Přejít k obsahu | Přejít k hlavnímu menu

Informace a termíny k SZZ

Bioanalytická laboratorní diagnostika ve zdravotnictví - Lékařská genetika a molekulární diagnostika

Obhajoby DP prací

Termín konání: 18. a 19.6.2025

Místnost: C13/332

Pokyny: Ústní obhajoba DP za použití powerpointové prezentace v délce cca 10 min + cca 10-15 minut zodpovězení otázek oponenta a diskuze s členy komise.

 

Rozpis obhajob

 

Ústní závěrečné zkoušky

Termín konání: 23. a 24.6. 2025

Místnost: C13/332

Předměty státní závěrečné zkoušky: Lékařská genetika a molekulární biologie člověka, Molekulární diagnostika v klinické praxi

 

Zařazení studenti:

Molekulární biologie a genetika

Obhajoby DP prací

Termín konání: 5. a 6. 6. 2025

Místnost: E25/209, C13/332

Pokyny: Ústní obhajoba DP za použití powerpointové prezentace v délce cca 10 min + cca 10-15 minut zodpovězení otázek oponenta a diskuze s členy komise.

 

Rozpis obhajob 

 

Ústní závěrečné zkoušky

Termín konání: 9. a 10.6. 2025

Místnost: E25/209, C13/332

Předměty státní závěrečné zkoušky: Molekulární a buněčná biologie, Speciální genetika, Genové inženýrství a genomika

 

Komise pro Stání závěrečné zkoušky:

Aktualizováno 14.3.2024

Prof. RNDr. Jiří Doškař, CSc. - předseda
Prof. RNDr. Jan Šmarda,CSc. - alternující předseda
Doc. RNDr. Petr Kuglík, CSc. - alternující předseda
Doc. Mgr. Petr Beneš, Ph.D. - alternující předseda
Prof. RNDr. Roman Pantůček, Ph.D.
Doc. RNDr. Jakub Neradil, Ph.D.
Mgr. Lucia Knopfová, Ph.D.
RNDr. Pavel Lízal, Ph.D.
Mgr. Ivana Mašlaňová, Ph.D.
Mgr. Tibor Botka, Ph.D.
Mgr. Jiří Kohoutek, Ph.D.
Prof. RNDr. et MVDr. Petr Hořín, CSc. – externí člen, Veterinární univerzita Brno
Ing. Mgr. Vojtěch Hudzieczek, Ph.D. – externí člen, Biofyzikální ústav AV ČR Brno

Zařazení studenti:

Biologie člověka
Obhajoby DP prací

Termín konání: 19.6.2025

Místnost:

Pokyny: Ústní obhajoba DP za použití powerpointové prezentace v délce cca 10 min + cca 10-15 minut zodpovězení otázek oponenta a diskuze s členy komise.

Ústní závěrečné zkoušky

Termín konání: 20.6.2025

Místnost:

Předměty státní závěrečné zkoušky: Molekulární a buněčná biologie, Speciální antropobiologie, Antropogenetik

 

Zařazení studenti:

Experimentální biologie rostlin

Aktuální informace najdete přímo na stránkách Oddělení experimentální biologie rostlin zde.

Experimentální biologie živočichů a imunologie

Složení komise:

  • Předseda

  • Interní členové

Aktuální okruhy otázek k magisterské státní zkoušce pro specializace Fyziologie živočichů, Imunologie a Vývojová biologie​ jsou přímo na stránkách Oddělení fyziologie a imunologie živočichů zde.​

Termíny:
Obhajoby: 26.6.2025, 8:30, UKB, D36/215, D36/212, A1.08 Biology Park (rozpis na webu oddělení)
Státní zkouška: 25.6.2025, 8:30, UKB, D36/215, D36/212, A1.08 Biology Park (rozpis na webu oddělení)

Zařazení studenti: aktuální časový harmonogram studentu je zde

Mikrobiologie
  • Složení komise:

     

  • Předměty zkoušky: Mikrobiologie, Virologie, Molekulární a buněčná biologie
  • Termíny:

    • Obhajoby a státní zkouška: 23., 24. a 25. 6. 2025, E25/209

  • Zařazení studenti:
Buněčná biologie

Obhajoby diplomových prací: 10. června 2025 od 9:00, UKB, budova D36, seminární místnost 308

Státní závěrečné zkoušky: 16. června 2025 od 9:00, UKB, budova D36, seminární místnost 308

Předměty zkoušky: Biologie živočišných buněk, Biologie rostlinných buněk a mikroskopických eukaryot, Metody a technologie v buněčné biologii

Aktuální informace pro studenty najdete na stránkách programu Buněčné biologie zde

Molecular and Cell Biology

Defence of diploma theses: June 12th, 9:00 – 14:00, D36/215
Committee: Číž, Gloser, Vácha
State final exam: June 19th, 9:00 – 14:00, D36/215
Committee: Číž, Hyršl, Kohoutek, Škoda
The exact schedules will be specified later.

Pokyny a termíny k ukončení magisterského studia

Pokyny k diplomové práci

Společné informace

  • musí být v souladu s Opatřením děkana 3/2019
  • pozor na nový vizuální styl MU v šablonách závěrečných prací zde
  • doporučená šablona: “sablonaDP-MUNI-SCI-programova.dotx”
  • odevzdává se pouze v elektronické podobě
  • předseda komise může vyžádat přinesení vytištěné práce (bez požadavku na vazbu, může být i kroužková) k obhajobě
  • standardní jazyk práce je český nebo anglický jazyk (slovenský jazyk jen na základě žádosti přes Úřadovnu v IS, anglický jazyk na základě žádosti přes IS)

Datum odevzdání:

do 15. 5. 2025 12:00, odevzdává se pouze elektronicky

Další informace

Bioanalytická laboratorní diagnostika ve zdravotnictví - Lékařská genetika a molekulární diagnostika

Pokyny pro vypracování diplomové práce

Molekulární biologie a genetika

Pokyny pro vypracování diplomové práce

Experimentální biologie živočichů a imunologie

Pokyny pro vypracování Diplomové práce

Mikrobiologie

Pokyny pro vypracování Diplomové práce

Experimentální biologie rostlin

Pokyny pro vypracování Diplomové práce

Biologie člověka

Pokyny pro vypracování Diplomové práce

Informace pro podávání návrhů témat diplomových prací

Informace pro obor Molekulární biologie a genetika

Základní pravidla pro vedení diplomových prací:

Diplomové práce mohou být vypracovávány v rámci výzkumných laboratoří OGMB (https://ogmb.sci.muni.cz/vyzkum/vyzkumne-laboratore) či jiných oddělení ÚEB Přírodovědecké fakulty MU (https://ueb.sci.muni.cz/o-nas/struktura-ustavu) nebo na dalších externích pracovištích, jejichž tvůrčí vědecká činnost odpovídá dané oblastí vzdělávání. Seznam spolupracujících externích pracovišť a vědeckých týmů, jejichž pracovníci se podílejí na vedení diplomových prací z oblasti molekulární biologie a genetiky (lékařské genetiky a molekulární diagnostiky), je uveden zde.

  • diplomová práce je založena na experimentech prováděných v rámci řešení tématu zadaného vedoucím práce
  • standardní doba pro zpracování diplomové práce jsou 4 semestry
  • téma musí být koncipováno tak, aby se předešlo nutnosti jeho změn v průběhu řešení práce
  • minimální kvalifikační požadavek na vedoucího diplomové práce je titul Ph.D. nebo jeho ekvivalent v daném oboru (za ekvivalent se nepovažuje rigorózní zkouška)
  • každé téma je určeno pouze pro jednoho studenta (dva nebo více studentů nemůže mít zadáno stejné téma diplomové práce, a to ani v různých oborech studia)

Návrh témat diplomových prací posílají vedoucí práce (= školitelé) nejpozději do 10. září daného roku elektronicky dr. Lucii Knopfové na adresu Knopfova@sci.muni.cz

Každý návrh tématu diplomové práce musí obsahovat:

  1. název tématu v českém a anglickém jazyce
  2. krátkou anotaci tématu (rozsah max. 8 řádků běžného textu)
  3. údaje o vedoucím diplomové práce:
    jméno a příjmení, tituly, UČO (univerzitní číslo osoby – je-li přiděleno), pracoviště včetně kontaktní adresy, e-mailová adresa, telefonní číslo
  4. údaje o konzultantovi práce (pokud bude k danému tématu určen vedoucím práce):
    jméno a příjmení, tituly, UČO (univerzitní číslo osoby – je-li přiděleno), pracoviště včetně kontaktní adresy, e-mailová adresa, telefonní číslo
    Upozorňujeme, že ke každé diplomové práci může být určen maximálně 1 konzultant.
  5. údaje o diplomantovi (pokud je téma vypsáno pro konkrétního studenta – typicky pokud student pokračuje u stejného školitele, který vedl jeho bakalářskou práci):
    jméno a příjmení, titul/y, UČO (univerzitní číslo osoby)

Témata diplomových prací pro obor Molekulární biologie a genetika budou schvalována pedagogickou radou oboru na začátku podzimního semestru daného akademického roku. Následně budou témata zaevidována do Informačního systému (IS MU) dr. Knopfovou; registraci studentů, kteří již mají dohodnuté s vedoucím konkrétní téma, provede v IS dr. Knopfová.

Bude rovněž oznámen závazný časový harmonogram pro dodání formuláře Zadání diplomové práce; tento formulář bude vygenerován z aplikace v IS MU.

Aktuální neobsazená témata si studenti mohou dohledat v IS MU (Studium > Rozpisy témat >balík "Diplomové práce z Molekulární biologie a genetiky").

Diplomová práce musí být vypracována v jazyce českém, anglickém nebo slovenském. Jazyk práce musí být specifikován ve formuláři zadání práce a jiný než český jazyk musí být schválen vedoucím práce i pedagogickým zástupcem ředitele ústavu cestou aplikace Úřadovna v IS MU.

Informace pro obor Lékařská genetika a molekulární diagnostika

Základní pravidla pro vedení diplomových prací:

Diplomové práce mohou být vypracovávány v rámci výzkumných laboratoří OGMB (https://ogmb.sci.muni.cz/vyzkum/vyzkumne-laboratore) či jiných oddělení ÚEB Přírodovědecké fakulty MU (https://ueb.sci.muni.cz/o-nas/struktura-ustavu) nebo na dalších externích pracovištích, jejichž tvůrčí vědecká činnost odpovídá dané oblastí vzdělávání. Seznam spolupracujících externích pracovišť a vědeckých týmů, jejichž pracovníci se podílejí na vedení diplomových prací z oblasti molekulární biologie a genetiky (lékařské genetiky a molekulární diagnostiky), je uveden zde.

