Bi6420 Ekotoxikologie mikroorganismů

Přírodovědecká fakulta
jaro 2014
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Jakub Hofman, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Ivan Holoubek, CSc.
RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Jakub Hofman, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
NOW( Bi6420c Ekotox. mikroorganismů - cv. )
Doporučeno mít základy obecné ekotoxikologie a obecné mikrobiologie
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Studenti po absolvování tohoto kurzu budou vědět o interakcích MO a toxických látek (a dalších stresorů) v životním prostředí. Budou schopni rozlišit specifika, kterými se liší ekotoxikologie MO od ekotoxikologie dalších skupin organismů. Budou schopni zdůvodnit použití MO v ekotoxikologii, výhody a nevýhody jednotlivých přístupů. Budou znát základní metody ekotoxikologie MO (kvantita, aktivita, diverzita ...), jejich principy a interpretace. Budou schopni navrhovat strategii studií pro hodnocení MO v prostředí (voda, půda, testování toxicity či bioindikace), interpretovat a diskutovat výsledky environmentálních studií s mikroorganismy. Budou schopni hodnotit ekotoxicitu a rizika chemických látek či vzorků prostředí vůči mikroorganismům. Budou znát základy problematiky biodegradací a bioremediací pomocí MO.
Osnova
  • 1) Úvod
  • o čem je ekotoxikologie – definice, koncepce a přístupy, interakce toxikantů s biologickými systémy, křivka dávka odpověď
  • mikroorganismy (připomenutí) – definice MO, evoluce, hlavní vlastnosti, metabolismus ...
  • mikroorganismy v ŽP – význam a výskyt, příbuzné obory – ekologie MO a environmentální mikrobiologie
  • ekotoxikologie MO jako obor – definice předmětu studia, vztahy k jiným disciplínám, specifika – důvody použití, význam a použitelnost, koncepční přístupy, škála standardizovaných metod ISO, OECD ...
  • 2) MO a toxické látky
  • biodostupnost toxických látek pro MO v prostředí - koncepce biodostupnosti, biodostupnost kovů a organických kontaminantů pro MO
  • vstup toxických látek do MO a povrchové bariéry - cytoplazmatická membrána, buněčná stěna, transportní mechanismy
  • interakce toxikantů s mikrobiálními buňkami, obrana MO proti toxikantům, toxicita, biodegradace polutantů - kovy, organické polutanty, další polutanty
  • 3) Odběry MO
  • ze vzorků různých prostředí pro účely analýzy MO
  • 4) Sledované parametry mikrobiální ekotoxikologie a působení toxických látek na ně
  • členění a přehled metod
  • kvantifikace mikroorganismů v ekotoxikologii: mikroskopické techniky, barvení; izolační a kultivační techniky, možnosti a limitace; mikrobiální biomasa, definice, metodika, interpretace; růst mikroorganismů, kinetika, vztah s degradací
  • aktivity mikroorganismů v ekotoxikologii: biogeochemické cykly, závažnost mikrobiálních aktivit – důsledky jejich ovlivnění toxickými látkami
  • procesy spojené s cyklem uhlíku, mineralizace, respirace, metodika, standardní test půdní mikrobiologie, růstová kinetika sledovaná pomocí respirace, příklady
  • procesy spojené s cyklem dusíku, fixace dusíku, amonifikace, nitrifikace a celková mineralizace dusíku, denitrifikace, metody a příklady
  • enzymatické aktivity, dehydrogenázová aktivita, využití v jednoduchých testech
  • bioluminiscence mikroorganismů jako endpoint v ekotoxikologii, ATP a jeho využití v ekotoxikologii, anaerobní aktivity mikroorganismů
  • diverzita mikroorganismů a její použití v ekotoxikologii: diverzita mikroorganismů, význam, kontext se stavem ekosystému; mikrobiální společenstva, evoluční strategie, vztahy k jiným organismům – symbiózy, mykorhiza
  • genetické a molekulární techniky, extrakce NA ze vzorků prostředí, amplifikace s PCR, genové próby, jednotlivé metody (ARDRA, RFLP, DGGE apod.) – principy a využití
  • analýza PLFA, principy, interpretace, příklady
  • funkční diverzita, metoda Biolog, postupy, koncepce a interpretace, příklady
  • 8. Ekotoxikologie MO v reálném prostředí • specifika reálného prostředí • půda • voda 9. Degradace tox. látek MO – biodegradace, bioremediace 10. Prezentace seminárních prací
Literatura
    doporučená literatura
  • MAIER, Raina M., Ian L. PEPPER a Charles P. GERBA. Environmental microbiology. San Diego: Academic Press, 2000, xix, 585. ISBN 0124975704. info
  • MADSEN, Eugene L. Environmental microbiology : from genomes to biogeochemistry. 1st pub. Malden, MA ;: Blackwell Pub., 2008, ix, 479. ISBN 9781405136471. info
  • Mitchell R. (2010): Environmental microbiology. John Wiley and Sons. ISBN 047017790X. pp. 363.
