Sylabus předmětu Biologie Všeobecné lékařství – 1. ročník
Biologický ústav LF MU 2019/2020
1
SYLABUS PŘEDMĚTU BIOLOGIE
Všeobecné lékařství – 1. ročník
akademický rok 2019/2020
PŘEDNÁŠKY A SEMINÁŘE
1. Úvod do lékařské biologie – od odhalení buněčného principu k moderní biomedicíně (P. Dvořák)
Znalosti vyžadované před přednáškou: struktura buněk; struktura a funkce organel eukaryotické buňky; funkce buněk
Sylabus ke zkoušce: buněčná teorie; buňka jako základní prvek života; principy struktury a funkce živých systémů;
historie vzniku živých organismů; struktura prokaryotické buňky; archea; obecná struktura eukaryotické buňky; rozdíly
mezi buňkami živočichů a rostlin; výjimky z buněčného konceptu
2. Bakterie a viry – vlastnosti, reprodukční strategie a principy léčby (K. Vopěnková)
Znalosti vyžadované před přednáškou: struktura prokaryotické buňky; struktura virové částice; základní vlastnosti virů;
hostitelské buňky
Sylabus ke zkoušce: onemocnění způsobená bakteriemi; genetická informace bakterií; výhody přinášené plazmidy;
různé metody identifikace bakterií; princip Gramova barvení; rozdíly mezi Gram-pozitivními a Gram-negativními
bakteriemi a jejich dopad pro medicínu; patogeneze bakterií – jak bakterie způsobují symptomy onemocnění; prevence
a léčba bakteriálních onemocnění; základní principy působení antibiotik; vliv antibiotik na replikaci a expresi
prokaryotické genetické informace; základní principy rezistence bakterií na antibiotika; nevýhody antibiotik; význam
symbiotických bakterií pro lidský organismus; teorie endosymbiózy; onemocnění způsobená viry; přenos virové infekce
a vstup virových částic do hostitelských buněk; specificita hostitelských buněk pro daný typ viru; rezistence buněk vůči
vstupu viru; genetická informace virů; reprodukce virů – reprodukční cyklus, případně latentní fáze; retroviry; patogeneze
virů – jak viry způsobují symptomy onemocnění; prevence a léčba virových onemocnění; základní principy působení
antivirotik
3. Struktura, funkce a funkční anomálie eukaryotické buňky (K. Cetkovská)
Znalosti vyžadované před přednáškou: chemické složení buňky; struktura a funkce DNA a RNA, struktura bílkovin;
mutace genů; struktura prokaryotické a eukaryotické buňky; základní struktura a funkce organel eukaryotické buňky –
jádro, endoplazmatické retikulum, ribozomy, Golgiho aparát, mitochondrie, lyzozomy, peroxizomy; vlastnosti a složení
buněčných membrán; cytoskelet – typy cytoskeletálních vláken a jejich funkce
Sylabus ke zkoušce: typy a velikost různých eukaryotických buněk; organely, jejich funkce a patologie; jádro –
organizace jádra, euchromatin a heterochromatin, jaderné póry a jaderný transport, jadérko, jaderná lamina;
onemocnění spojená s patologií jádra – laminopatie; syntéza bílkovin na volných a vázaných ribozomech; glykosylace
proteinů v Golgiho aparátu; onemocnění spojená s chyběním lyzozomálních enzymů (střádací onemocnění); sekreční
dráha a vezikulární transport; princip příjmu a výdeje látek buňkou – endocytóza a exocytóza, onemocnění spojená s
poruchou endocytózy; buněčné membrány, fyzikální vlastnosti fosfolipidové dvojvrstvy, membránové proteiny a jejich
funkce – receptory, přenašeče, iontové kanály, aquaporiny, antigeny; pasivní a aktivní membránový transport; osmóza
a její využití v medicíně; cytoskelet a jeho funkce: mikrotubuly – řasinky, bičíky, dělící vřeténko, centrozomy, mikrotubuly
jako cíl protinádorové terapie, pohyb organel a látek v buňce pomocí molekulárních motorů; aktinová filamenta
(mikrofilamenta) – submembránový cytoskelet, améboidní pohyb buněk, fokální adheze; intermediární filamenta –
využití v diagnostice místa původu metastazujících nádorů; nemoci spojené s poruchou složek cytoskeletu; kvasinkové
Sylabus předmětu Biologie Všeobecné lékařství – 1. ročník
Biologický ústav LF MU 2019/2020
2
buňky a léčba kvasinkových onemocnění