  • diplomová práce je založena na experimentech prováděných v rámci řešení tématu zadaného vedoucím práce
  • standardní doba pro zpracování diplomové práce jsou 4 semestry
  • téma musí být koncipováno tak, aby se předešlo nutnosti jeho změn v průběhu řešení práce
  • minimální kvalifikační požadavek na vedoucího diplomové práce je titul Ph.D. nebo jeho ekvivalent v daném oboru (za ekvivalent se nepovažuje rigorózní zkouška)
  • každé téma je určeno pouze pro jednoho studenta (dva nebo více studentů nemůže mít zadáno stejné téma diplomové práce, a to ani v různých oborech studia)

Návrh témat diplomových prací posílají vedoucí práce (= školitelé) nejpozději do 10. září daného roku elektronicky dr. Vladimíře Vallové na adresu vlavra@mail.muni.cz

Každý návrh tématu diplomové práce musí obsahovat:

  1. název tématu v českém a anglickém jazyce
  2. krátkou anotaci tématu (rozsah max. 8 řádků běžného textu)
  3. údaje o vedoucím diplomové práce:
    jméno a příjmení, tituly, UČO (univerzitní číslo osoby – je-li přiděleno), pracoviště včetně kontaktní adresy, e-mailová adresa, telefonní číslo
  4. údaje o konzultantovi práce (pokud bude k danému tématu určen vedoucím práce): jméno a příjmení, tituly, UČO (univerzitní číslo osoby – je-li přiděleno), pracoviště včetně kontaktní adresy, e-mailová adresa, telefonní číslo
    Upozorňujeme, že ke každé diplomové práci může být určen maximálně 1 konzultant.
  5. údaje o diplomantovi (pokud je téma vypsáno pro konkrétního studenta – typicky pokud student pokračuje u stejného školitele, který vedl jeho bakalářskou práci):
    jméno a příjmení, titul/y, UČO (univerzitní číslo osoby)

Témata diplomových prací pro obor Lékařská genetika a molekulární diagnostika budou schvalována pedagogickou radou oboru na začátku podzimního semestru daného akademického roku. Následně budou témata zaevidována do Informačního systému (IS MU) dr. Vallovou; registraci studentů, kteří již mají dohodnuté s vedoucím konkrétní téma, provede v IS dr. Vallová.

Bude rovněž oznámen závazný časový harmonogram pro dodání formuláře Zadání diplomové práce; tento formulář bude vygenerován z aplikace v IS MU.

Aktuální neobsazená témata si studenti mohou dohledat v IS MU (Studium > Rozpisy témat >balík "Diplomové práce z Lékařské genetiky a molekulární diagnostiky").

Diplomová práce musí být vypracována v jazyce českém, anglickém nebo slovenském. Jazyk práce musí být specifikován ve formuláři zadání práce a jiný než český jazyk musí být schválen vedoucím práce i pedagogickým zástupcem ředitele ústavu cestou aplikace Úřadovna v IS MU.

Požadavky k SZZ a okruhy otázek

Molekulární biologie a genetika

Předměty státní zkoušky a kurzy pokrývající požadavky ke státní závěrečné zkoušce:

Molekulární a buněčná biologie (MBB)
Speciální genetika (SG)
Genové inženýrství a genomika (GIG)

Aktualizováno 14.3.2024

Předmět

Povinnost

Vyučující

MBB

SG

GIG

Molekulární biologie eukaryot

P

Šmarda, Beneš, Navrátilová

*

 

 

Molekulární biologie virů

P

Botka

*

 

 

Aplikovaná buněčná biologie

PV

Neradil

*

 

 

Mol. a buněčná biol nádorů

PV

Knopfová

*

 

 

Obecná genetika

P, Bc

Kuglík, Lízal

 

*

 

Lékařská gen. a gen. poradenství

P

Vallová

 

*

 

Genetika rostlin

P

Řepková

 

*

 

Genetika živočichů

P

Hořín

 

*

 

Genetika populací

P

Lízal

 

*

 

Molekulární genetika člověka

P

Kuglík

*

*

 

Genetika II

D, Bc

Řepková, Kuglík

 

*

 

Cytogenetika a cytogenomika

P, Bc

Kuglík, Vallová

 

*

 

Genové inženýrství

P

Doškař, Beneš

 

 

*

Molekulární biologie prokaryot

P

Doškař, Mašlaňová

*

 

*

Vývojová genetika

P

Hudzieczek

 

 

*

Metody molekulární biologie

P, Bc

Pantůček, Beneš, Navrátilová

 

 

*

P, Povinný; PV povinně volitelný; D, Doporučený volitelný; Bc, v rámci bakalářského studia

Předmět: Molekulární a buněčná biologie

  1. Exprese genů v prokaryotické a eukaryotické buňce
  2. Genomy z hlediska struktury a buněčné kompartmentalizace
  3. Uspořádání genetického materiálu v eukaryotické buňce
  4. Mechanismus eukaryotické replikace
  5. Mechanismus eukaryotické transkripce, posttranskripční úpravy
  6. Mechanismus eukaryotické translace, posttranslační úpravy
  7. Epigenetické mechanismy regulace genové exprese
  8. Principy buněčné signalizace
  9. Principy regulace buněčného cyklu
  10. Programovaná buněčná smrt
  11. Molekulární podstata kancerogeneze
  12. Molekulární biologie cytoskeletu
  13. Molekulární biologie extracelulární matrix
  14. Mezibuněčné interakce a interakce mezi buňkou a extracelulární matrix
  15. Molekulární neurobiologie
  16. Struktura chromatinu
  17. Principy translokace buněčných proteinů přes membrány
  18. Řízená degradace proteinů v buňce
  19. Obecná charakteristika a evoluce virů
  20. Mechanismy replikace a transkripce virového genomu, principy molekulární klasifikace virů
  21. Molekulární biologie bakteriálních virů, mechanismy infekce, charakteristika životního cyklu
  22. Molekulární biologie rostlinných virů a viroidů
  23. Molekulární biologie velkých nukleocytoplazmatických DNA virů a virofágů
  24. Molekulární biologie živočišných DNA virů a etiopatogeneze jimi způsobených onemocnění
  25. Molekulární biologie živočišných RNA virů a etiopatogeneze jimi způsobených onemocnění
  26. Onkogenní viry a jejich význam pro kancerogenezi
  27. Interakce viru a hostitelské buňky a její dopad na průběh infekce
  28. Priony a satelitní nukleové kyseliny
  29. Studium buněk v podmínkách in vitro
  30. Gametogeneze a fertilizace
  31. Embryogeneze, tvorba hybridů a chimér
  32. Asistovaná reprodukce a klonování
  33. Diferenciace buněk
  34. Kmenové buňky
  35. Buněčné terapie

​Předmět: Speciální genetika​

  1. Historie genetiky, život a dílo. J. G. Mendela
  2. Odchylky od Mendelovských štěpných poměrů, vztahy mezi alelami jednoho a více genů
  3. Determinace a vývoj pohlavnosti
  4. Vazba genů a genetické mapy
  5. Mutace a jejich význam
  6. Genetické účinky ionizujícího a neionizujícícho záření
  7. Chemické mutageny a promutageny
  8. Genotoxické látky v životním prostředí a stanovení jejich genetického rizika, testy na detekci mutací
  9. Metody klinické cytogenetiky a cytogenomiky
  10. Klinická cytogenetika: změny v počtu a ve struktuře chromozomů jejich genetické důsledky
  11. Cytogenetika nádorových buněk
  12. Molekulární podstata genetických chorob
  13. Mendelovy principy v genetice člověka, monogenně dědičné choroby
  14. Genetické poradenství a stanovení rizika
  15. Prenatální a preimplantační genetická diagnostika
  16. Genetické příčiny neplodnosti
  17. Polygenní, multifaktoriální a prahové znaky
  18. Polymorfní sekvence, užití polymorfizmů v lékařské genetice
  19. Genomy krytosemenných rostlin, jejich struktura a evoluce
  20. Genomika rostlin a její aplikace
  21. Reprodukční systémy rostlin a jejich genetické důsledky
  22. Specifické genetické systémy rostlin (např. sterilita a inkompatibilita)
  23. Genetika rezistence rostlin ke stresům
  24. Genetické modifikace rostlinných genomů a aplikace
  25. Genetika rostlin a její využití pro šlechtitelské cíle
  26. Teoretické základy šlechtění domácích zvířat, význam domestikace zvířat, zootechnická taxonomie
  27. Selekce a plemenitba domácích zvířat, rozdělení metod selekce a plemenitby
  28. Plemenná hodnota ve šlechtění domácích zvířat, metody jejího odhadu
  29. Genom domácích zvířat, genomika ve šlechtění zvířat
  30. Dědičná onemocnění a vrozené vývojové vady zvířat, jejich biologické principy, kontrola jejich výskytu v populacích
  31. Genetika odolnosti/vnímavosti k onemocněním, biologická podstata a praktické využití u domácích zvířat
  32. Genetika plodnosti u domácích zvířat, genetické aspekty biotechnik (AI a ET, MOET) a biotechnologií u domácích zvířat
  33. Genetika laboratorních zvířat: principy, typy kmenů a jejich využití.
  34. Genetické založení kvantitativních znaků
  35. Analýza kvantitativních znaků, heritabilita
  36. Podstata genetické variability a její měření v populacích
  37. Hardyho-Weinbergův princip - testování jeho platnosti, odchylky a využití
  38. Vliv nenáhodného oplození na genetickou strukturu populací
  39. Malé populace a jejich genetická struktura
  40. Systematické procesy jako faktory změny genetické struktury populací
  41. Mimojaderná genetická informace a mimojaderná dědičnost
  42. Principy a metody studia genetiky chování

Předmět: Genové inženýrství a genomika

  1. Struktura a informační obsah prokaryotických genomů
  2. Mechanismy evoluce prokaryotických genomů
  3. Variabilní složka prokaryotického genomu
  4. Mechanismy horizontálního přenosu genů u bakterií
  5. Interakce bakterií s bakteriofágy, obranné mechanismy bakterií
  6. Udržení plazmidů v populaci buněk (replikace, segregace, toxin-antitoxin systém)
  7. Evoluce prokaryotických genomů
  8. RNA molekuly prokaryot
  9. Metodické přístupy pro studium genomu, transkriptomu a proteomu
  10. Metodické přístupy k analýze interakcí protein-protein a protein-DNA
  11. Sekvenční analýza DNA/RNA
  12. Analýza metylačního stavu DNA, modifikace nukleozomálních histonů
  13. RNA interference a její využití při funkční analýze genů
  14. Polymerázová řetězová reakce a její využití při analýze DNA a RNA
  15. Klonování genů, typy vektorů, způsoby přenosu genů do buněk a organismů, selekční systémy, genové knihovny
  16. Optimalizace genové exprese transgenů, purifikace rekombinantních proteinů
  17. Mutageneze in vitro, metodické přístupy editace genomu
  18. Využití transpozonů při studiu genomů
  19. Klonování genů v kvasinkách
  20. Příprava transgenních rostlin a jejich využití ve výzkumu a v praxi
  21. Příprava transgenních živočichů a jejich využití ve výzkumu a v praxi
  22. Využití transgenoze k přípravě farmakologicky významných látek, proteinové inženýrství.
  23. Rizika spojená s přípravou transgenních organismů a související legislativní opatření
  24. Genová terapie
  25. Genetická kaskáda řízení embryogeneze drozofily
  26. Caenorhabditis jako model vývojové biologie a genetiky
  27. Homeóza, homeotické geny, heterochronní geny
  28. Epigenetika: definice a mechanismy (histonové modifikace, DNA metylace, RNA interference)
  29. Genomový imprinting a proteiny zajišťující buněčnou paměť
  30. Choroby s epigenetickými aspekty (porucha imprintigu, změny chromatinu in cis a in trans, poruchy DNA metylace)
  31. Molekulární mechanismy pohlavní determinace, dávková kompenzace
  32. Jednobuněčné modely vývojové biologie a genetiky
  33. Mozaikový a regulativní typ vývoje, vývojové mapy, regenerační mechanismy
  34. Rostlinné modely vývojové genetiky
  35. Řízení vývoje květu, sporofyt a gametofyt, imprinting u rostlin
Biologie člověka

Na této stránce jsou uvedeny okruhy témat, jejichž znalost je esenciální pro úspěšné absolvování magisterských státních zkoušek. Okruhy odpovídají sylabům kurzů uvedených u jednotlivých předmětů státní zkoušky. Mějte prosím na paměti, že se jedná o informativní sdělení z jaké oblasti se otázky mohou pokládat.

