|
Vyučující
|
-
Küpper Hendrik, prof. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Základy, vybrané důležité metody s důrazem na aplikace v bioinorganické chemii a biofyzice rostlin. Zvláštní důraz take na metody analýzy in vivo, in situ a metody vyvinuté nebo vylepšené skupinou prof. Küppera (např. FKM, GPS-fiting, QISH). Projekty tohoto kurzu vycházejí ze současného výzkumu našeho oddělení, jak je popsáno na naší domovské stránce (http://www.umbr.cas.cz/~kupper/AG_Kuepper_homepage.html). Pokud je to v rámci šestitýdenního projektu možné, jedná se o nezávislé dílčí projekty, z nichž každý je pod dohledem člena oddělení. Výzkum katedry se zabývá především mechanismy aktivního příjmu kovů (u modelových organismů suchozemských rostlin se schopností hyperakumulace), mechanismy toxicity kovů (u modelových vodních rostlin) a mechanismy detoxikace kovů (u hyperakumulátorů, citlivých rostlin nebo řas). Hlavní metody využívané na oddělení BBR: A) Analytické metody (a) Dvourozměrné (zobrazovací) a spektrálně rozlišené měření biofyziky fotosyntézy pomocí in vivo chlorofylfluorescenční kinetiky pomocí FKM. (b) In vivo kinetická UV/VIS absorpční a fluorescenční spektroskopie se subcelulárním rozlišením pomocí FKM. (c) Dvourozměrné (zobrazovací) kvantitativní měření reaktivních druhů kyslíku a příjem kovů in vivo prostřednictvím specifických fluorescenčních barviv pomocí FKM. (d) Kvantitativní mRNA in situ hybridizace (QISH) pro analýzu buněčně specifické genové regulace. (e) UV/VIS spektroskopie pro analýzu pigmentu pomocí GPS. (f) Analýza kovů atomovou absorpcí (F-AAS a GF-AAS) a hmotnostní spektrometrie s indukčně vázanou plazmou (ICP-MS). (g) Měření reaktivních druhů kyslíku pomocí chemoluminiscence. (h) Stanovení biochemické aktivity proteinů transportujících kov po rekonstituci na umělé lipidové váčky (proteoliposomy). (i) Identifikace vazby kovu na proteiny pomocí proteinové chromatografie a následné analýzy kovů a hmotnostní spektrometrie (metaloproteomika). (j) SDS-PAGE, nativní PAGE a Western Blots pro kontrolu kvality a identifikaci proteinu. (k) UV/VIS spektroskopie pásů ligandů kovů přenášejících náboj a elektrochromních barviv pro analýzu vazby a přenosu kovů v proteinech (l) Analýza dat. Naučíte se, jak pracovat se softwarem pro analýzu vědeckých dat (Origin, SigmaPlot, další v závislosti na individuálním projektu) vč. importu dat z různých zdrojů a jak vytvořit grafy připravené k publikování, aspekty statistik, které jsou důležité pro výzkum v biochemii a biofyzice (např. nelineární regrese, ANOVA). B) Preparativní metody (m) Hydroponické pěstování rostlin v chemicky definovaném živném roztoku s nepřetržitou automatickou výměnou média a simulací přirozených cyklů světlo / teplota (n) Rozklad tkání kyselinami pro analýzu kovů pomocí AAS / ICP-spektroskopie (o) Homogenizace tkáně při nízké teplotě (<80 ° C) za účelem izolace proteinu (p) Preparativní vysoce účinná kapalinová chromatografie (HPLC) (q) Izolace a purifikace integrálních membránových proteinů (např. pomocí afinity s kovem FPLC) (r) Metody pro reprodukovatelnou práci s extrémně nízkými (10na7 až 10na10 M) koncentracemi kovů (-> jak se vyhnout a odstranit kontaminace)
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Dialogická (diskuze, rozhovor, brainstorming), Laboratorní práce, Projektová výuka
- Účast na výuce
- 180 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 10 hodin za semestr
- Příprava na zápočet
- 20 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
V návaznosti na předchozí přednášku (KEBR/201) budou studenti prakticky seznámeni s bioinorganickou chemií a biofyzikou a vybranými výzkumnými tématy, jako je příjem a transport kovů, kovy jako základní stopové prvky, např. pro aktivní centra bílkovin (včetně vlivu nedostatku kovu), mechanismy toxicity (nadbytku) kovů, rezistence vůči kovům / detoxikace. Dále se naučí různé metody používané v tomto druhu výzkumu a získají výcvik v pokročilé analýze dat, jejich interpretaci a prezentaci.
Studenti jsou prakticky seznámeni s vědeckými metodami studia příjmu a transportu kovů, s kovy jako základními stopovými prvky, s mechanismy toxicity kovů, rezistence vůči kovům a detoxikací.
|
|
Předpoklady
|
Předpoklady - další informace k podmíněnosti studia předmětu (a) Předchozí obsolvování kurzu " Bioinorganická chemie a biofyzika rostlin I " (b) ukončené bakalářské nebo magisterské vzdělání v oborech Biologie, Biochemie nebo Biofyzika
KEBR/201
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Ústní zkouška, Seminární práce
- Kombinovaná zkouška: Na konci kurzu každý účastník napíše závěrečnou zprávu ve formě vědecké publikace a ostatním účastníkům kurzu vysvětlí svůj projekt formou ústní prezentace připomínající krátkou přednášku na vědecké konferenci.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Andresen E, Küpper H (2013) Cadmium Toxicity in Plants. In: Cadmium: From Toxicity to Essentiality, Chapter 13, Volume 11 of series "Metal Ions in Life Sciences". (Eds: Sigel A, Sigel H, Sigel RKO). Springer Science + Business Media B.V., Dordrecht; pp. 395-414..
-
Leitenmaier B, Küpper H (2013) Compartmentation and complexation of metals in hyperaccumulator plants. Frontiers in Plant Science, doi: 10.3389/fpls.2013.00374.
-
Reviews: Küpper H, Kroneck PMH (2005) Heavy metal uptake by plants and cyanobacteria. In: Metal Ions in Biological Systems, Band 44, Kapitel 5. (Hrsg.: Sigel A, Sigel H, Sigel RKO). Marcel Dekker, Inc., New York; pp. 97-142.
|