4. Význam genetické informace – cesta od genu k proteinu; replikace DNA (M. Špírek)
Znalosti vyžadované před přednáškou: struktura DNA; chromozomy a jejich stavba (centromery, telomery); geny pro
proteiny; geny pro RNA; typy a funkce RNA (mRNA, tRNA, rRNA), základní mechanismus tvorby proteinů – transkripce
a translace; kodony a antikodony; genetický kód; ribozomy; základní mechanismus replikace DNA; význam replikace
DNA pro dělení buněk
Sylabus ke zkoušce: struktura a orientace polynukleotidových řetězců; kódující a nekódující DNA; geny; princip a
regulace exprese genů – mechanismus transkripce genů do mRNA, RNA-polymerázy, promotor, regulační sekvence,
transkripční faktory a jejich význam; post-transkripční modifikace RNA a sestřih u eukaryot, introny a exony; alternativní
sestřih; mechanismus translace mRNA do proteinu na ribozomech; rozdíly v ribozomech u prokaryot a eukaryot – využití
v antibiotické léčbě; regulace genové exprese na úrovni transkripce a translace, význam microRNA a siRNA v regulaci
exprese genů; význam microRNA při vzniku nádorových onemocnění; struktura proteinů (primární, sekundární, terciární,
kvarterní), post-translační modifikace proteinů; stabilita proteinů, ubikvitin a degradace proteinů v proteazomu; ubikvitin
ligázy; poruchy metabolismu proteinů; význam replikace DNA pro dělení buněk; mechanismus replikace DNA, DNApolymerázy,
důvod a mechanismus kontinuální a diskontinuální syntézy DNA, Okazakiho fragmenty; zkracování telomer
u eukaryot, funkce telomerázy; význam telomerázy v embryonálním vývoji a v nádorových buňkách; histony a
kondenzace DNA
5. Buněčná signalizace a princip diferenciace buněk (K. Vopěnková)
Znalosti vyžadované před přednáškou: funkce buněk v jednobuněčných a mnohobuněčných organismech; základní typy
buněk v lidském těle; základní mechanismus a účel transkripce a translace genů; základy buněčné komunikace
Sylabus ke zkoušce: funkce mezibuněčné signalizace v lidském těle – regulace dělení a diferenciace buněk
(embryonální vývoj, růst, regenerace), opravy DNA, regulace apoptózy (embryonální vývoj – vývoj tělních dutin a
tvarování končetin, řízené odstraňování nežádoucích buněk v těle); základní principy komunikace buněk pomocí
signálních molekul; nejdůležitější signální dráhy v těle savců a jejich principy a mechanismy; membránové receptory
asociované s iontovými kanály; G-proteiny a receptory vázané na G-proteiny; protein kinázové receptory; růstové faktory
a cytokiny; membránové receptory pro růstové faktory; základy mitogenní signalizace; transkripční faktory v řízení
exprese genů; jaderné receptory; princip diferenciace buněk – aktivace odlišných genů a tvorba odlišných proteinů;
spolupráce jednotlivých buněčných typů v rámci mnohobuněčného organismu; poruchy diferenciace jako zdroj
onemocnění
6. Buňky v kontextu celého organismu – principy adheze buněk a mezibuněčných komunikací
(K. Cetkovská)
Znalosti vyžadované před přednáškou: základní typy tkání v lidském těle, úloha cytoskeletu v buňce – mikrotubuly,
aktinová filamenta, intermediární filamenta
Sylabus ke zkoušce: princip a význam mezibuněčné komunikace v rámci mnohobuněčného organismu; princip integrity
buněk a orgánů – mezibuněčné spoje a adheze, úloha cytoskeletu v soudržnosti tkání, připojení cytoskeletu buněk k
mezibuněčné hmotě (extracelulární matrix, ECM); typy a vlastnosti molekul ECM a jejich zastoupení v různých orgánech
a tkáních – kolageny, elastiny, hyaluronany a proteoglykany, adhezivní glykoproteiny; bazální lamina a její funkce;
příklady onemocnění spojených s poruchou bazální laminy a některých složek ECM; typy mezibuněčných spojů a spojů
buněk s ECM (těsné, adhezní a mezerové spoje, desmozomy a hemi-desmozomy) a adhezní molekuly účastnící se
těchto spojů (kadheriny, integriny, imunoglobuliny, selektiny); přechodné mezibuněčné interakce; onemocnění spojená
Sylabus předmětu Biologie Všeobecné lékařství – 1. ročník
Biologický ústav LF MU 2019/2020
