody rostlinou, průduch, regulace otvírání průduchů.
19) Fotosyntéza, C3 vs. C4 rostliny, CAM rostliny. Charakteristika, primární a sekundární
děje, fotosyntetický aparát, pigmenty, světlo-sběrná anténa.
20) Rozmnožování rostlin a živočichů. Rodozměna u rostlin (gametofyt, sporofyt,
příklady. Embryogeneze živočichů.
21) Hormonální regulace rostlin a živočichů – obecný mechanismus působení, způsoby
přenosu signálů, mechanismy regulace hormonálních hladin, příklady a funkce
živočišných a rostlinných hormonů.
22) Obecná vývojová genetika I. Vznik uspořádání, epigenetická tvorba tvarů. Gastrulace,
tvorba zárodečných listů. Obecné zákonitosti vývoje organizmů.
23) Obecná vývojová genetika II. Teorie poziční informace, model francouzské vlajky.
Reaktivně difúzní modely. Homeóza a homeotické geny.
24) Obecná vývojová genetika III. Srovnání vývojových procesů u živočichů a rostlin.
Embryonální indukce. Princip zákonitosti a náhodnosti ve vývoji
25) Obecná vývojová genetika IV. Úloha genů s maternálním účinkem. Mozaikový a
regulativní vývoj. Buněčná determinace, buněčná paměť.
26) Jednoduché modely vývojové genetiky I. Model Bacillus subtilis. Model Paramecium.
Model Dictyostelium. Modely Saccharomyces, Schizosaccharomyces. Genová konverze
u kvasinek, SIR proteiny. Modely kvasinkového heterochromatinu.
27) Jednoduché modely vývojové genetiky II. Model Neurospora crassa. Model Hydra.
Model Caenorhabditis: životní cyklus. Caenorhabditis: molekulární determinace pohlaví,
kompenzace X-vázaných genů.
28) Jednoduché modely vývojové genetiky III. Model Drosophila: životní cyklus,
determinace základních tělních os, genetická kaskáda řízení embryogeneze, homeotické
geny a jejich mutace, molekulární mechanizmus sex determinace a kompenzace X-genů,
poziční efekt.
29) Jednoduché modely vývojové genetiky IV. Model studia buněčné paměti: zárodečné
terčíky. Geny odpovědné za tvorbu celých orgánů: eyeless, pax. Epigenetická
determinace pohlaví u hmyzu.
30) Deuterostomia I. Model Echinoidea. Model Danio rerio. Modely Amphibia. Amphibia:
model regenerace. Principy regenerace: morfalaxe a epimorfóza.
31) Deuterostomia II. Evoluce pohlavních chromozomů. Molekulární mechanizmy
kompenzace X-vázaných genů u savců.
32) Deuterostomia III. Malformace u člověka. Teratogeneze u člověka. Kmenové buňky a
terapetutické klonování. Transgenoze a konstrukce chimérické myši.
33) Rostliny I. Modely vývojové genetiky: Anabaena, Chlamydomonas, Volvox. Modely
vývojové genetiky: Acetabularia, Fucus. Modely vývojové genetiky: mechorosty a
kapraďorosty.
34) Rostliny II. Vývojové procesy u rostlin. Transgenoze u
rostlin: Agrobacterium. Arabidopsis: životní cyklus. Genetické řízení procesů květní
indukce. MADS-boxové geny, model ABC(DE) květního vývoje. Homeoboxové geny u
rostlin. Struktura a úloha meristémů.
Experimentální chemie pro biology (SZZ4E)
K. Doležal, L. Plíhalová, O. Novák (vyučuje K. Doležal, L. Plíhalová)
1) Struktura hmoty a atomu, radioaktivita
2) Struktura elektronového obalu, atomové orbitaly, kvantová čísla
3) Periodický zákon, periodická tabulka prvků, elektronegativita
4) Kovalentní vazba ve dvouatomových molekulách
5) Kovalentní vazba ve víceatomových molekulách
6) Iontová vazba, kovová vazba
7) Kyseliny a zásady
8) Koordinační sloučeniny, izomerie
9) Nepřechodné kovy
10) Přechodné kovy
11) Nekovy
12) Uhlovodíky a jejich role v biologických systémech
13) Hydroxylované sloučeniny a jejich role v biologických systémech
14) Karboxylové kyseliny a jejich role v biologických systémech
15) Bioaktivní molekuly na bázi purinu
16) Karbonylové sloučeniny a jejich role v biologických systémech
17) Stereochemie organických sloučenin
18) Názvosloví organických sloučenin
19) Heterocykly a jejich úloha v biologických systémech
20) Izomerie organických sloučenin
21) DNA a RNA
22) Alkaloidy
23) Aminokyseliny a proteiny
24) Sacharidy
25) Lipidy
26) Rozkladné procesy
27) Biologická oxidace
28) Glykolýza
29) Terpeny a steroidy
30) Kvalitativní chemická analýza anorganická
31) Kvalitativní chemická analýza organická
32) Kvantitativní chemická analýza
33) Protolytické reakce
34) Komplexotvorné rovnováhy
35) Srážecí reakce
36) Redoxní reakce
37) Elektrochemické metody – potenciometrie, polarografie, konduktometrie
38) Separační metody I. – plynová a kapalinová chromatografie
39) Separační metody II. – elektromigrační metody a gelová elektroforéza
40) Spektroskopické metody I. – RTG, AAS, UV-VIS, IR
41) Spektroskopické metody II. – NMR, MS