Předmět Speciální antropobiologie shrnuje poznatky specializovaných antropobiologických disciplín, které byly získány v průběhu dvouletého magisterského navazujícího studia. Obsah tohoto předmětu pokrývají zejména kursy Bi8620 Evoluce člověka, Bi5201 Humánní osteologie, Bi7123 Klinická antropologie, Bi8121 Funkční antropologie, Bi9121 Antropologie výživy a rytmických změn, Bi7360 Metody historické antropologie, Bi8145 Základy dentální antropologie

Předmět Antropogenetika shrnuje poznatky z relevantních oblastí antropogenetiky získané v průběhu dvouletého magisterského navazujícího studia, včetně interdisciplinárních a aplikačních přesahů. Obsah tohoto předmětu pokrývají zejména kursy Bi8270 Biologická variabilita člověka, Bi6290 Paleogenetika člověka, Bi7250 Lékařská genetika a genetické poradenství, Bi0124 Forenzní genetika, Bi5130 Základy práce s lidskou aDNA, Bi6126 Základy práce s lidskou aDNA v laboratoři.

Předmět Molekulární biologie a genetika shrnuje poznatky z relevantních oblastí molekulární biologie a genetiky získané v průběhu dvouletého magisterského navazujícího studia, včetně interdisciplinárních přesahů. Obsah tohoto předmětu pokrývají zejména kursy Bi7090 Molekulární biologie eukaryot, Bi9325 Molekulární genetika člověka, Bi7820 Genetika populací, Bi0580 Vývojová genetika.

Doporučená literatura:

Stloukal a kolektiv 1999: Antropologie. Příručka pro studium kostry. Národní muzeum. Praha.

Bass W. M., 2005: Human Osteology. A laboratory field manual. Missouri Archeological Society.

Bláha a kol. 2007: Essentials of Biological Anthropology (Selected chapters). Karolinum. Praha.Nováková, M., Hloušková, Z., 1984: Klinická antropologie. Avicenum Praha . Beneš J. 1979: Člověk se mění a přizpůsobuje. Krajský pedagogický ústav v Brně.Mielke J. H., Koneigsberg L.W., Relethford J.H. 2006: Human biological variation. Oxford University Press. Oxford, New York.Riegerová, J., Přidalová, M., & Ulbrichová, M. (2006). Aplikace fyzické antropologie v tělesné výchově a sportu (příručka funkční antropologie). Olomouc: Hanex.Clark, N. 2009: Sportovní výživa. Praha: Grada Publishing.Silva, K. 2003: Kineziologie a stravování. Praha: Fontána.Vančata V. 2003: Paleoantropologie – přehled fylogeneze člověka a jeho předků. Skriptum. Nadace Universitas Masarykiana. Brno.Henke W., Tattersall I. (eds.) 2007: Handbook of Paleoanthropology. Springer. Berlin, Heidelberg, New York.

Snustad P.D., Simmons M.J., 2009: Genetika. Masarykovy univerzita. Český překlad kolekitv autorů, redakce Jiřina Relichová.

Experimentální biologie rostlin

Předmět: Cytologie a embryologie rostlin

  • Základní znaky rostlinné buňky, odlišnosti od buněk prokaryot a živočichů.
  • Struktura a funkce jednotlivých součástí rostlinnych buněk: buněčná stěna plazmalema, endomembránovy systém, cytoskelet, plastidy, mitochondrie, jádro, ribozomy, mikrotělíska, vakuola, plazmodezmy.
  • Buněčný cyklus, mitóza, meióza.
  • Hlavní typy rostlinných pletiv: meristemy, základní, mechanická, krycí, vodivá.
  • Morfogeneze kořenů, stonku a listů u jednoděložných a dvouděložných rostlin.
  • Primární stavba kořene, modifikace při interakci kořene  s půdními organismy.
  • Primární stavba stonku, typy cévních svazků.
  • Primární stavba listu, typy mezofylu a průduchů, stavba jehlic u nahosemenných .
  • Sekundární růst kořene a stonku.

  • Životní cykly rostlin, sporofyt, gametofyt, stavba semene krytosemenných dormance. Makrosporogeneze a makrogametogeneze, gynaeceum, stavba pestíku, stavba vajíčka krytosemenných rostlin, tetrády makrospor, megaspory, polarita, vývoj zárodečného vaku, typy zárodečných vaků.

  • Mikrosporogeneze a mikrogametogeneze, androeceum, stavba prašníku, vývoj a zrání pylu. Opylení a oplození - Interakce mezi sporofytem a gametofytem, růst pylových láček, dvojí oplození u krytosemenných rostlin, apomixe.

  • Vývoj embrya nahosemenných a krytosemenných rostlin, vývojové fáze, embryogenetické typy, vývoj endospermu, typy endospermu.

Předmět: Fyziologie rostlin

  • Transportní procesy:
    • Chemický potenciál vody a jeho složky.
    • Příjem vody z půdy do kořenů, transport vody v xylému.
    • Příjem iontů solí kořeny a jeho řízení, transportní proteiny, primárně a sekundárně aktivní transport.
    • Význam elektrochemického potenciálu pro řízení transportu iontů.
    • Funkční principy transportu látek v lýku.
    • Průduchová regulace výměny plynů mezi listy a okolním vzduchem.
  • Metabolické procesy:
    • Příjem a konverze radiační energie v membránách chloroplastů.
    • Alternativní cesty disipace radiační energie, ochrana asimilačního aparátu před radiačním poškozením.
    • Asimilace CO2 fixační cestou C3 a její regulace.
    • Fotorespirační glykolátový cyklus.
    • Fixační cesty C4 a CAM - podstata, plasticita a ekologická významnost.
    • Oxidační procesy v mitochondriích, v cytosolu a v chloroplastech.
    • Závislost rychlosti fotosyntézy na záření, teplotě a koncentraci CO2.
    • Symbiotická fixace dusíku, asimilace nitrátových a amonných iontů.
    • Funkce dalších makroživin (P, K, Ca, Mg, S) a mikroživin (Fe, Mn, Cl, Zn, B, Cu, Ni, Mo) v rostlinách a projevy jejich nedostatku.
  • Růst a vývoj:
    • Obecné problémy řízení rychlosti růstu a diferenciace buněk u rostlin.
    • Hlavní skupiny fytohormonů (auxiny, cytokininy, gibereliny, kyselina abscisová, etylen) a jejich regulační účinky.
    • Regulace růstových procesů zářením, teplotou a gravitací (fytochrom, kryptochrom, fotoperiodicita, vernalizace, fototropismus, gravitropismus).
  • Stresová fyziologie:
    • Obecné (nespecifické) stresové reakce u rostlin.
    • Stresové účinky záření, ozónu a oxidu siřičitého na rostliny.
    • Stresové reakce rostlin na nedostatek vody v buňkách.
    • Stresové reakce rostlin za vysokých a nízkých teplot.
    • Mechanismy odolnosti rostlin vůči patogenům a herbivorům.

Předmět: Fyziologická ekologie rostlin

  • Radiační režim:
    • Zdroje a měření toku záření, vliv atmosféry na změny v ozářenosti zemského povrchu.
    • Příjem záření listy a porosty (spektrální absorbance), pronikání záření do porostů.
    • Fotoenergetické účinky záření, ekologické aspekty fotosyntézy.
    • Poškození rostlin zářením (UV, viditelné - fotoinhibice), ochranné mechanismy.
    • Přizpůsobení k trvalému nedostatku záření (tolerance zastínění).
    • Informační účinky záření zprostředkované spektrálním složením a periodicitou.
  • Teplotní režim:
    • Mechanismy přenosu tepla mezi prostředím a rostlinami, energetická bilance listů a porostů.
    • Negativní vliv chladu, mrazu a horka na rostliny, stresové reakce s tím spojené.
    • Adaptace a aklimace k extrémním teplotám, indukce sezónních změn v odolnosti.
    • Pozitivní účinky nízkých teplot na klíčení, růst a vývoj.
  • Vodní režim:
    • Vazba a pohyb vody v půdě, příjem vody rostlinami.
    • Průduchová regulace výdeje vody z rostlin - ekologické aspekty.
    • Přehled hlavních mechanismů přizpůsobení rostlin k nedostatku vody v prostředí.
    • Význam adaptací uhlíkového metabolismu (fixační cesty C4, CAM) za nedostatku vody v prostředí.
    • Ekologické výhody a nevýhody poikilohydrických rostlin.
  • Chemické složky půdního prostředí a atmosféry:
    • Ekologické aspekty příjmu a využití minerálních živin přijímaných rostlinami z půdy.
    • Přizpůsobení rostlin k nedostatku živin v půdě.
    • Toxické  působení nadbytku solí a iontů kovů v půdě, přizpůsobení rostlin k těmto vlivům.
    • Komplexní působení silně kyselých a alkalických půd na rostliny.
    • Vliv plynných toxických látek (ozón, SO2), a zvýšené koncentrace CO2  na rostliny.
  • Biotické složky prostředí:
    • Kompetiční a allelopatické vztahy,  ekologické aspekty mykorrhizy.
    • Ekofyziologické aspekty lišejníkových symbióz.
    • Interakce rostlin s býložravci a s patogenními mikroorganismy.

Doporučená literatura:

Dickison, W.C. (2000): Integrative Plant Anatomy.- Academic Press, London.

Lambers H., Chapin III. FS, Pons TL (2008): Plant Physiological Ecology (second edition), Springer, New York.

Gloser, J. (1998-2021): Fyziologie rostlin. - MU Brno (skripta, tištěná i elektronická verze).

Lux a kol. (2017): Obrazový průvodce antomií rostlin. Academia, Praha.

Larcher, W. (1988): Fyziologická ekologie rostlin.- Academia, Praha.

Procházka, S. a kol. (1998): Fyziologie rostlin.- Academia, Praha.

Taiz, L., Zeiger, E., Moeller IM, Murphy A (2018) Plant Physiology and Development.- Oxford University Press, California.

Experimentální biologie živočichů a imunologie

Aktuální okruhy otázek k magisterské státní zkoušce pro specializace Fyziologie živočichů, Imunologie a Vývojová biologie​ jsou přímo na stránkách Oddělení fyziologie a imunologie živočichů zde.​

Bioanalytická laboratorní diagnostika ve zdravotnictví - Lékařská genetika a molekulární diagnostika

Magisterská státní závěrečná zkouška se skládá z následujících jednotlivě klasifikovaných částí:

  • ústní obhajoba diplomové práce
  • vědomostní ústní zkouška

Předměty zkoušky:

  • Lékařská genetika a molekulární biologie člověka
  • Molekulární diagnostika v klinické praxi

Vědomostní zkouška má prokázat hluboké znalosti z oblasti genetiky a molekulární biologie člověka, z vyšetřovacích metod laboratorní lékařské genetiky a metod molekulární diagnostiky využívaných v klinické praxi.

_________________________________________________________________________

Předmět Lékařská genetika a molekulární biologie člověka

Zkouška je pokryta předměty Obecná genetika, Buněčná biologie, Lékařská genetika a genetické poradenství, Molekulární genetika člověka, Cytogenetika a cytogenomika, Molekulární biologie eukaryot, Molekulární a buněčná biologie nádorů.

