|
Vyučující
|
-
Küpper Hendrik, prof. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Obsah přednášek: Přednáška (2x90min týdně) / Název / Témata 1 Úvod do témat tohoto kurzu (a) Co je to "Bioinorganická chemie a biofyzika rostlin"? (b) Biofyzika fotosyntézy jakožto základního procesu v rostlinách 2 Základy, vybrané důležité metody (I) (a) Základy koordinační chemie v biologických systémech (b) Spektroskopie magnetické rezonance (EPR, NMR) jako strukturální nástroje 3 Vybrané důležité metody (II) - metody in vivo a in situ (a) Metody analýzy fotosyntézy (fluorescenční kinetika, absorpční změny, měření O2 / CO2) (b) Další metody UV-VIS absorpce a fluorescenční spektroskopie in vivo a in situ 4 Vybrané důležité metody (III) - práce in vitro na metaloproteinech a biomolekulách o nízké molekulové hmotnosti (a) Práce s metaloproteiny: exprese, izolace, čištění a charakterizace biochemickými testy; metaloproteomika (b) Chromatografické metody: základy, pokročilé metody HPLC 5 Vybrané důležité metody (IV) - rentgenová spektroskopie (a) Rentgenová emisní spektroskopie (EDX, PIXE, ?XRF) pro analýzu distribuce prvků (b) Rrentgenová absorpční spektroskopie (XANES, EXAFS) pro analýzu kovových komplexů 6 Příjem a transport kovu, Kovy jako základní prvky (včetně stresu nedostatkem kovu) (I) (a) Biogeochemické cykly prvků, zejména kovů (b) Stopové prvky ve výživě rostlin: příjem a transport přechodných kovů 7 Příjem a transport kovů, Kovy jako základní prvky (včetně stresu nedostatkem kovu) (II) - od iontů po fotosystémy (a) Od fyziologie přes biochemii s spektroskopii po strukturu bílkovin: proteiny s mědí a železem (b) Úvod do základní úlohy kovů ve fotosyntéze: Mg v chlorofylu, Mn v Mn-klastru PSII, nehemové železo v PSII, Fe v hemech a FeS-klastrech v komplexu Cytb6f, měď v plastocyaninu, FeS-centra v PSI, Ferredoxin ... 8 Příjem a transport kovu, Kovy jako základní prvky (včetně stresu nedostatkem kovu) (III) Další příklady: (a) Fixace dusíku a regulace fotosyntézy pro fixaci dusíku (b) Ultra-mikronutrienty Cr, Ni 9 Stres nadbytkem kovu (I) - základy a první příklad: (a) Toxicita kovů: základní principy (kam se kovy vážou za toxických podmínek, jaké jsou fyziologické důsledky, jak lze mechanisticky analyzovat toxicitu kovů) (b) Měď jako základní, ale také vysoce toxický, biologicky redoxně aktivní kov: od nedostatku po toxicitu 10 Stres nadbytkem kovu (II) - další příklady: (a) Toxicita arsenu a místa jeho vazby v rostlinách, vč. důsledků pro lidskou výživu (b) Kadmium jako vysoce toxický, ale pravděpodobně také prospěšný biologicky redoxně neutrální kov 11 Odolnost vůči kovům a detoxikace (a) Zásady detoxikace kovů v rostlinách: Detoxikace silnými ligandy, sekvestrací / vyloučením atd. (b) Biotechnologické využití hromadění kovů v rostlinách (fytoremediace, fytomining) (c) Metalothioneiny: struktura, biochemie, fyziologická funkce 12 Obecně důležité vědecké dovednosti (a) Literární rešerše a vědecké psaní (b) Jak připravit dobrou přednášku, jak připravit dobrý poster
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Dialogická (diskuze, rozhovor, brainstorming)
- Domácí příprava na výuku
- 50 hodin za semestr
- Účast na výuce
- 48 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 20 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Studenti se seznámí se základními aspekty bioinorganické chemie a biofyziky a vybranými výzkumnými tématy, jako je příjem a transport kovů, kovy jako základní stopové prvky, např. pro aktivní centra bílkovin (včetně účinků nedostatku kovu), mechanismy toxicity kovů, rezistence vůči kovům / detoxikace. Dále se naučí různé metody používané v tomto druhu výzkumu a získají dovednosti v prezentaci výzkumných dat.
Studenti chápou základní principy bioinorganické chemie a biofyziky rostlin. Mají znalosti o příjmu a transportu kovů, významu kovů jako stopových prvků, mechanismech toxicity kovů, rezistence vůči kovům a detoxikace.
|
|
Předpoklady
|
Studenti by měli být alespoň ve 4. semestru bakalářského studia v oboru Biochemie nebo Biofyzika, nebo již mít bakalářský titul v jakémkoli biologickém oboru.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Ústní zkouška
Ústní zkouška: seminář nad publikacemi - každý účastník samostatně vysvětlí ostatním účastníkům kurzu vybranou originální vědeckou publikaci týkající se témat přednášek, včetně kritického posouzení metod, výsledků a závěrů této studie.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Andresen E, Küpper H. Trace metal metabolism in plants. Journal of Experimental Botany, 2018.
-
Küpper H, Andresen E. Mechanisms of metal toxicity in plants. Metallomics 8, 269-285., 2016.
-
Leitenmaier B, Küpper H. Compartmentation and complexation of metals in hyperaccumulator plants. Frontiers in Plant Science, 2013.
|