F7PBOBLG - Biologie pro optometristy

V předmětu student získá přehledné znalosti z obecné a buněčné biologie, přes vznik buněk a organel (endosymbiotická teorie) a základní chemické složení buněk (jednoduché anorganické a organické látky, sacharidy, tuky, aminokyseliny, biopolymery – NK a proteiny), stavbu nebuněčných forem (zejména virů) a buněk, jak prokaryotních (bakterie), tak eukaryotních (rostlinných, živočišných a buněk hub), dále se seznámí s buněčným metabolismem (anabolismus a katabolismus), růstem a buněčnou diferenciací, dělením (buněčný cyklus a jeho regulační mechanismy) až po zánik apoptózou a nekrózou. Seznámí se se základy mikrobiologie (virovými a bakteriálními onemocněními člověka) a aplikacemi v technických a lékařských oborech. Podrobné znalosti získá o vnitřní stavbě eukaryotní buňky, jejím endomembránovém systému a semiautonomních organelách a procesech, které v nich probíhají. Návazně v oblasti molekulární biologie se seznámí se základními procesy, které jsou nezbytné pro realizaci genetické informace, procesy replikace, transkripce, translace (tedy proteosyntézy) a genové exprese, genetickým kódem. V obecné genetice se základní genetickou terminologií a procesy předávání genetické informace z rodičů na potomky dle Mendelových a Morganových zákonů, změnou genetické informace formou mutací a možnostmi reparace v buňce. Genetika člověka (klinická genetika) zahrnuje základní vyšetřovací metody a genetická onemocnění člověka (autozomálně dominantní, recesivní, gonozomálně dominantní, recesivní, mitochondriální a další). V návaznosti na velký rozvoj technik molekulární biologie a biochemie je student seznámen s genovým inženýrstvím a jeho metodami geneticky modifikovanými organismy a jejich přípravou, dále tkáňovými kulturami a biotechnologiemi. Aplikovaná biologie v technických a lékařských oborech popisuje využití biologických struktur a mechanismů v moderní technice a lékařství. Závěr tvoří problematika vztahující se k oboru živočišné buňky a tkáně, jejich histologie a problematika biokompatibility.

Požadavky zápočtu:

1. Účast na laboratorních cvičeních, v případě neúčasti je třeba předložit omluvu a cvičení po dohodě s vedoucím cvičení nahradit.

2. Úspěšné zvládnutí zápočtové písemné práce, minimální úspěšnost 60%

Požadavky zkoušky:

1. Získání zápočtu.

2. Zkouška je tvořena písemným testem a ústním zkoušením. Odpovědi na otázky jsou bodově ohodnoceny dle obtížnosti. Po opravě testu následuje ústní zkoušení. Celkové hodnocení zkoušky odpovídá platné klasifikační stupnici. Je-li výsledek kterékoliv části hodnocen stupněm F, je i výsledek zkoušky automaticky F.

1. Úvod do studia biologie, historie a biologické obory, vznik života na Zemi, chemické složení živých organismů.

2. Nebuněčné formy - viry, viroidy a priony. Buněčné formy - buňka prokaryotní a eukaryotní.

3. Základy mikrobiologie - stavba bakteriální buňky, metabolismus, růst a množení, bakteriální onemocnění člověka, antibakteriální faktory.

4. Buněčná biologie - stavba eukaryotní buňky, základní charakteristika jednotlivých typů eukaryotních buněk, struktura biomembrány, buněčný metabolismus – anabolismus a katabolismus.

5. Buněčná biologie – buněčné organely a struktury: jádro, semiautonomní organely - mitochondrie, plastidy, membránové systémy ER, GA, ostatní organely, cytoskelet.

6. Buněčná biologie - reprodukce buněk, buněčný cyklus, buněčné dělení, buněčné stárnutí, buněčný zánik - apoptóza a nekróza.

7. Základy molekulární biologie - struktura nukleových kyselin - DNA, RNA, struktura proteinů - bílkovin, genetický kód a genetická informace.

8. Přenos genetické informace - replikace, transkripce, translace, regulace genové exprese, totipotence buněk.

9. Obecná genetika – odborná genetická terminologie, Mendelovy a Morganovy zákony, genetika člověka, vyšetřovací metody a genetická onemocnění – základní přehled.

10. Změny genetické informace - mutace. Spontánní a indukované. Molekulární podstata mutací. Detekce mutací metodami molekulární biologie. Reparační mechanismy.

11. Genové manipulace, genové inženýrství, geneticky modifikované buňky a organismy. Biotechnologie. Klonování a přenos genů. Tkáňové kultury a laboratorní a průmyslová kultivace buněk.

12. Aplikovaná biologie v technických a lékařských oborech.

13. Základy histologie živočichů, tkáně - epitelové, pojivové, svalové a nervové. Živočišné tkáně a biokompatibilita.

14. Závěr, celkový přehled.

1. Mikroskop a jeho použití v biologii a lékařských vědách. Mikroskopické metody světelné a elektronové mikroskopie.

2. Příprava mikroskopických preparátů pro světelnou a elektronovou mikroskopii.

3. Základy práce s mikroorganismy v biologické/mikrobiologické laboratoři – kultivace mikroorganismů.

4. Mikroskopování prokaryotní buňky.

5. Mikroskopování eukaryotních buněk.

6. Mikroskopování buněčných organel – buněčné jádro a semiautonomní organely.

7. Mikroskopování buněčných organel – ostatní organely a buněčné inkluze.

8. Buněčný cyklus a dělení buněk – mitóza, meióza, cytokineze.

9. Buňka a okolní prostředí.

10. Anatomie a organologie rostlin.

11. Mikroskopování živočišných buněk a tkání.

12. Vybrané úlohy z obecné genetiky.

13. Vybrané úlohy z genetiky člověka.

14. Úlohy z molekulární biologie.

Získat přehled a znalosti v oblastech obecné biologie, buněčné biologie, základů mikrobiologie, základů molekulární biologie, genetiky a genového inženýrství, potřebné pro další studium. Schopnost využívat přehledné biologické poznatky a mikroskopickou techniku při řešení studentské závěrečné práce.

Povinná literatura:

[1]VYMĚTALOVÁ V.: Biologie pro biomedicínské inženýrství, skripta ČVUT 2022, ISBN: 978-80-01-06950-9.

[2]VYMĚTALOVÁ V.: Biologie pro biomedicínské inženýrství - laboratorní cvičení, skripta ČVUT 2021, ISBN: 978-80-01-06789-5.

[3]ALBERTS, B. et al.: Essential Cell Biology. Garland Publishing Inc. NewYork, 1998, české vydání: Základy buněčné biologie, Espero Publishing, Ústí n.L., 2005, ISBN: 80-902906-2-0.

[4]ROSYPAL a kol.: Nový přehled biologie, Scientia 2003, ISBN: 978-80-7367-343-7.

[5]ŠMARDA J. a kol.: Biologie pro psychology a pedagogy, Portál 2004, ISBN: 978-80-7367-343-7.

Doporučená literatura:

[1]VYMĚTALOVÁ, V.: Malý slovník biologických pojmů, ČVUT, Praha 2010, ISBN: 978-80-01-04515-2

[2]CAMPBELL, N.A., REECE J.B.: Biologie. Computer Press, Brno 2006, ISBN: 80-251-1178-4

• Bakalářský studijní program Optika a optometrie (povinný předmět)