Lékařská genetika a molekulární biologie člověka

  1. Úloha genetiky v medicíně, indikace ke genetickému vyšetření, postup při vyšetření v genetické poradně, genetické poradenství a stanovení rizika.
  2. Lidský genom: organizace a exprese lidského genomu, struktura a funkce genů a chromozomů, nekódující sekvence lidské DNA.
  3. Individuální genetické odchylky: základní typy variability lidského genomu, polymorfizmy DNA, jejich detekce a využití.
  4. Projekt Lidský genom (Human Genome Project, HGP). Mapování lidského genomu. Projekt 1000 genomů.
  5. ELSI HGP (=Ethical, Legal, Social Issues) Etické, právní, sociální otázky související s analýzou lidské DNA.
  6. Genetické patologické stavy u člověka, klasifikace geneticky podmíněných chorob. Mutace a instabilita lidské DNA.
  7. Monogenně dědičné choroby. Atypické způsoby dědičnosti, genetická onemocnění daná amplifikací tripletů.
  8. Molekulární a biochemická podstata vybraných genetických chorob.
  9. Vzácná onemocnění a genetické choroby.
  10. Klinická cytogenetika: vrozené poruchy autozomů a pohlavních chromozomů a jejich význam.
  11. Strukturní chromozomové abnormality jako příčina geneticky podmíněných onemocnění u člověka.
  12. Variabilní počet DNA kopií (CNVs) a genomová onemocnění, mikrodeleční a mikroduplikační syndromy.
  13. Nádorová cytogenetika. Chromozomové abnormality u hematologických malignit a solidních nádorů.
  14. Mitochondriální genetické choroby.
  15. Genetické příčiny neplodnosti a možnosti řešení. Asistovaná reprodukce a její metody.
  16. Preventivní metody v lékařské genetice, primární a sekundární prevence. Neinvazivní a invazivní metody prenatální diagnostiky.
  17. Preimplantační genetická diagnostika a její význam.
  18. Prediktivní a presymptomatická diagnostika.
  19. Polyfaktoriální dědičnost u člověka. Genetika onemocnění s komplexní dědičností.
  20. Léčba genetických chorob. Genová terapie.
  21. Genetická variabilita populací.
  22. Genetika imunitního systému.
  23. Forenzní genetika, metody profilování DNA, určování paternity, identifikace osob.
  24. Metabolické vady u člověka.
  25. Mutageny, karcinogeny a teratogeny. Genetická toxikologie.
  26. Etické a právní aspekty v klinické genetice, informovaný souhlas.
  27. Molekulární podstata řízení buněčného cyklu.
  28. Buněčná signalizace.
  29. Mezibuněčné interakce a interakce mezi buňkou a extracelulární matrix.
  30. OPRAVA: Molekulární biologie cytoskeletu a extracelulární matrix.
  31. OPRAVA: Molekulární podstata přenosu nervového vzruchu.
  32. Řízená degradace proteinů v buňce.
  33. Translokace proteinů přes membrány.
  34. Molekulární patologie nádorových onemocnění; protoonkogeny a nádorové supresory; přehled procesů poškozených během kancerogeneze; komplexita a heterogenita nádorové tkáně.
  35. Individuální dispozice k nádorům. Přehled nejvýznamnějších dědičných syndromů spojených se zvýšeným výskytem nádorů.
  36. Apoptóza a nádory.
  37. Telomery a telomeráza a nádory.
  38. Angiogeneze nádorů.
  39. Nádory a tvorba metastáz.
  40. Genetická nestabilita nádorů.
  41. Remodelace chromatinu a nádory.
  42. Molekulární farmakologie – principy cílené léčby.
  43. Prediktivní onkologie.
  44. Nádorová imunoterapie

 

Předmět Molekulární diagnostika v klinické praxi

Zkouška je pokryta předměty Základní přednáška z molekulární biologie, Metody molekulární biologie, Lékařská genetika a genetické poradenství, Úvod do molekulární medicíny, Molekulární diagnostika vrozených poruch, Molekulární diagnostika mikroorganizmů, Molekulární biologie virů.

a) Molekulární diagnostika člověka

  1. Vyšetřovací metody klinické genetiky, genealogická analýza, cytogenetické vyšetření, biochemické vyšetření, imunologické vyšetření, molekulární diagnostika.
  2. Vyšetřovací metody v genetické toxikologii.
  3. Metody molekulární medicíny, příprava biologického materiálu, izolace nukleových kyselin.
  4. Elektroforetická a elektron mikroskopická analýza nukleových kyselin.
  5. Molekulární klonování, typy klonovacích vektorů, rekombinantní DNA, metody přenosu genů, selekční systémy.
  6. Restrikční endonukleázy a jejich využití v molekulární diagnostice.
  7. Přímá a nepřímá DNA diagnostika,
  8. RNA diagnostika, expresní analýzy.
  9. Polymerázová řetězová reakce (PCR) a její využití při analýze RNA a DNA, kvantitativní PCR, detekce mutací pomocí PCR, správná laboratorní praxe při provádění PCR.
  10. Hybridizace nukleových kyselin, příprava sond, značení nukleových kyselin.
  11. Sekvenční analýza nuklových kyselin, genomové sekvenování, metody sekvenování druhé a třetí generace.
  12. Metody screeningu a scoringu mutací, identifikace patologických genů.
  13. Průtoková cytometrie.
  14. Diagnostické možnosti v cytogenetice. Metody analýzy chromozomových poruch. Metody klasické cytogenetiky, pruhování chromozomů.
  15. Metody molekulární cytogenetiky, cílené a celogenomové vyšetřovací techniky, FISH, M-FISH, array-CGH, technika MLPA.
  16. Metody prenatálního a preimplantačního genetického screnningu a diagnostiky.
  17. Metodické přístupy v molekulární medicíně - Real-Time qPCR, DNA čipy, SNP čipy, mikroRNA čipy, Real-Time PCR arrays.
  18. Metodické přístupy analýzy proteomu (immunoblotting, ELISA, dvojrozměrná elektroforéza, hmotnostní spektrometrie, proteinové čipy).
  19. Aplikace technologie microarrays.
  20. Molekulární diagnostika vybraných genetických onemocnění (např. cystická fibróza, hemoglobinopatie, syndrom fragilního X, myotonická dystrofie, Duchenova/Beckerova svalová dystrofie, spinální svalová atrofie).
  21. Molekulární diagnostika nádorových onemocnění.
  22. Akreditace zdravotnických laboratoří, norma ČSN EN ISO 15189:2013 a její požadavky.

b) Molekulární diagnostika mikroorganizmů. (verze z 19.4.2022)

  1. Struktura a typy genomu jednotlivých skupin mikroorganismů (bakterie, viry).
  2. Replikace, transkripce, translace prokaryotických a virových genomů.
  3. Metodické přístupy v molekulární taxonomii bakterií a virů.
  4. Molekulární mechanismy zodpovědné za patogenitu a virulenci bakterií a virů.
  5. Přímé a nepřímé metody v diagnostice a typizaci polymorfizmů genomu patogenů a jejich význam v molekulární epidemiologii.
  6. Metodické přístupy pro studium genomu, proteomu a transkriptomu a jejich využití v klinické praxi.
  7. Základní klasifikace antibiotik, mechanismy jejich působení a metody analýzy ATB rezistence.
  8. Mechanismy a úloha mobilních genetických elementů v horizontálním přenosu genů a jejich vliv na evoluci patogenů.
  9. Nové metodické přístupy v editaci prokaryotických genomů a příklady využití v praxi
  10. Sekvenční analýza DNA/RNA a bioinformatické přístupy v sekvenčních analýzách.
  11. Polymerázová řetězová reakce a její modifikace pro analýzu DNA a RNA v klinické praxi.
  12. Klonování genů a příprava transgenních organismů a jejich využití v klinické praxi.
  13. Bakteriofágy a jejich využití v léčbě bakteriálních infekcí.
  14. Klinická diagnostika virových infekcí u pacientů
  15. Interakce viru a hostitelské buňky a její dopad na průběh infekce
  16. Klinicky významné humánní DNA viry a etiopatogeneze jimi způsobených onemocnění
  17. Klinicky významné humánní RNA viry a etiopatogeneze jimi způsobených onemocnění
  18. Klinická a molekulární diagnostika humánních prionóz
Mikrobiologie

Mikrobiologie

  • Historie, současnost a perspektivy oboru mikrobiologie.
  • Taxonomie (klasifikace, nomenklatura a identifikace mikroorganismů). Gramnegativní bakterie I: kmen Pseudomonadota („Proteobacteria“) (Alfa-, Beta-, Gamma-, Delta-, Epsilonproteobacteria); kmen Clamydiota („Chlamydia“). Gramnegativní bakterie II: kmen Spirochaetota („Spirochaetes“), kmen Fibrobacterota („Fibrobacteres“), kmen Bacteroidota („Bacteroidetes“), kmen Fusobacteriota („Fusobacteria“), kmen Verrucomicrobiota („Verrucomicrobia“). Gramnegativní bakterie III (Fototrofní, chemolitotrofní a metylotrofní bakterie): kmen Cyanobacteriota („Cyanobacteria“), kmen Chlorobiota („Chlorobi“), kmen Chloroflexota („Chloroflexi“), kmen Nitrospirota („Nitrospira“). Grampozitivní bakterie I: kmen Actinomycetota („Actinobacteria“), kmen Bacillota („Firmicutes“) a třída Clostridia. Grampozitivní bakterie II: kmen Bacillota („Firmicutes“) a třída Bacilli, kmen Mycoplasmatota („Tenericutes“). Archaea – kmen Thermoproteota („Crenarchaeota“), kmen Euryarchaeota. Eukaryotické mikroorganismy.
  • Struktura a funkce buněčných kompartmentů domén Bacteria a Archaea. Struktura buněčné stěny u Gram-pozitivních a Gram-negativních bakterií. Stavba bakteriálního bičíku.
  • Izolace a kultivace mikroorganismů. Růst a množení mikroorganismů a jejich kontrola. Účinek vnějších faktorů na mikrobiální buňku.
  • Principy mikrobiální energetiky: oxidačně redukční reakce, fermentace, aerobní a anaerobní respirace; podíl cytoplazmatické membrány na přeměně energie, složky respiračního řetězce a jejich orientace v cytoplazmatické membráně u bakterií. Fotosyntetizující mikroorganismy (červené bezsirné bakterie, heliobakterie, zelené sirné bakterie, cyanobakterie; fotosyntéza bez chlorofylu).
  • Biosyntéza makromolekul u mikroorganismů. Zdroje uhlíku pro syntézu makromolekul. Hlavní metabolické prekurzory (monomery) pro biosyntetické reakce. Metabolické dráhy podílející se na vzniku hlavních metabolických prekurzorů. Katabolizmus glukózy. Asimilace oxidu uhličitého v Calvinově cyklu. Zdroje, způsoby přeměny a asimilace dusíku. Asimilace síry. Biosyntéza aminokyselin. Biosyntéza purinových a pyrimidinových bazí. Biosyntéza mastných kyselin. Struktura a funkce mikrobiálních proteinů. Syntéza proteinů a jejich strukturní uspořádání. Biosyntéza peptidoglykanu. Zásobní látky a jejich akumulace v mikrobiální buňce.
  • Mikrobiální degradace přes uhlíkaté cykly. Katabolismus celulózy, škrobu, xylanů, glykogénu, chitinu, dlouhých řetězců mastných kyselin, n-alkanů, fosfolipidů, proteinů, kyseliny močové, ligninu, aromatických uhlovodíků. Obtížně degradovatelné uhlovodíky.
  • Povaha dědičné informace u bakterií. Struktura a replikace DNA. Regulace genové exprese (negativní, pozitivní). Transkripce a její regulace u mikroorganismů. Translace. Mechanismy proteosyntézy (iniciace, elongace, terminace). Mutace a jejich typy. Mutageny. DNA-reparační systémy. Přenos genetického materiálu mezi bakteriemi. Principy genetické rekombinace. Transformace (přirozená a umělá kompetence bakteriální buňky), transfekce, konjugace (F-plazmid), transdukce (specifická, nespecifická). Plazmidy a jejich využití v procesu genetické ekombinace. Konstrukce rekombinantních plazmidů. Mobilní genetické elementy. Klasifikace transpozónů, mechanismus transpozice.
  • Biotechnologie a genetické inženýrství. Podstata genetického inženýrství. Analýza DNA pomocí restrikčních endonukleáz. Determinace specifické DNA sekvence genu. PCR (polymerázová řetězová reakce).
  • Mikrobiální ekologie. Autekologie, synekologie. Biotopy. Mikrobiální společenstva. Kolonizace a sukcese. Biologické cykly. Mikrobiální druhové interakce a jejich typy. Symbióza mezi mikroorganismy a rostlinami. Fytopatogenní mikroorganismy. Symbióza mezi mikroorganismy a živočichy. Normální lidská mikroflóra. Mikroorganismy patogenní pro člověka. Mikrobiální antroponózy, zoonózy, sapronózy. Vyšetřovací metody v lékařské mikrobiologii. Faktory a mechanismy patogeneze. Mikrobiální toxiny.