  • BITTON, Gabriel. Encyclopedia of environmental microbiology. New York, N.Y.: John Wiley & Sons, 2002, vi, 1167-1. ISBN 0471360481. info
  • VARNAM, Alan H. a Malcolm G. EVANS. Environmental microbiology. London: Manson Publishing, 2000, 160 stran. ISBN 1874545782. info
  • ATLAS, Ronald M. a Richard BARTHA. Microbial ecology :fundamentals and applications. 4th ed. Menlo Park, California: Addison Wesley Longman, 1997, x, 694 s. ISBN 0-8053-0655-2. info
  • Techniques in microbial ecology. Edited by Robert S. Burlage. New York: Oxford University Press, 1998, xii, 468. ISBN 0195092236. info
  • Manual of environmental microbiology. Edited by Christon J. Hurst. Washington: ASM Press, 1996, 894 s. ISBN 155581087X. info
    neurčeno
  • Insam H., Rangger A. (1997): Microbial communities: functional versus structural approaches. Springer. ISBN 3540624058. pp. 263.
  • Modern soil microbiology. Edited by Jan Dirk van Elsas - Janet Jansson - Jack T. Trevors. 2nd ed. Boca Raton, Fla.: CRC Press/Taylor & Francis, 2007, 646 s. ISBN 9780824727499. info
  • Microbiological methods for assessing soil quality. Edited by Jaap Bloem - David W. Hopkins - Anna Benedetti. Wallingford: CABI Publishing, 2006, xiii, 307. ISBN 0851990983. info
  • TATE, Robert L. Soil microbiology. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons, 2000, xxiii, 508. ISBN 0471317918. info
  • Methods in applied soil microbiology and biochemistry. Edited by Kassem Alef - Paolo Nannipieri. London: Academic Press, 1995, 576 s. ISBN 0125138407. info
  • Ritz K., Dighton J., Giller K. E. (1994): Beyond the biomass: compositional and functional analysis of soil microbial communities. John Wiley & Sons. ISBN 0471950963. pp. 275.
  • Paul E. A., Clark F. E. (1996): Soil microbiology and biochemistry. Academic Press. ISBN 0125468067. pp. 340.
  • Microorganisms in soils : roles in genesis and functions. Edited by François Buscot - Ajit Varma. New York: Springer, 2005, xxiii, 419. ISBN 3540222200. info
  • Mikrobiální ekologie vody. Edited by Věra Straškrabová. [1. vyd.]. Praha: Ministerstvo životního prostředí ČR, 1996, 119 s. ISBN 80-85368-88-9. info
  • ALEXANDER, Martin. Biodegradation and bioremediation. 2nd ed. San Diego: Academic Press, 1999, xvi, 453. ISBN 0120498618. info
  • HORÁKOVÁ, Danuška. Bioremediace. Elportál. Brno: Masarykova univerzita, 2007. ISSN 1802-128X. URL info
Výukové metody
Hlavní formou výuky je přednáška doprovázená prezentací v MS Powerpoint. Koncepce přednášení klade větší důraz na porozumění principům, zákonitostem a souvislostem než na prosté memorování faktů. Studenti jsou dotazováni na aktuálně probírané téma, případně jsou prováděny malé ověřovací testy. Studenti jsou podporováni, aby sami kladli dotazy a byli v interakci s vyučujícím. Forma výuky je oživena e-learningovou podobou kurzu v is.muni.cz. Do výuky je začleněna zvaná přednáška externího odborníka. K vybraným tématům je provedena diskuse se studenty.
Metody hodnocení
Návštěva přednášek není povinná, ale silně doporučená pro porozumnění probíraným tématům.
Během výuky jsou studenti ústně dotazování na již probrané učivo.
Závěrečné hodnocení (na konci semestru) je provedno formou písemné zkoušky. Nejedná se o test jedné volby, ale o 50 otázek, z nichž řada vyžaduje popis, vysvětlení či schéma dotazovaného problému. U otázek s možnostmi, může být správných více či žádná možnost. Odpovědi jsou bodovány 0-5 body dle komplexnosti, správnosti, relevantnosti a rozsahu odpovědi. Celkový součet bodů je přepočítán na škálu 0-100%. K úspěšnému zvládnutí je potřeba dosáhnout alespoň 20%.
Informace učitele
doc. RNDr. Jakub Hofman, PhD.; Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí; Přírodovědecká fakulta; Masarykova univerzita; Kamenice 126/3; Brno; 625 00; Tel: 549 494 267; E-mail: hofman@recetox.muni.cz
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2015.