3
s poruchou mezibuněčných interakcí a interakcí buněk s ECM; význam proteinů asociovaných s cytoskeletem pro lidské
zdraví – dystrofin a svalové dystrofie
7. Buněčný cyklus – molekulární mechanismy regulace a význam pro onkologii (S. Uldrijan)
Znalosti vyžadované před přednáškou: růstový faktor; replikace DNA; základní průběh mitózy; interfáze; fáze mitózy;
dělící vřeténko; ubikvitin; ubikvitin ligázy; proteazom; lidské chromozomy; exprese genů
Sylabus ke zkoušce: význam buněčného dělení pro lidský organismus; fáze buněčného cyklu – G1, S, G2, M; nedělící
se buňky a fáze G0; kontrolní body buněčného cyklu a jejich význam; regulace buněčného cyklu – kinázy závislé na
cyklinech (cyklin-dependentní kinázy, CDK) a cykliny; faktor podporující mitózu (MPF – mitosis promoting factor);
inhibitory CDK; poruchy regulace buněčného cyklu a vznik onemocnění; význam inhibitorů CDK v léčbě nádorových
onemocnění
8. Mitotické dělení ve zdravých a nádorových buňkách (V. Rotrekl)
Znalosti vyžadované před přednáškou: struktura a vlastnosti eukaryotické buňky; struktura organel; molekuly DNA
eukaryotických buněk – chromozomy; kondenzace DNA – nukleozomy, chromatin; replikace DNA – sesterské
chromatidy; základní průběh mitózy; syntéza RNA; syntéza proteinů; ribozomy
Sylabus ke zkoušce: význam mitotického dělení pro lidský organismus – vytvoření dvou geneticky identických buněk,
růst a regenerace; průběh M-fáze mitotického dělení – profáze, prometafáze, metafáze, anafáze, telofáze; mitotický
aparát (centrozomy a dělící vřeténko); centromery chromozomů a kinetochory; kontrolní bod mezi metafází a anafází
mitózy – význam, mitotická kináza Cdk1, cyklin B, anafázi podporující komplex (APC – anaphase promoting complex);
mechanismus separace sesterských chromatid během anafáze; význam kohezinů, securinu a separázy pro soudržnost
a oddělení sesterských chromatid; ubikvitinace securinu; cytokineze; aktinový cytokinetický prstenec; význam rozchodu
sesterských chromatid pro přesné rozdělení replikovaného genetického materiálu; chyby v mitóze a jejich dopad –
mitotické nondisjunkce, chromozomové mozaiky; numerické aberace chromozomů v nádorových buňkách
9. Meióza a principy genetické variability (V. Rotrekl)
Znalosti vyžadované před přednáškou: typy buněčného dělení a jejich účel; diploidní a haploidní buňka; gameta;
základní průběh meiózy; homologní chromozomy
Sylabus ke zkoušce: význam meiotického dělení pro tvorbu haploidních buněk – gamet; jednotlivé fáze a průběh meiózy;
kondenzace chromatinu, párování a rozchod chromozomů během meiózy; homologní rekombinace (crossing-over);
chyby v meióze (nerovnoměrný crossing-over, nesprávný rozchod chromozomů – nondisjunkce) a jejich dopad na
gamety; gametogeneze; odlišnosti gametogeneze u žen a mužů; rozdíly v dopadu poruch meiózy u žen a mužů
10. Základy genetiky, podstata dominance a recesivity (K. Vopěnková)
Znalosti vyžadované před přednáškou: struktura a funkce DNA; chromozomy; tvorba proteinů v buňkách – exprese genů
(mechanismus transkripce a translace); alely genů; princip přenosu identické genetické informace do nových buněk těla
– replikace DNA a mitotické dělení; princip dědičnosti genetické informace z generace na generaci – replikace DNA a
meiotické dělení; princip mitózy; princip meiózy; základní principy dědičnosti genů
Sylabus ke zkoušce: exprese genů v různých typech lidských buněk; dopad různých mutací v DNA na funkci proteinu a
zdraví pacienta; alely genů – homozygot, heterozygot; princip recesivity mutací; příklady a mechanismy recesivně
dědičných onemocnění; různé principy dominance mutací; příklady a mechanismy dominant recesivně dědičných
Sylabus předmětu Biologie Všeobecné lékařství – 1. ročník
Biologický ústav LF MU 2019/2020
4
onemocnění; dominantní mutace – rozdíly ve fenotypu mezi homozygotem a heterozygotem; letalita u dominantních