Doporučená literatura:

  • Němec M. a Matoulková D.: Základy obecné mikrobiologie. MU Brno, 2015
  • Kaprálek F.: Základy bakteriologie. UK Praha, 2000.
  • Kaprálek F.: Fyziologie bakterií. SPN Praha, 1986.
  • Sedláček I.: Taxonomie prokaryot. MU Brno, 2007
  • Scharfen J. ml.: Diferenciální diagnostika v klinické mikrobiologii. Nucleus HK, 2013
  • Šilhánková L: Mikrobiologie pro potravináře a biotechnology. Victoria Publ. Praha, 2002.
  • Votava M.: Lékařská mikrobiologie obecná. Neptun Brno, 2005.
  • Votava M. a kol.: Lékařská mikrobiologie speciální. Neptun Brno, 2003.
  • Hubálek Z., Rudolf I.: Mikrobiální zoonózy a sapronózy. MU Brno, 2007.

Virologie

  • Historické milníky ve virologii (nejvýznamnější osobnosti a objevy)
  • Základní terminologie, bezpečnost práce s viry a metody studia virů, emergentní viry
  • Obecná charakteristika virů (velikost, morfologie, chemická struktura, symetrie virových částic, stabilita virů v prostředí)
  • Životní cyklus virů (adsorpce, penetrace, obnažení genomu, replikace, sestavení virové částice, uvolnění viru z hostitelské buňky)
  • Taxonomie virů (dle ICTV)
  • Strategie replikace virů dle Baltimorovy klasifikace (třídy I-VII)
  • Základní hypotézy o evoluci virů
  • Základní charakteristika virofágů, bakteriofágů, mykofágů, rostlinných virů a virů infikující bezobratlé
  • Základní charakteristika onkogenních virů
  • Virové zoonózy
  • Virové antroponózy
  • Veterinární virové nákazy
  • Patogeneze virových nákaz
  • Diagnostika virových nákaz (přímá, nepřímá)
  • Profylaxe, léčba virových nákaz, vakcinace proti virovým nákazám
  • Priony a onemocnění, jež způsobují.

Doporučená literatura:

  • Carter J.B., Saunders V.A.: Virology: principles and applications (2nd ed.) Willey, 2013.
  • Dimmock N.J., Easton A.J., Leppard K.N.: Introduction to Modern Virology. Wiley-Blackwell. 2016.
  • Norkin, Leonard C. Virology: molecular biology and pathogenesis. Washington, D.C.: ASM Press, 2010.
  • Votava M. a kol.: Lékařská mikrobiologie speciální. Neptun Brno, 2003.

Molekulární a buněčná biologie

  • Informační makromolekuly, genetická informace, gen, genetický kód.
  • Molekulární struktura a organizace prokaryotického, eukaryotického a virového genomu. Replikace DNA prokaryotického, eukaryotického a virového genomu.
  • Transkripce a posttranskripční úpravy. Translace a posttranslační úpravy. Regulace genové exprese u prokaryot a eukaryot na transkripční a translační úrovni.
  • Molekulární podstata mutace a rekombinace. Reparace DNA. Modifikace a restrikce DNA.
  • Mobilní elementy prokaryot, jejich využití při analýze genomů
  • Horizontální přenos genetické informace mezi organismy. Konjugace, transformace, transdukce.
  • Základní metody molekulární biologie (restrikční a sekvenční analýza DNA, hybridizace DNA, polymerázová řetězová reakce, mutageneze in vitro).
  • Klonování DNA. Základní typy vektorů, příprava rekombinantní DNA, způsoby přenosu vektorů do buněk.
  • Optimalizace genové exprese v heterologních organismech.
  • Základy genového inženýrství. Příprava transgenních organizmů a produktů s novými vlastnostmi.
  • Struktura biologických makromolekul – složení, metody stanovení, využití v biologii
  • Analýza struktury proteinu – identifikace důležitých regionů: vazebná/aktivní místa, transportní cesty, flexibilní regiony, katalytické aminokyseliny. Modifikace struktury proteinu – analýza vlivu mutace na strukturu a funkci proteinu

Doporučená literatura:

  • Brown T.A.: Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, 8th Edition, Wiley-Blackwell, 2020 (ISBN: 978-1-119-64078-3)
  • Clark D., Pazdernik N., Mcgehee M.: Molecular Biology, 3rd Edition, Elsevier, 2018 (eBook ISBN: 9780128132890)
  • Primrose S.B.,Twyman R.M.: Principles of gene manipulation and genomics, 7th ed. Blackwell Publ., 2006.
  • Rosypal S. a kol.: Terminologie molekulární biologie. Brno, 2001.
  • Simmons M.J. a Snustad D.P.: Genetika (české vydání), Masarykova univerzita, 2017 (ISBN: 978-80-210-8613-5)
  • Šmarda J. a kol.: Metody molekulární biologie. Brno, 2005.
  • Wink M.: An Introduction to Molecular Biotechnology: Fundamentals, Methods and Applications, 3rd Edition, Wiley, 2020 (ISBN: 978-3-527-81288-2) Rosypal S. a kol.: Úvod do molekulární biologie. I.-IV díl. Brno 1999-2002 (třetí vydání). 2006 - I. díl (čtvrté vydání)
Buněčná biologie

Státní závěrečnou zkouškou studenti prokazují vědomosti získané v jednotlivých předmětech během navazujícího magisterského studia a zároveň schopnost uvádět tyto vědomosti do logických souvislostí a interdisciplinárních přesahů. Následující tři předměty SZZ mají své tematické okruhy vymezeny obsahem jednotlivých studijních předmětů takto (viz též zde):

Biologie živočišných buněk:

  • ARCHITEKTURA BUŇKY: Buněčné jádro: tvar buněčného jádra; jaderný obal a jaderné póry; jaderná lamina a jaderný skelet; vnitřní organizace jádra. Kompartmentalizace buňky a komunikace mezi organelami: vezikulární transport a sekreční dráha; endoplazmatické reticulum; Golgiho aparát; lysosomy. Biogeneze membránových a nemembránových organel: mechanismy biogeneze a degradace organel; kontrola biogeneze; životní cyklus membránových organel. Mikrotubuly: složení a stavba mikrotubulů; mikrotubuly organizující centra; dynamika cytoplazmatických mikrotubulů; struktura a dynamika dělicího vřeténka; pohyb zprostředkovaný mikrotubuly; mikrotubulární toxiny. Aktinová filamenta: složení a stavba aktinových filament; aktinový cytoskelet a stresová vlákna; pohyb zprostředkovaný aktinovými filamenty; specializované aktinové struktury; aktinová filamenta a buněčné interakce; toxiny aktinových filament. Intermediární filamenta: složení a stavba intermediárních filament, funkce intermediárních filament v buňkách; intermediární filamenta v neuronech; intermediární filamenta a buněčné interakce. Buněčný povrch a extracelulární matrix: membránový skelet; složení a stavba plazmatické membrány; dynamika plazmatické membrány; složení a struktura glykokalyxu; zona pellucida; komponenty, uspořádání a degradace extracelulární matrix; interakce buněk s extracelulární matrix.
  • BUNĚČNÉ REGULACE: Mezibuněčná signalizace: základní principy, druhy signálů, agonista, antagonista, dosah signálů – endokrinní, parakrinní, autokrinní signalizace, přímá cell-cell signalizace, reakce buňky na signál, variabilita signalizace, pozitivní a negativní zpětná vazba, typy receptorů, přenos signálu, proteinkinázy, fosfatázy, GTPázy a jejich cíle, druhý posel, signální kaskády. Mezibuněčná signalizace membránovými receptory: receptory spřažené s G-proteiny (GPCR), napojení GPCR na iontové kanály, funkce receptorů pachu a světla, napojení GPCR na enzymy, adenylátcykláza a cAMP, fosfolipáza C a druzí posli, role Ca2+ iontů, receptory spřažené s enzymy, receptorové tyrozinkinázy (RTK), navazující signální dráhy na RTK, MAP kinázy, AKT signalizace, receptory pro cytokiny a pro TGFβ ligandy, cytoplazmatické tyrozinkinázy. Buněčná regulace lipofilními hormony a jadernými receptory: ligandy nukleárních receptorů, nukleární receptory, responzivní elementy, retinoidy, steroidní signalizace v chemoatrakci a kapacitaci spermií, regulace růstu mléčné žlázy a laktace, signalizace pomocí NO. Mezibuněčná signalizace – nové koncepty – morfogeny: signální dráha Wnt/beta-katenin, příklady buněčných procesů regulovaných dráhou Wnt, signální dráha Hedgehog – mechanismus a regulované procesy, role primárních cilií v buněčné signalizaci, signalizace přes extracelulární váčky a exosomy, lipoproteinové částice, odlišení signalizace přes EV a lipoproteiny, cytonemy, biomolekulární kondenzáty, princip fázové separace regulace pomocí nekódujících RNA (miRNA a spol.). Regulace buněčné adheze a buněčné polarity: klasifikace mezibuněčných spojení, adhezní molekuly: imunoglobulinová rodina, integriny, kadheriny, selektiny a další, propojení adhezních molekul s cytoskeletem – organizace adherens junctions, talin, vinculin, fokální adheze, ERM komplex, mechanismy polarizace v epitelu – apikobázální a planární polarita, molekulární podstata AB a PCP. Odpověď buněk na stres: obecné principy odpovědi na stres, poškození DNA a DDR, unfolded protein response (UPR), autofagie, senescence, programovaná buněčná smrt, oxidativní stres, příklady (de)regulace ve fyziologii embrya a dospělce. Regulace buněčné identity: principy regulace diferenciální exprese, regulační oblasti DNA, epigenetické regulace chromatinu (modifikace DNA a histonů), genový imprinting, regulace transkripčními faktory, regulace exprese na úrovni RNA, “epigenetic landscape”, příklady deregulace zmíněných procesů. Regulace velikosti buněk a tkáně: regulace velikosti organel, regulace počtu buněk (buněčný cyklus, kontrolní body, mitóza a cytokineze), dělení buněk v kontextu interakce s okolím (symetrické a asymetrické dělení, mechanosenzitivita a Hippo signální dráha), regulace růstu (velikost buněk, velikost tkání, mTOR signální dráha), příklady deregulace zmíněných procesů. Regulace buněčné migrace: améboidní a mesenchymální migrační mód (hlavní charakteristiky a rozdíly), malé GTPázy z rodiny Rho (Rac, Rho, Cdc42) a jejich vliv na organizaci cytoskeletu, filopodia, lamelipodia, základní fáze v průbehu mezenchymální migrace, role fokálních adhezí, améboidní migrace – buněčný blebbing, základní principy chemotaxe (Dictyostelium), role fosfoinositolů, migrace imunitních buněk – uropod, imunologická synapse, chemokiny.
  • METABOLISMUS BUŇKY: Energetický metabolismus buňky a mitochondrie: základní dráhy energetického metabolismu a jejich lokalizace v buňce; struktura a dynamika mitochondrií; úloha mitochondrií v udržování redoxní rovnováhy i jako zdroje energie; signální dráhy řídící energetický metabolismus (PI3K/Akt, AMPK, mTOR). Úloha endoplazmatického retikula (ER) v buněčném metabolismu: membránově vázané enzymy v ER; úloha ER v syntéze lipidů a příbuzných sloučenin; ER a metabolismus cizorodých látek. Metabolismus lipidů a fosfolipidů: syntéza mastných kyselin; katabolismus mastných kyselin – beta-oxidace a další formy; úloha peroxisomů a mitochondrií v metabolismu lipidů a mastných kyselin; syntéza fosfolipidů a sfingolipidů; metabolity kyseliny arachidonové. Metabolismus dusíkatých sloučenin: syntéza aminokyselin; glutamin jako zdroj dusíku; degradace proteinů a metabolismus aminokyselin; aminokyseliny jako zdroj energie a signálních molekul; močovinový cyklus; syntéza a degradace nukleotidů. Principy kooperace tkání/orgánů při metabolismu: úloha jater v metabolismu; Coriho cyklus; interakce tukové tkáně, jater a kosterní svaloviny v metabolismu; specifické populace buněk pankreatu a jejich úloha při regulaci metabolismu. Metabolismus cizorodých látek (xenobiotik): principy tří fází metabolismu xenobiotik; buněčná lokalizace a specifické reakce katalyzované základními enzymy 1. a 2. fáze biotransformace; základní typy transportérů podílejících se na transportu xenobiotik; regulace exprese enzymů metabolizujících xenobiotika (CAR, PXR). Hypoxie a buněčné adaptace na hypoxii: vnímání hypoxie - principy regulace HIF-1alfa; důsledky hypoxie pro buněčný metabolismus; mitochondrie a hypoxie; patologie související s hypoxií. Metabolismus a epigenetika: specifické metabolity a enzymy zapojené do regulací funkcí chromatinu a genové exprese; syntéza metabolitů nezbytných pro epigenetické regulace: methylace a demethylace DNA, methylace a acetylace histonů. Adaptace metabolismu specifických buněčných typů: Warburgův efekt; proliferující buňky vs. buňky v klidovém stavu; specifické rysy metabolismu kmenových a nádorových buněk; metabolismus jako faktor související s buněčnou diferenciaci; specifické rysy metabolismu fagocytů, erytrocytů a svalových buněk.
  • MECHANISMY BUNĚČNÉ SMRTI: Charakteristika buněčné smrti: definice buněčné smrti, klasifikace jednotlivých forem buněčné smrti, hlavní biochemické a morfologické znaky, fyziologický význam buněčné smrti ve vývoji a udržení homeostázy mnohobuněčného organismu. Proteázy v regulaci buněčné smrti: kaspázy – charakteristika, struktura, funkce, klasifikace; úloha jednotlivých kaspáz v regulaci buněčné smrti; důležité substráty kaspáz a jejich funkce; regulace aktivity kaspáz u člověka a jiných živočišných druhů (Drosophila, Caenorhabditis elegans); granzymy, kalpainy, kathepsiny; úloha lysosomů v regulaci buněčné smrti. Vnitřní dráha indukce apoptózy: úloha mitochondrií v regulaci buněčné smrti; proteiny rodiny Bcl- 2, jejich struktura, klasifikace a komplexní úloha v regulaci mitochondriálních funkcí; proapoptotické proteiny uvolňované z mitochondrií, jejich význam a funkce; protein p53 v regulaci vnitřní dráhy. Vnější dráha indukce apoptózy: charakteristika nejdůležitějších receptorů smrti a jejich ligandů z rodiny TNF, komplex DISC a související signální dráhy; fyziologická úloha těchto ligandů a jejich význam ve vývoji a terapii vybraných onemocnění; dependence receptory, signálování a význam v regulaci a léčbě některých onemocnění. Autofagie a její úloha v regulaci buněčné smrti: mechanismy, význam, interakce s různými typy buněčné smrti, důsledky. Lytická buněčná smrt: charakteristika a srovnání různých forem, jejich definice, popis, regulace, molekulární mechanismy a význam; nekróza, nekroptóza, pyroptóza, ferroptóza atd. Další specifické formy buněčné smrti: parthanatos, alkaliptóza, oxeiptóza, netóza, entóza, kornifikace, excitotoxicita, eryptóza; autosis, immunogenní buněčná smrt, metuosis, paraptosis, erebosis; charakteristika a srovnání jednotlivých forem, jejich definice, popis, regulace, molekulární mechanismy a význam. Význam buněčné smrti ve vývoji onemocnění: příklady onemocnění spojených s deregulovanou buněčnou smrtí (neurodegenerativní, imunitní, alergická, zánětlivá, kardiovaskulární, virová atd.), související mechanismy a důsledky; nové terapeutické možnosti.
  • BIOLOGIE KMENOVÝCH BUNĚK: Charakteristika kmenových buněk: definice kmenové buňky; identifikace kmenové buňky; diferenciační potenciál buněk a kmenové buňky; příklady kmenových buněk – jejich vlastnosti, potenciál a identifikace. Ontogenetická hierarchie buněk v tkáni: úloha kmenových buněk v regeneraci a homeostáze tkáně; regulace aktivity kmenových buněk ve tkáni nebo v orgánu; příklady tkání s popisem jejich ontogenetické hierarchie a principů regulace jejich kmenových buněk. Niche kmenových buněk: význam niche pro kmenové buňky, interakce niche a kmenové buňky; symetrie dělení buněk a jeho regulace; složení niche; aktuální a potenciální kmenová buňka; příklady stavby a složení niche a jejích kmenových buněk. Pluripotentní kmenové buňky: charakteristika u savců; identifikace pluripotentních buněk; zdroje pluripotentních kmenových buněk, jejich využití v klinické praxi a v experimentech. Metabolismus kmenových buněk: regulace metabolismu kmenových buněk; jeho odlišnosti a výhody.
  • BIOLOGIE ZÁRODEČNÝCH BUNĚK A ČASNÝCH EMBRYÍ: Segregace chromosomů a možné poruchy: průchod buněčným cyklem, řídící a kontrolní mechanismy buněčného cyklu, rozdíly mezi mitózou a meiózou, kohezinový komplex, dělení chromosomů, regulační mechanismy dělení chromosomů, konfigurace chromosomů v mitóze a meióze, poruchy segregace chromosomů, aneuploidie, její příčiny a následky. Výstavba dělicího aparátu: výstavba dělicího vřeténka v mitóze a v meióze, rozdíly, změny mechanismů sestavení dělicího vřeténka při přechodu z meiózy do mitózy. Zárodečné buňky, jejich vznik a další vývoj: vznik zárodečných buněk, jejich původ a další osud během vývoje jedince, události časné meiózy, morfologie oocytů a spermií, vývoj folikulů, morfologie vaječníku a varlete. Vývoj pohlavního aparátu: genetické určení pohlaví a další diferenciace pohlavního aparátu, vývodné pohlavní cesty. Fertilizace: oplození a možné poruchy, vznik prvojader a dělícího vřeténka v zygotě, další vývoj embrya po fertilizaci. Časný embryonální vývoj: vývoj časného embrya, zapnutí embryonálního genomu, epigenetické modifikace během časného vývoje, mechanismy diferenciace v časném embryu, trofoblast, embryoblast, gastrulace, vznik zárodečných listů, implantace embrya. ART v reprodukci: postupy a trendy ART v reprodukci lidí a zvířat, benefity a možná rizika, využití ART při šlechtění hospodářských zvířat a při záchraně ohrožených druhů.
  • BUNĚČNÁ A MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE NÁDORŮ: Klasifikace a charakteristické znaky nádorů: obecné principy kancerogeneze, nádory maligní a benigní, premaligní změny tkáně, dělení nádorů podle typu buněk, ze kterých vznikají, histologická skladba solidních nádorů, klonální expanze, geny účastnící se kancerogeneze, onkogenní viry, typické znaky nádorových buněk. Proto-onkogeny, onkogeny a mitogenní signální dráhy: definice proto-onkogenů a jejich mutace u nádorů, molekuly klíčové pro řízení buněčného cyklu a jejich poškození u nádorů, složky mitogenních signálních drah s onkogenním potenciálem (růstové faktory a jejich receptory, proteiny Ras, nereceptorové proteinkinázy, transkripční faktory). Nádorové supresory a dědičné dispozice k nádorům: definice, dělení nádorových supresorových genů a jejich mutace u nádorů, dědičné formy nádorů a jejich příčiny obecně, příklady nádorových supresorů a jejich poškození u nádorů (pRb, p53, APC, proteiny účastnící se oprav DNA a další). Genetická nestabilita nádorů: typy genetické nestability a její příčiny, poškození mechanismů opravy DNA, molekulární mechanismus kontroly mitotického vřeténka, násobné centrosomy. Nádorová angiogeneze: vaskulogeneze a angiogeneze, cévní systém nádorů, průběh neovaskularizace nádorů, aktivátory a inhibitory angiogeneze, význam hypoxie, anti-angiogenní terapie. Telomery, senescence a neomezený replikační potenciál: zkracování telomer a buněčné dělení, průběh a mechanismus buněčné senescence, dvojí efekt zkracování telomer a aktivace telomerázy u nádorů.
    Rezistence k apoptóze u nádorů: regulace a průběh apoptózy, poškození vnější a vnitřní apoptotické dráhy u nádorů, regulace kaspáz, terapie cílená na mechanismy rezistence. Invazivita a metastázování: metastatická kaskáda, epiteliálně-mezenchymová tranzice, degradace ECM, adhezní molekuly v průběhu metastazování, orgánově specifické metastazování, pre-metastatická nika.

Biologie rostlinných buněk a mikroskopických eukaryot:

  • POKROČILÁ BIOLOGIE ROSTLINNÉ BUŇKY: Signální dráhy rostlinných hormonů: receptory – volné, vázané v membráně; signální dráhy – přenos fosfátu, kontrolovaná degradace proteinů; hybridní systémy; cíle signálu – efektory; odpovědi na signál – transkripční, netranskripční. Vnitrobuněčný a mezibuněčný transport: typy transportu, způsoby transportu, mezibuněčný transport, typy transportérů (auxinu), regulace lokalizace a funkce transportérů, struktura transportérů, transportéry fytohormonů. Buněčný cyklus rostlinné buňky: buněčné dělení jako základní mechanismus odpovědi na vnější signál, kontrolní body buněčného cyklu, rostlinné jaderné proteiny. Růst a prodlužování rostlinných buněk: organizace buněčné stěny, biosyntéza celulózy, signalizace regulující dynamiku cytoskeletu a růst buňky, prodlužování buňky v závislosti na auxinu a turgoru, hormonální regulace růstu buněk. Mechanické vlastnosti rostlinných buněk: mechanosenzory, reakce na mechanické podněty, přenos signálu, vnímání gravitačního vektoru, amylocyty, růstová odpověď na gravitační signál. Rostlinné kmenové buňky: kmenové buňky v meristémech, signalizace: WUS-CLV3, WOX5-CLE, funkce Ca2+, zakládání kmenových buněk de novo, hormonální regulace. Diferenciace rostlinných buněk: asymetrické dělení v zygotě, polarizace, endoreduplikace, prokambium a kambium ve vývoji vodivých pletiv. Diferenciace rostlinných buněk v in vitro podmínkách: molekulární aspekty dediferenciace, rediferenciace, transdiferenciace, genetické reprogramování rostlinných buněk in vitro, kalus, regenerace. Omické přístupy na úrovni rostlinné buňky: definice a obecný přístup, genomika, transkriptomika, hormonomika, metabolomika, sekvenování, single-cell přístup. Online webové nástroje ke studiu rostlinné buňky: The Bio-Analytic Resource for Plant Biology (BAR), ePlant, Plant Cell Atlas.
  • BUNĚČNÁ BIOLOGIE PRVOKŮ: Vznik eukaryot: definice eukaryot a prvoků; prokaryota vs. eukaryota; Archaea – autogenní vs. chimérický model vzniku eukaryot – Asgard – 2 vs. 3 domény buněčného života vs. eocyt – Parakaryon – FECA vs. LECA – endosymbiózy u eukaryot a význam pro současnou diverzitu – základní znaky eukaryotické buňky a mechanismus jejich vzniku - datace evoluce eukaryot. Diverzita eukaryot: systémy klasifikace eukaryot a současná koncepce; vznik mnohobuněčnosti – přehled eukaryotických superskupin a důležitých zástupců: (T)SAR , Archaeplastida, Excavata, Amoebozoa, Obazoa – studium diverzity eukaryot, makroskopická vs. “molekulární” diverzita – case study: Tara Oceans, co žije v oceánech? Fotoautotrofní prvoci: primární a sekundární fotosyntéza a jejich výskyt u eukaryot – důsledky pro transport proteinů v buňce a strukturu genomu; Paulinella chromatophora a nezávislý vznik chloroplastu; Chlamydomonas reinhardtii jako model pro studium pohybu bičíkovců; rozsivky – molekulární mechanismus dělení frustuly; metabolismus dusíku a železa jako klíč k úspěchu rozsivek v oceánech; obrněnky a jejich obří genomy – dinokaryon: DNA bez histonů, HLP a DVNP. Parazitičtí prvoci I: Kinetoplastida; Trypanosoma brucei sp., Trypanosoma cruzi , Leishmania spp. – životní cykly (historie, dopad na člověka jako hostitele); vztah parazit-hostitel; buněčné adaptace vedoucí k efektivní infekci hostitele; struktura genomu; exprese genů a buněčný metabolismus; mechanismus účinku dostupných léků – vznik rezistence (závody ve zbrojení); unikátní buněčné struktury a jejich funkce (kinetoplast, glykozomy). Parazitičtí prvoci II: Výtrusovci (Apicomplexa); Toxoplasma gondii, Plasmodium spp.; životní cykly (historie, dopad na člověka jako hostitele); interakce parazit-hostitel; buněčné adaptace k parazitickému způsobu života a k průniku do hostitele (apikální komplex); buněčný metabolismus. Anaerobní prvoci: typy a evoluční původ mitochondrií u anaerobních prvoků, syntéza železito-sirných klastrů, import proteinu do mitochondrie; anaerobní metabolismus; energetický metabolismus; Trichomonas vaginalis a Giardia intestinalis; amitochondriální eukaryota. Horizontální genový transfer: inference HGT, význam HGT u eukaryot, mechanismus HGT. Heterotrofie u prvoků: hetero-/auto-/mixotrofie, phagotrofie; lov: suspenzní, filtrování, mebranelly, molekulární zbraně; raptoriální prvoci.
  • BIOLOGIE KVASINEK: Genetika kvasinkových organismů: nástroje pro integrace, kvasinkové plazmidy, tetrádová analýza. Buněčná biologie kvasinkových organismů: morfologie, sekrece, mitochondrie, komunikace, párování kvasinek. Metabolismus kvasinkových organismů: buněčný cyklus, oprava DNA, regulace transkripce, metabolismus cukrů. Kvasinkové genomy a jejich evoluce: chromosomy, chromatin, evoluce. Metody analýzy kvasinek: identifikace patogenních kvasinek, analytické metody. Kvasinkové technologie: hybridní systémy, reportérové systémy, transformace, protoplasty.

Metody a technologie v buněčné biologii:

  • METODY APLIKOVANÉ BIOCHEMIE A BUNĚČNÉ BIOLOGIE: Základy práce s buněčnými kulturami: zpracování buněčného materiálu; růst buněčné kultury, živná média, typy kultivace, pasážování a uchovávání buněčných linií, kontrola kvality, prevence kontaminace, hodnocení základních cytokinetických parametrů (proliferace, viabilita). Elektromigrační metody separace proteinů: elektroforéza – základní typy a principy; SDS-PAGE, westernový přenos, možnosti imunodetekce, protilátky; izoelektrická fokusace (IEF); 2D-elektroforéza. Metody práce s RNA: detekce (qRT-PCR, RNA-seq, microarrays), izolace RNA, využití mRNA pro qRT-PCR, next generation sequencing, RNA sequencing, microarrays, manipulace genové exprese pomocí RNA – antisense oligonukleotidy, RNA interference, funkce nekódující RNA, využití miRNA v klinické medicíně, využití si/shRNA pro výzkum. Metody analýzy proteinů: analýza proteinových modifikací, proteinových komplexů, manipulace exprese proteinů a proteomika; post-translační modifikace (PTM) proteinů, detekce modifikací na endogenních proteinech (fosfo-specifické protilátky apod.), (chromatinová) imunoprecipitace, afinitní purifikace, experimentální buněčné systémy pro studium funkce proteinů (GOF – konstitutivní vs. inducibilní exprese, LOF – CRISPR/Cas9, analýza komplexních proteinových směsí (BioID, hmotnostní spektrometrie). Aplikace těchto postupů na biologické otázky. Metody analýzy buněčných lipidů: separační techniky – chromatografické metody (GC, HPLC) a detekční principy (MS), lipidomika, lokalizace lipidů v buňce. Metody práce s DNA: izolace DNA, separace DNA (gelová elfo, kapilární elfo, pokročilé elfo), PCR (standardní, kvantitativní, zajímavé varianty), LAMP, analýza fragmentů DNA (hybridizace, RFLP, FISH), sekvenace DNA, manipulace genové exprese, genové inženýrství, knock-out genů (homologní rekombinace, Cre-LoxP systém, FLP/FRT systém, CRISPR/Cas9 systém), nadměrná exprese genů – plazmidy a transfekce. Aplikace in vivo modelů savců: etické a legislativní aspekty práce se zvířaty (3+1 R principy); výběr a využití vhodného zvířecího modelu; nejčastější (savčí) modely ve fyziologii (biomedicíně) – laboratorní potkan, laboratorní myš; chov laboratorních myší (konvenční, SPF, gnotobionti) a experimenty s nimi, genetická manipulace laboratorních myší – běžně užívané metody a zdroje (myší kmeny) – přirozené a indukované mutace, gene targeting v embryonálních kmenových buňkách, „knock-out a knock-in“ myši, Cre/loxP systém, nové metody „gene-targetingu“ – ZFN, TALEN a CRISPR/Cas9, transgenní myši, myší kliniky. Omics technologie: genomika, transkriptomika, metabolomika, databáze, personalizovaná medicína a velké objemy dat. omické technologie + velká data – informační pyramida, sdílení a využití – biomarkery a personalizovaná medicína; genomika: sanger vs NGS sekvenování - genomové vs. exomové vs. SNP genotypování, databáze COSMIC, TCGA, transkriptomika: microarrays vs. sekvenování RNA, analýza genových souborů a Pathway analysis, reactome; metabolomika, –omika a multi-omika na úrovni jedné buňky (scRNA seq).
  • ANALYTICKÁ CYTOMETRIE: Principy průtokové cytometrie: fluorescence, zdroje excitace, optické systémy, způsoby detekce fluorescence. Zpracování a kompenzace signálu v průtokové cytometrii: vizualizace, analýza a softwarové zpracování dat. Biologické aplikace průtokové cytometrie: analýza nukleových kyselin, buněčné funkce, buněčná smrt, víceparametrové analýzy. Fluorescenční zobrazovací metody in vivo: aplikace v cytogenetice, hydrobiologii, rostlinné biologii, imunologii a fyziologii bezobratlých. Principy a aplikace digitální mikroskopie: fluorescenční a konfokální mikroskopie, FRET, FRAP. Aplikace průtokové cytometrie v klinické praxi: využití v imunologii a hematologii, analýza buněčných populací, diagnostické aplikace.
  • BUNĚČNÉ BIOTECHNOLOGIE: Buněčné biotechnologie a jejich metody: přehled aktuálních technologií včetně práce s kmenovými buňkami, imunoterapie, produkce biologických látek a CRISPR/Cas9. Buněčné reprogramování: reprogramování a pluripotentní kmenové buňky, mechanismy přeprogramování, transdiferenciace, epigenetické změny a klinické aplikace. Dospělé kmenové buňky a tkáňové inženýrství: typy, izolace, využití v medicíně, decelularizace tkání a 3D tisk. Organoidy, tumoroidy a orgány na čipech: modelování tkání a nemocí, využití ve výzkumu a medicíně. Imunoterapie a její využití v onkologii: aktivní a pasivní imunoterapie, CAR-T, checkpoint inhibitory a protinádorové vakcíny. Genová terapie: principy genové terapie, léčba vzácných onemocnění. Extracelulární vezikuly: produkce biologických látek a rekombinantních proteinů; extracelulární vezikuly a jejich terapeutický potenciál – regenerativní medicína, léčba zánětlivých a degenerativních onemocnění. Čisté prostory a klinické aplikace buněčných terapií: regulace, podmínky pro léčbu, technologické požadavky.
  • ARCHITEKTURA BUŇKY: Příprava materiálu pro vizualizaci: základní mikroskopické techniky; zbytné a nezbytné kroky při přípravě materiálu pro vizualizaci buněčných organel a komponent v závislosti na použité technice; fixace, permeabilizace, blokace. Možnosti vizualizace buněčných organel a komponent: barviva přehledová a selektivní, příklady principů využitelných při barvení specifických organel, využití protilátek. Vizualizace membránových buněčných organel: přehled dostupných metod, jejich výhody a nevýhody; příklady vizualizačních postupů pro jednotlivé membránové organely. Vizualizace cytoskeletu a buněčného povrchu: přehled dostupných metod, jejich výhody a nevýhody; příklady vizualizačních postupů pro jednotlivé cytoskeletální komponenty a pro struktury buněčného povrchu.
  • MECHANISMY BUNĚČNÉ SMRTI: Možnosti detekce buněčné smrti: detekce na úrovni buněčných populací, buňky, jednotlivých organel (mitochondrie, jádro atd.) a molekul (proteiny, DNA); detekce in vitro a in vivo – ucelený přehled současných metod, kritéria výběru jednotlivých metod a jejich aplikace. Obecné metody detekce buněčné smrti: vitální barvení, změny symetrie/intaktnosti plazmatické membrány, vylití intracelulárních proteinů, intenzita buněčného metabolismu, změny množství DNA. Metody detekce apoptózy na úrovni aktivace kaspáz: detekce štěpení kaspáz a jejich endogenních substrátů, detekce aktivity kaspáz s využitím syntetických substrátů a inhibitorů. Metody detekce apoptózy na úrovni buněčného jádra: jaderná morfologie, fragmentace DNA, ELISA, TUNEL atd. Metody detekce apoptózy na úrovni mitochondrií: aktivace proteinů rodiny Bcl-2, změny mitochondriálního membránového potenciálu, vylití proapoptotických mediátorů z mitochondrií atd. Metody detekce autofagie. Metody detekce změn na úrovni lysozomů: permeabilizace lysozomální membrány.
Molecular and Cell Biology

Final state exam in Molecular and Cell Biology

Final state exam has two parts: Commissional defence of the master’s thesis and the oral exam.

