Bi7034 Úvod do metabolického inženýrství a syntetické biologie mikroorganismů

Přírodovědecká fakulta
podzim 2019
Rozsah
2/0/0. 2 kr. 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: doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav experimentální biologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Bi4090 Obecná mikrobiologie || Bi5710 Mikrobiologie && Bi4020 Molekulární biologie && C3580 Biochemie || ( C3181 Biochemie I && C4182 Biochemie II )
Přednáška je primárně určena studentům navazujících studijních programů Mikrobiologie, Molekulární biologie a genetika a Biochemie. Prerekvizitami předmětu jsou úspěšně absolvované předměty Obecná mikrobiologie (Bi4090) či Mikrobiologie (Bi5710), Molekulární biologie (Bi4020) a Biochemie (C3580) nebo Biochemie I a II (C3181 a C4182) zakončené zkouškou. Ve výjimečných případech (např. u studentů jiných oborů či u zahraničních studentů, kteří však mají alespoň základní znalosti molekulární biologie, biochemie a mikrobiologie) lze možno u vyučujícího požádat o prominutí těchto prerekvizit.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Prudce se rozvíjející obory metabolického inženýrství, systémové a syntetické biologie se stávají pilíři moderních mikrobiálních biotechnologií pro 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 mohou hrát mikrobiální biotechnologie důležitou roli. Kurz bude klást 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 látek s přidanou hodnotou. 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.
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 a bude prezentována na praktických příkladech. 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) Syntetický biologie mikroorganismů a její využití v biodegradacích a v bioprodukci (úvod, historie, etika, soutěž iGEM) 8) Syntetické genetické okruhy a koncept minimální buňky 9) Syntetická mikrobiální konsorcia 10) Příklady aplikace syntetické biologie v metabolickém inženýrství
Literatura
  • Vhodné studijní zdroje budou studentům doporučeny během úvodní přednášky.
Výukové metody
Prezentace v PowerPointu
Metody hodnocení
Předmět je zakončen ústní zkouškou formou prezentace článku, který doporučí vyučující.
Navazující předměty
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.