Bi7034 Úvod do metabolického inženýrství a syntetické biologie mikroorganismů

Přírodovědecká fakulta
podzim 2023
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D. (přednášející)
Garance
doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.
Ústav experimentální biologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Ing. Jiřina Kučerová, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav experimentální biologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 16:00–17:50 E25/209
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Rychle se rozvíjející obory metabolického inženýrství, systémové a syntetické biologie se stávají pilíři moderních mikrobiálních biotechnologií v 21. století. Cílem tohoto předmětu je prezentovat studentům základní principy, přístupy a experimentální a teoretické metody využívané v těchto vědních disciplínách a představit posluchačům myšlenky cirkulární ekonomiky a udržitelného rozvoje, ve kterých mají mikrobiální biotechnologie důležitou pozici. Kurz klade značný důraz i na popis praktických aplikací popisovaných strategií a metod v technologiích využívajících rekombinantní mikroorganismy pro biodegradace toxických odpadů či pro biosyntézu komoditních chemikálií a biofarmak. Kromě atraktivních aktuálních příkladů ze světové literatury budou studentům představena i témata řešená v laboratoři vyučujícího. Získané znalosti budou moci absolventi využít ve své další pracovní praxi i v navazujícím hlubším studiu diskutovaných témat. Pro lepší orientaci v probírané látce doporučujeme, aby posluchači měli alespoň základní znalosti z mikrobiologie, molekulární biologie a biochemie. Předmět je primárně určen pro studenty navazujícího magisterského studia oborů Mikrobiologie, Molekulární biologie a Biochemie, otevřen je ale všem zájemcům o probíranou problematiku.
Výstupy z učení
Problematika metabolického inženýrství a syntetické biologie mikroorganismů bude prezentována především z pohledu molekulárně biologických a biochemických metod, které se v těchto disciplínách uplatňují. Uplatnění metod bude demonstrováno na řadě praktických příkladů z aktuální vědecké literatury. Diskutovány však budou i teoretické bioinformatické přístupy. Student po absolvování předmětu: - Bude schopen rozlišit výhody a nevýhody různých mikroorganismů využívaných v projektech metabolického inženýrství. - Získá přehled v probíraných metodách a jejich využití v praxi. - Bude schopen popsat postupy uplatňované v projektech metabolického inženýrství mikroorganismů a uvědomí si návaznost jednotlivých kroků. - Pochopí vliv syntetické a systémové biologie na metabolické inženýrství.
Osnova
  • 1) Informace o kurzu, úvod do problematiky bioinženýrství mikroorganismů, udržitelný rozvoj, cirkulární ekonomika 2) Základní koncepty metabolického inženýrství, hostitelské mikroorganismy 3) Design metabolických drah (teoretické a experimentální nástroje, praktické příklady) 4) Konstrukce metabolických drah (teoretické a experimentální nástroje, praktické příklady) 5) Analýza metabolických drah (teoretické a experimentální nástroje, praktické příklady) 6) Optimalizace metabolických drah (racionální přístupy, adaptivní laboratorní evoluce), příklady metabolického inženýrství mikroorganismů z praxe 7) Syntetická biologie mikroorganismů a její využití v biodegradacích a v bioprodukci zajímavých chemikálií (úvod, historie, etické apsekty, soutěž iGEM) 8) Syntetické genetické okruhy a koncept minimální buňky 9) Syntetická mikrobiální konsorcia 10) Příklady aplikace syntetické biologie v metabolickém inženýrství
Literatura
  • Primárním studijním zdrojem jsou powerpointové prezentace vyučujícího s četnými odkazy na doporučenou odbornou literaturu.
  • Metabolic engineering : concepts and applications. Edited by Sang Yup Lee - Jens Nielsen - G. Stephanopoulos. Weinheim: Wiley-VCH, 2021, xviii, 337. ISBN 9783527346622. info
Výukové metody
Výuka proběhne v podzimním semestru 2023 prezenční formou za využití powerpointových prezentací. Texty prezentací jsou v anglickém jazyce, výklad vyučujícího je v češtině.
Metody hodnocení
Dle počtu zapsaných posluchačů je předmět zakončen buď ústní zkouškou formou prezentace článku, který doporučí vyučující, nebo přehledovým testem.
Navazující předměty
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2024.