homozygotů; princip kodominance; podstata multifaktoriální dědičnosti u většiny onemocnění člověka; změny v počtu
chromozomů a změna genové dávky – dopad na vývoj a životaschopnost embrya; vývojové vady způsobené
chromozomovými aberacemi
11. Genetika lidských onemocnění – molekulární podstata geneticky podmíněných chorob
(I. Slaninová)
Znalosti vyžadované před přednáškou: lidský karyotyp; homologní chromozomy; strukturní a numerické aberace
chromozomů; gen; alela; mutace genu; dominance; recesivita; homozygot; heterozygot; kodominance; genotyp; fenotyp;
autozomální dědičnost; onemocnění s autozomální dědičností u člověka; penetrance; expresivita; pleiotropie
Sylabus ke zkoušce: genetická versus dědičná onemocnění; typy a důsledky genových mutací – substituce, adice,
delece; podstata vzniku monogenních onemocnění, srpkovitá anémie; podstata vzniku onemocnění spojených s
chromozomovými aberacemi, genová dávka, Downův syndrom; polygenní (multifaktoriální) dědičnost; vliv produktů
dalších genů na rozvoj onemocnění – genetické pozadí; dědičnost nádorových onemocnění – hereditární karcinom prsu
a ovarií, Li-Fraumeni syndrom, hereditární nepolypózní kolorektální karcinom, familiární adenomatózní polypóza,
retinoblastom; geny asociované s onemocněním – ateroskleróza, Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba;
polymorfismy v DNA; jednonukleotidový polymorfismus (single nucleotide polymorphism, SNP); význam
celogenomových studií pro výzkum mechanismů onemocnění a léčbu; farmakogenetika – vliv genové výbavy každého
pacienta na metabolismus a účinnost léčiv; personalizovaná medicína – individualizovaná léčba podle konkrétních
mutací u každého pacienta
12. Buněčná smrt – mechanismus a regulace apoptózy a její význam pro medicínu (I. Slaninová)
Znalosti vyžadované před přednáškou: struktura eukaryotické buňky; funkce mitochondrií; růstové faktory; buněčná
signalizace
Sylabus ke zkoušce: základní typy buněčné smrti (programovaná buněčná smrt, apoptóza, autofagie, nekróza); průběh
a typické znaky apoptózy; regulace apoptózy; rodina proteinů BCL2; funkce kaspáz – proteázy štěpící strukturní a
funkční proteiny v buňce a zprostředkující řízený rozpad buňky; vnitřní dráha apoptózy – signály z vnitřního prostředí
buňky (poškození DNA, poruchy regulace buněčného cyklu, poruchy mitochondrií a metabolický stres); vnější dráha
apoptózy – signály z vnějšího okolí buňky (ligandy smrti a receptory smrti); úloha mitochondrií v apoptóze; fyziologický
význam apoptózy; rozdíl mezi apoptózou a nekrózou; Caenorhabditis elegans jako model pro studium apoptózy;
poruchy regulace programované buněčné smrti v onemocněních – rakovina, neurodegenerativní a autoimunitní
onemocnění; význam a využití pro-apoptotických léčiv v léčbě nádorových onemocnění
13. Epigenetika – pojítko mezi geny a prostředím (S. Uldrijan)
Znalosti vyžadované před přednáškou: struktura DNA, chromatin, histony, nukleozomy; regulace genové exprese
Sylabus ke zkoušce: epigenetika – základní mechanismy regulace genové exprese na úrovni buněk; mechanismus
metylace DNA – metyltransferázy; dopad metylace DNA a acetylace histonů na intenzitu exprese genů;
post-translační modifikace histonů; genomický imprinting a umlčení maternální nebo paternální alely genu; příklady
onemocnění související s poruchami genomického imprintingu; ovlivnění exprese genů RNA interferencí; epigenetická
inaktivace chromozomu X u žen; priony
Sylabus předmětu Biologie Všeobecné lékařství – 1. ročník
Biologický ústav LF MU 2019/2020
5
14. Poškození a opravy DNA – od molekulárních mechanismů po klinický význam (L. Krejčí)
Znalosti vyžadované před přednáškou: struktura a složení DNA; replikace DNA; struktura a funkce proteinů;
epigenetické modifikace DNA
Sylabus ke zkoušce: typy poškození DNA; spontánní mutace v DNA – replikační chyby; indukované mutace v DNA –
mutageny; principy působení mutagenů na DNA; UV záření a vznik tyminových dimerů; mechanismy oprav DNA – base