Oral exam and its content

Oral final state exam has two parts: subjects Molecular Biology and Cell Biology. To pass the exam, students have to prove they are well oriented in both disciplines mentioned above on the level determined by the profile courses of the degree programme:

• PřF:Bi1700en​Cell Biology
• PřF:Bi3030en​Animal Physiology
• PřF:Bi4025en​Molecular Biology
• PřF:Bi4060en​Plant Physiology
• PřF:Bi4095en​Microbiology
• PřF:Bi5220en​Immunology
• PřF:Bi6140en​Embryology
• PřF:Bi7291en​Human Genetics
• PřF:Bi8870en​Mechanisms of Cell Death
• PřF:Bi9393en​Analytical Cytometry
• PřF:Bi9903en​Developmental Biology of Animals
• PřF:Bi9910en​Molecular and Cell Biology of Tumors
• PřF:Bi9690en​Synthetic Biology

 

<br>Defence of the Master’s thesis

The supervisor is encouraged to suggest a reviewer of the thesis. The reviewer must be an expert in the field of the thesis and is not allowed to be from the same group / laboratory where the thesis was worked out.

Goals of Theses

Master’s thesis is a key part of the study. It represents a research project with clearly defined specific aims to be accomplished by each student. The project has to be designed as usual for any research projects in this field: to clarify certain biological phenomenon using methods of molecular and cell biology. Optimizing methodology is not considered as research project in this sense. Formally, the thesis has to be written in concordance with internal rules determining its extent and structure, and it has to document capability of the student to introduce the area of his/her research, specify the aims, material and methods a results obtained. In an independent chapter students have to prove capabilty of free-thinking and intepretation of the results in context of data published earlier.

Instructions and templates for Master’s theses

Please find the instructions and templates at:

https://www.sci.muni.cz/en/students/bc-and-mgr/pokyny-a-sablony-pro-bakalarske-diplomove-a-rigorozni-prace

https://is.muni.cz/auth/do/sci/stud/ZP/sablony/sablonaDP-MUNI-SCI-programova-english.dotx

More details on Master’s thesis are described in the document „Principles for the elaboration of the Master’s thesis“.

Molecular and Cell Biology of Tumors (Lucia Knopfová):

1. Hallmarks of cancer
2. Proto-oncogenes and oncogenes
3. Tumor suppressor genes and cancer predisposition syndromes
4. Genetic instability in cancerogenesis
5. Tumor dissemination - angiogenesis and metastasis

 

Cell Biology (Jan Škoda)

1. Biomembranes, their function and internal cell organization: function, structure and composition of biomembranes – lipid bilayer, main types of membrane lipids, their general properties and function in biomembranes, membrane asymmetry, membrane proteins, lipid rafts (membrane microdomains); transport function of biomembranes; plasma membrane; osmotic phenomena; biomembranes in prokaryotic cells; compartmentalization of eukaryotic cells and its function; overview of membrane organelles in eukaryotic cells – structure and function; principles of vesicular transport, endocytosis and exocytosis, extracellular vesicles.
2. Cytoskeleton and its function: cytoskeleton components (microtubules; intermediate filaments, actin filaments) – structure, dynamics, and functions; methods of visualization; MTOC, centrosome and its cycle, primary cilium – structure and function; microtubule associated proteins (non-motor and motor proteins), motile cilium and flagellum, mechanism of their movement, spindle apparatus – composition and mechanism of action; actin-associated non-motor proteins – role in polymerization and spatial organization, examples; actin-based movement – motor proteins, basic principles and examples; cortical cytoskeleton and nucleoskeleton; cytoskeleton in prokaryotes.
3. Intracellular transport: protein sorting – aspects of protein synthesis (cytosol vs. endoplasmic reticulum) and mechanisms of targeting proteins into specific compartments; communication between cytoplasm and nucleus – structure of the nuclear pore complexes, mechanisms of transport (proteins and RNAs) through the NPCs; vesicular transport – secretion and endocytic pathways, aspects of cargo loading, vesicle budding and clathrin-coated vesicle formation; active vesicular transport, target recognition and basic understanding of the membrane fusion; the role of endoplasmic reticulum and Golgi apparatus in the secretory pathway; endocytic pathways – major differences (dynamin-dependent and dynamin-independent), phagocytosis.
4. Cell division: binary division in prokaryotes – general aspects, FtsZ ring-mediated fission; changes of chromatin during eukaryotic cell division; eukaryotic chromosome structure – metaphase chromosomes (monocentric chromosomes and their classification, holocentric chromosome); mitosis and meiosis – their stages and genetic consequences; basic principles of mammalian gametogenesis; cytokinesis in plant and animal cells.
5. Cell-cell interactions and interactions with extracellular matrix: cell-to-cell communication in plants – the cell wall composition and plasmodesmata; extracellular matrix (ECM) in animal cells – glycocalyx vs. ECM, major ECM components, their function and organization, examples of their tissue-specific prevalence, basal lamina, ECM remodeling; ECM-cell interactions – integrins, focal adhesions, hemidesmosomes; cell-cell interactions – cadherins, adhesion belts, desmosomes, tight junctions, gap junctions.

 

Analytical Cytometry (Karel Souček)

1. What is the principle of fluorescence microscopy. Describe a specific example of an application including advantages, limitations, and methods of detection and data analysis.
2. What is the principle of flow cytometry. Describe a specific example of application including advantages, limitations, and methods of detection and data analysis.
3. What is the principle of immunodetection. Describe specific examples of soluble analyte and single cell level analysis including advantages, limitations, and methods of detection and data analysis.
4. Describe the basic principles of cell cycle analysis methods. List the different principles, compare them with each other, and state their advantages and limitations. possibilities of combining them with the analysis of other parameters.
5. Describe examples of clinical methods using flow cytometry. What is the principle, limitations, method of evaluation.

 

Human Genetics (Jan Smetana)

1. Basic principles of heredity – Mendel´s experiments, mono and dihybrid crossing, Mendel´s laws
2. Central dogma of molecular biology – role of nucleic acids and their structure, DNA as a carrier of genetic information
3. Clinical genetic – cytogenetic analyses, aneuploidy syndromes, microdeletion syndromes, genetic counselling
4. Mendel´s principles in human genetics – monogenic diseases, rare diseases
5. Oncogenetics – primary genetics changes in blood cancers and solid tumors

 

Molecular Biology (Jiří Kohoutek)

1. Structure of nucleic acids, principle of replication
2. Mechanism of eukaryotic transcription, posttranscriptional regulation
3. Mechanism of eukaryotic translation, posttranslational modifications
4. Regulation of gene expression in prokaryotes and eukaryotes
5. Mechanism of Mutagenesis, DNA repair and genetic engineering

 

Microbiology (Monika Vítězová):

1. The structure of bacterial cells. Differences between Gram positive and Gram negative bacterial cells;
2. Microbial physiology, growth and environmental factors;
3. General characteristic of bacterial metabolism. Fermentation and its application;
4. Aerobic respiration and anaerobic bacterial respiration;
5. Bacterial photosynthesis.

 

Animal Physiology (Martin Vácha)

1. Glycaemic control in mammals: describe the cellular and organismal mechanisms of control, factors and pathways involved, meaning, diseases.
2. What roles do mammalian blood plasma proteins play? Describe at least three of them.
3. How are fats digested in the vertebrate digestive system? How are they resorbed and then transported in the body?
4. Describe how breathing gases are transported in an animal body.
5. Describe the pathway of the signal from the activation of the motoric nerve down to the muscle contraction in a mammal.

 

Immunology (Milan Číž)

1. Principles of innate immunity (barriers, complement, phagocytosis).
2. Antibodies, antigens and their interactions.
3. Infection immunity (viral and bacterial infections).
4. Immune system dysfunctions (immunodeficiences, autoimmunity, hypersensitivity).
5. How might be the immune system modulated?

 

Mechanisms of Cell Death (Alena Hyrslova Vaculova)

1. How would you define the process of apoptosis? What are the main morphological and biochemical features of cells undergoing apoptosis? What are the main pathways, molecules involved? How are they regulated? What are the main molecular mechanisms of apoptosis resistance?
2. What is the role of proteases in cell death regulation? What are the examples of caspase and non-caspase proteases, their mechanisms of action, localization within the cell, biological significance?
3. Which cell death types have been classified so far? What are the main characteristics of necrosis, necroptosis, autophagic cell death, netosis, entosis, anoikis, pyroptosis, ferroptosis, eryptosis etc? What are their triggers, mechanisms of regulation, consequences and their biological significance?
4. What is the role of cell death in regulation of health and disease in a multicellular organism? What are the consequences of cell death deregulation in cell tissues/organs? Give some examples of diseases associated with deregulation of cell death and explain molecular mechanisms involved.
5. What methods can be used for detection of cell death in general or particular cell death types? What are their principles, advantages, disadvantages, application..?

 

Plant Physiology (Miloš Barták)

1. Receptors and signalling in plant cell
• Signal reception, signal transduction, cellular response. Blue light receptors, phototropins and cryptochromes, flavoprotein, phototropins, Zeitlupe family proteins, phytochrome R, phytochrome FR, stress signalling in plant cells, calmodulin, role of Ca2+ ions, reactive oxygen species, cellular responses to stress (transcription factors, transcriptional coregulators formation, altered gene expression, stress proteins (LEA, ELIPs, HSPs), proline, hormonal response to a stress (JA, ABA), scaling-up approach in plant science, phenotyping, - omics.
2. Nutrient uptake and water relations in plants including transpiration
• Root anatomy (cross section), apoplastic and symplastic pathway of water uptake, vascular bundles structure, xylem sap flow, factors affecting the xylem sap flow, water potential, transpiration rate, stomata closure/opening, factors affecting stomatal conductance, hyperotnic/isotonic/hypotonic cells, methods of transpiration measurements, macronutrients, micronutrients, uptake and metabolism of nitrogen, uptake and metabolism of phosphorus, role of mycorrhiza in nutrient uptake
3. Photochemical and biophysical processes of photosynthesis, respiration
• Principals of light absorption (PAR, photosynthetcally active radiation), early processes in photosystem II, molecular structure of PSII, linear electron transport chain and individual carriers, main products of primary (photochemical) photosynthesis, Biochemical part of photosynthesis (Calvin-Benson cycle), Photosynthetic pathways description (C3, C4, and CAM), light response curve of photosynthesis, temperature response curve of photosynthesis, CO2 response curve of photosynthesis, Structure of mitochondrion, tricarboxylic acid cycle (TGA), Glycolysis, citric acid cycle, photorespiration.
4. Phloem loading, unloading, source-sink concept, plant growth and development
• Assimilation starch, sucrose, anatomy of phloem, phloem loading, factors affecting phloem sap flow, composition of phloem sap, phloeam unloading, source-sink plant organs, source-sink concept in time and space, storage organs, growth curves of plants (S-curves), biomass allocation in plants, parameters used in plant growth analysis (LA, NAR, LAI, LAD, RGR).
5. Plant hormones and their role in growth and development
• Natural and synthetic hormones, main groups of hormones, stimulators/inhitors, the site at which individual hormones are synthetizes/localized, gaseolous hormones, chemical structure of hormones, function of individual hormones, action of ABA, main representatives of auxins, Auxin carriers (PINs), polarity of auxins.

 

Developmental Biology of Animals (Marcela Buchtová)

1. Regulation of morphogenesis, types of morphogenetic processes
2. Morphogen – definition, examples, formation of shapes (patterning)
3. Role of apoptosis and senescence in morphogenesis, examples of cellular processes, where apoptosis contribute to morphogenesis, Cell elimination and associated signalling, apico-basal constriction for folding formation, effect of cellular processes on neighbour cells (induction of proliferation and apoptosis), disruption of cell death and its association with developmental defects
4. Cellular mechanisms contributing to symmetry/asymmetry determination, molecular regulation of symmetry, models of this regulation, examples of symmetry and asymmetry disturbances (Situs ambiguus, Situs inversus, ..)
5. Branching in morphogenesis, budding, slit formation, examples of organs with branching of epithelial tissues, disruptions of branching

Používáte starou verzi internetového prohlížeče. Doporučujeme aktualizovat Váš prohlížeč na nejnovější verzi.

Další info