excision repair (BER), nucleotide excision repair (NER), mismatch repair (MR), translézní oprava DNA; mechanismy
oprav jednořetězcových a dvouřetězcových zlomů v DNA; onemocnění spojená s mutacemi v genech pro opravy DNA
(xeroderma pigmentosum, Fanconiho anémie, nádorová onemocnění)
15. Úvod do nádorové biologie (S. Uldrijan)
Znalosti vyžadované před přednáškou: buněčný cyklus; G0; bod restrikce; růstový faktor; kináza; fosforylace; genová
exprese; somatická mutace; zárodečná mutace; chromozomální translokace; karyotyp; apoptóza; kaspáza; nekróza;
hypoxie
Sylabus ke zkoušce: benigní a maligní nádory; primární nádor; metastáza; karcinogeny; proto-onkogeny; onkogeny;
nádorové supresory; genetická predispozice k nádorovým onemocněním; klonální původ nádorů; vlastnosti maligní
nádorové buňky; signální dráhy a jejich aktivace; růstové signály; inhibiční signály; zástava v G0; senescence; telomery
a telomeráza; apoptóza; hypoxie; VEGF (vascular endothelial growth factor); angiogeneze; invaze tkání; tvorba
metastáz; EMT (epithelial-mesenchymal transition)
16. Onkogeny a onkogenní viry v nádorové transformaci (S. Uldrijan)
Znalosti vyžadované před přednáškou: onkogen; buněčná proliferace; buněčná diferenciace; cytoplazmatická
membrána; růstový faktor; receptory růstových faktorů; kináza; fosforylace; genová exprese; transkripční faktor; mutace
genů; chromozomální translokace; amplifikace genu; retrovirus; reverzní transkripce; provirus
Sylabus ke zkoušce: proto-onkogen; buněčné a virové onkogeny; růstové faktory; autokrinní stimulace; receptorové
tyrosin kinázy; aktivace receptoru; nereceptorové tyrosin kinázy; Filadelfský chromozom; funkce proteinu Ras; B-Raf a
maligní melanom; transkripční faktory; amplifikace genu myc; Burkittův lymfom; onkogenní retroviry; virus Rousova
sarkomu (RSV); onkogenní DNA viry
17. Nádorové supresory a jejich význam v diagnostice a terapii (S. Uldrijan)
Znalosti vyžadované před přednáškou: onkogen; nádorový supresor; buněčný cyklus; bod restrikce; cyklin; CDK;
fosforylace; apoptóza; ubikvitin; ubikvitin ligáza; proteazom
Sylabus ke zkoušce: sporadický a familiární retinoblastom; teorie dvou zásahů; cyklin-dependentní kinázy (CDK) a
regulace buněčného cyklu; regulace cyklinu D; inhibitory CDK; fosforylace Rb; bod restrikce; transkripční faktor E2F;
inhibice buněčného cyklu působením TGFβ; Li-Fraumeni syndrom; p53 a odpověď na buněčný stres; geny regulované
p53; zástava buněčného cyklu indukovaná p53; autoregulační smyčka p53-Mdm2; p53 a apoptóza; mechanismy ztráty
funkce p53 v nádorové buňce
18. Paradigma nádorových kmenových buněk a význam pro protinádorovou terapii (I. Slaninová)
Znalosti vyžadované před přednáškou: diferenciace; transkripční faktory; nádorová biologie; genetické a epigenetické
změny vedoucí k nádorovým onemocněním; karcinogeneze; nádorová buňka; kmenové buňky; vlastnosti kmenových
Sylabus předmětu Biologie Všeobecné lékařství – 1. ročník
Biologický ústav LF MU 2019/2020
6
buněk
Sylabus ke zkoušce: asymetrické a symetrické buněčné dělení; definice kmenových buněk nádorů; buněčný klon;
diferenciační látky; nádory a diferenciace; diferenciační terapie; embryonální karcinomy; hypotéza „embryonal rest“;
progenitorové buňky; schopnost sebeobnovy kmenových buněk; model nádorových kmenových buněk v karcinogenezi;
stochastický model vzniku nádoru; teratokarcinomy; „minimal residual disease“ – zbytková choroba a kmenové buňky
nádorů
19. Genová terapie – cíle a strategie molekulárních terapií (I. Slaninová)
Znalosti vyžadované před přednáškou: DNA; gen; transkripce; translace; genové rodiny; replikace DNA; repetitivní
sekvence; transpozabilní elementy (transpozony); viry; typy genomu virů; reprodukce virů; integrace virové genetické
informace do genomu hostitelské buňky; retroviry; reverzní transkriptáza; onkoviry; regulace genové exprese, DNAvazebné
motivy proteinů; represory a aktivátory; transkripční faktory; restrikční endonukleázy; restrikční štěpení;
plazmidy; klonovací vektory; klonování genů; rekombinantní DNA; transgenní organismy; polymerázová řetězová reakce
(PCR)
Sylabus ke zkoušce: definice genové terapie; bioterapie; strategie genové terapie; kandidátní choroby genové terapie;
genové transportní systémy; virové vektory; retrovirové vektory; genová terapie sebevražednými geny; genová chirurgie;
viroterapie; rekombinantní vakcíny; rekombinantní proteiny; inhibitory kináz; malé bioaktivní molekuly; racionální návrh
inhibitorů; monoklonální protilátky v terapii rakoviny
20. Kmenové buňky a tkáňové inženýrství – vyhlídky pro regenerativní medicínu (P. Dvořák)
Znalosti vyžadované před přednáškou: funkce orgánů a tkání; dělení buněk; řízená buněčná smrt; principy diferenciace
buněk – strukturní a funkční rozdíly mezi jednotlivými typy buněk; principy formování savčích tkání a orgánů
Sylabus ke zkoušce: základní charakteristiky kmenových buněk; mechanismus sebeobnovy kmenových buněk dělením;
základní typy kmenových buněk podle schopnosti diferenciace – totipotentní, pluripotentní, multipotentní, oligopotentní,
unipotentní kmenové buňky a jejich vlastnosti; typy kmenových buněk podle zdroje – embryonální, fetální a dospělé
(tkáňové, orgánové) kmenové buňky; vztah normálních a nádorových kmenových buněk; progenitorové buňky;
symetrické a asymetrické buněčné dělení; určení diferenciačních směrů kmenových buněk; struktura a funkce „niche“
kmenových buněk; kmenové buňky a buněčná terapie; etika a legislativa ve výzkumu kmenových buněk; perspektivy
ve výzkumu a použití kmenových buněk v léčbě; dediferenciace a transdiferenciace buněk – indukované pluripotentní
kmenové buňky (iPS cells); principy a metody tkáňového inženýrství; syntetické a biologické buněčné nosiče; aplikace
a perspektivy tkáňového inženýrství v medicíně
21. Od jedné buňky k člověku I – úvod do vývojové biologie (V. Rotrekl)
Znalosti vyžadované před přednáškou: struktura a funkce eukaryotických buněk; vývoj a vlastnosti lidských gamet –
vajíčko, spermie; zygota; základy embryonálního vývoje člověka; změny genové exprese v diferenciaci buněk
Sylabus ke zkoušce: základní stádia vnitroděložního vývoje savců; základní principy a mechanismy regulující vývoj
savců – genetické a negenetické mechanismy; epigenetické změny v DNA po oplození a parentální genetický imprinting;
aktivace embryonálního genomu – degradace transkriptů oocytu a spuštění exprese embryonálních genů; načasování
a molekulární mechanismy aktivace embryonálního genomu; polarizace embrya – morfologické a funkční odlišení
dělících se buněk časného embrya; asymetrické dělení buněk; geny řídící časnou polarizaci embrya; ustavení tří tělních
os embrya; implantace embrya do děložní stěny; epigenetická inaktivace chromozomu X u žen; gastrulace
Sylabus předmětu Biologie Všeobecné lékařství – 1. ročník
Biologický ústav LF MU 2019/2020
7
22. Od jedné buňky k člověku II – molekulární podstata řízení vývoje savců v normě a patologii
(P. Krejčí)
Znalosti vyžadované před přednáškou: základy vývoje eukaryotických organismů; princip buněčné diferenciace –
mezibuněčné komunikace, růstové faktory, receptory, přenos signálů, regulace genové exprese; kináza; achondroplazie
Sylabus ke zkoušce: ustavení první osy embrya, konvergentní extenze, zárodečné listy; gastrulace a organogeneze;
specifikace, indukce a patterning (formování) orgánů; růst; základní rodiny morfogenů – velká pětka, význam gradientu
morfogenů při embryonálním vývoji; úloha Wnt/β-kateninové dráhy při vývoji a předo-zadní polarizaci embrya, vývojové
abnormality způsobené poruchami Wnt/β-kateninové dráhy; úloha Shh (Sonic Hedgehog) při vývoji kostí končetin a
vývoji prstů; úloha FGF (fibroblastových růstových faktorů) při vývoji skeletu; skeletální dysplazie; základní transkripční
faktory regulující embryonální vývoj
23. Lidský genom a genomika v současné biomedicíně (D. Šmajs)
Znalosti vyžadované před přednáškou: struktura a funkce lidských chromozomů; gen; exony; introny; regulační
sekvence; hybridizace DNA; rozdíly v organizaci genomové DNA u prokaryotických a eukaryotických buněk
Sylabus ke zkoušce: historie projektu sekvenace lidského genomu; počet genů; repetitivní sekvence; velikost lidského
genomu; velikost genomů příbuzných genomu lidskému; jednonukleotidové polymorfismy; mobilní genetické elementy;
horizontální transfer; kapilární sekvenace DNA; mitochondriální DNA; geny pro RNA
24. Člověk jako „superorganismus“ – lidský mikrobiom (D. Šmajs)
Znalosti vyžadované před přednáškou: struktura prokaryotické buňky; prokaryotický genom – bakteriální chromozom,
plazmidy; změny v genomu – evoluce, mutace; horizontální přenos genetické informace – mobilní genetické elementy
Sylabus ke zkoušce: mikrobiom; symbióza lidského těla s mikroorganismy – množství mikroorganismů a orgány
osídlené mikroorganismy; význam složení mikrobiomu pro lidské zdraví a metabolismus; formování lidského mikrobiomu
v prvních letech života, změny mikrobiomu v průběhu života; narušení mikrobiomu a jeho souvislost s onemocněními –
bakteriální vaginóza, onemocnění trávicího traktu, Crohnova choroba, kožní onemocnění; projekt lidského mikrobiomu
(The Human Microbiome Project) – metody celogenomové sekvenace metodou WGS (whole genome shotgun
sequencing); sekvenace 16S rRNA; principy a metody klasifikace prokaryotických organismů na základě genomu a
ribozomální RNA; mikrobiální společenstva
25. Moderní přístupy ke studiu makromolekul v souvislosti s vývojem léčiv (V. Rotrekl)
Znalosti vyžadované před přednáškou: princip funkce protilátek; interakce protilátek s proteiny; interakce proteinů
s proteiny; interakce proteinů s nukleovými kyselinami; princip elektroforézy; hybridizace nukleových kyselin na základě
komplementarity bází; principy buněčné signalizace; kinázy; mutace v DNA
Sylabus ke zkoušce: genomika – analýza genomu; transkriptomika – analýza souborů RNA v buňce, tkáni nebo
organismu; proteomika – analýza souborů proteinů v buňce, tkáni nebo organismu; proteinové „funkční sítě“ – vývoj
léčiv v kontextu vzájemných interakcí proteinů, buněk, jednotlivých orgánů a celého organismu, změn exprese genů a
aktivity proteinů za různých podmínek; metody analýzy proteomu – elektroforéza; elektroforéza za denaturujících
podmínek, Western blot; imunoafinitní purifikace – izolace specifického proteinu pomocí protilátek; využití značených
(fúzních) proteinů ke zviditelnění a identifikaci místa výskytu proteinu v buňce nebo tkáni; dvourozměrná (2D)
elektroforéza; proteinové čipy (arrays); chemická proteomika – hledání látek interagujících se specifickým proteinem a
jejich využití ve vývoji léčiv
Sylabus předmětu Biologie Všeobecné lékařství – 1. ročník
Biologický ústav LF MU 2019/2020
8
CVIČENÍ
Studium virů – kvantifikace virionů pomocí hostitelských buněk; plaky bakteriofágů; rezistence hostitelských buněk vůči
virovým onemocněním
Mikroskopické pozorování bakteriálních buněk; odběr bakterií z mezizubních prostor; fixace vzorku; Gramovo barvení;
diagnostika bakterií ve vzorku podle tvaru buněk a barvení
Mikroskopické pozorování různých typů eukaryotických buněk; příprava nativních preparátů; odběr lidských buněk
bukální sliznice; barvení DNA a RNA
Buněčné a tkáňové kultury; buněčná linie; omezení počtu dělení buněk – Hayflickův limit a jeho překonání v nádorových
buňkách; porovnávání morfologie různých typů buněk – velikost jádra, přítomnost a počet jadérek, množství cytoplazmy,
tvar a velikost buňky a jejich souvislost s diferenciačním stupněm a funkcí buňky
Procvičení principu replikace DNA; směr syntézy vedoucí části řetězce a Okazakiho fragmentů; replikační počátky;
enzymy účastnící se replikace DNA; procvičení pochopení semikonzervativní replikace DNA
Procvičení principu transkripce a translace genetické informace; čtení a využití tabulky genetického kódu – trojic
nukleotidů mRNA kódujících příslušné aminokyseliny; odvození dopadů různých jednonukleotidových mutací v DNA na
výsledný protein, jeho funkčnost a ovlivnění fenotypu pacienta; fúzní gen a tvorba fúzního proteinu
Principy základních metod elektronové mikroskopie – transmisní elektronová mikroskopie (ultratenké řezy, mrazové
lámání, stínění kovem, negativní kontrastování), skenovací elektronová mikroskopie; identifikace preparátů buněk a
organel získaných různými metodami elektronové mikroskopie; práce s měřítkem snímku
Identifikace fází buněčného cyklu u jednotlivých kvasinkových buněk na základě morfologie; vliv mutací vedoucích
k tvorbě teplotně-senzitivní cyklin-dependentní kinázy na průchod buněčným cyklem; analýza délky buněčného cyklu,
doba potřebná pro zdvojnásobení počtu buněk (doubling time); využití průtokové cytometrie pro analýzu množství DNA
v buňkách a zjištění zastoupení buněk v jednotlivých fázích buněčného cyklu ve vzorku
Mikroskopická identifikace interfáze a jednotlivých fází mitózy na základě uspořádání DNA v buňce; zastavení
buněčného dělení inhibitory tvorby mikrotubulů; mikroskopické pozorování lidských chromozomů
Mikroskopická identifikace jednotlivých fází meiózy I a II na základě uspořádání DNA v buňce; pozorování struktur
typických párování chromozomů v meióze a vznik crossing-overu, odlišení meiotických buněk od mitoticky se dělící
tkáně; srovnávání mitózy a meiózy; vliv meiotických nondisjunkcí na počet chromozomů v gametách; přenos genových
mutací jedince do gamet a do další generace
Analýza lidského karyotypu – strukturní a numerické aberace chromozomů, význam analýzy karyotypu v diagnostice;
hodnocení rizika spontánních potratů a postižení potomků u pacientů s trizomiemi nebo balancovanými translokacemi
Sestavení rodokmene na základě rodinné anamnézy; určení typu dědičnosti monogenních onemocnění na základě
analýzy rodokmene (autozomální nebo gonozomální dědičnost, dominantní nebo recesivní dědičnost); stanovení rizika
přenosu monogenních onemocnění na potomstvo; barvení a pozorování Barrova tělíska; využití pro určení pohlaví
Stanovení rizika přenosu onemocnění s komplexnějšími typy dědičnosti na potomstvo – onemocnění s neúplnou
penetrancí a variabilní expresivitou, polygenní dědičnost, vliv hormonů a faktorů prostředí na fenotyp; dědičnost krevních
skupin; vyloučení otcovství na základě krevních skupin; postup při stanovení rizika výskytu dědičného onemocnění u
pacienta; počet alel genů u pacientů s numerickými aberacemi; dědičnost antigenů HLA a nutnost jejich kompatibility při
transplantacích; genetika populací – odlišnost výskytu různých dědičných onemocnění v různých populacích
Sylabus předmětu Biologie Všeobecné lékařství – 1. ročník
Biologický ústav LF MU 2019/2020
9
Genové inženýrství – vnesení cizorodých genů do buněk za účelem tvorby nových proteinů; princip přípravy geneticky
modifikovaných buněk; restrikční endonukleázy a jejich využití v manipulaci s DNA; vnesení cizorodé DNA do
bakteriálních buněk teplotním šokem; selekce buněk obsahujících požadovaný gen; využití genového inženýrství
v medicíně – tvorba lidských hormonů, cytokinů a růstových faktorů v bakteriích, příprava vakcín
Princip polymerázové řetězové reakce (PCR), restrikčního štěpení a gelové elektroforézy; využití těchto metod v
diagnostice dědičných onemocnění, původců bakteriálních infekcí a výběru vhodné protinádorové léčby; fluorescenční
značení DNA – zviditelnění DNA v elektroforetickém gelu
Genotoxicita; principy působení mutagenů na DNA; různé změny v DNA způsobené různými typy mutagenů;
karcinogeny; základní metody testování mutagenity látek; princip a hodnocení Amesova testu – reverzní mutace;
analýza mutagenity látek hodnocením sesterských chromatidových výměn – opravy poškození DNA homologní
rekombinací