Cell cycles and signalling - MB140P29

• Title: Buněčné cykly a signály
• Czech title: Buněčné cykly a signály
• Guaranteed by: Department of Genetics and Microbiology (31-140)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2025 to 2025
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Examination process: winter s.:written
• Hours per week, examination: winter s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: not taught
• Language: Czech
• Level: specialized
• Note: enabled for web enrollment; the course is taught as cyclical
• Guarantor: prof. RNDr. Zdena Palková, CSc.

Annotation

English

The lecture is focused on basic principles regulating cell and life cycles, differentiation and some other cellular processes like chemotaxis, cell polarity establishment and others. Individual cellular processes are documented on model organisms, predominantly prokaryotic or eukaryotic microorganisms. In particular cases, analogous processes in higher eukaryots are emphasised. The course is recommended for students in 4th or 5th year of the study and requires the knowledge of molecular biology and genetic engineering.

Last update: KONOP (29.04.2002)

Czech

Přednáška je zaměřena na základní mechanismy regulující buněčné cykly, životní cykly a diferenciaci a některé další buněčné pochody (např. chemotaxe, určování buněčné polarity a další), a to především u mikroorganismu (prokaryotických i eukaryotických). Jednotlivé buněčné procesy jsou dokumentovány na modelových organismech a v jednotlivých případech jsou zdůrazňovány i analogické procesy u vyšších eukaryot. Kurs je určen pro studenty 4. a 5. ročníku a předpokládá znalosti molekulární biologie a genového inženýrství.

Last update: KONOP (29.04.2002)

Literature

English

Recommended reviews and other papers, continuously updated

Last update: Schierová Michaela, RNDr., Ph.D. (24.10.2019)

Czech

Přehledné a původní články, průběžně aktualizované

Last update: ZDENAP (19.04.2007)

Requirements to the exam

English

The exam is written. The content of the exam is the content of lectures, presentations and recommended papers.

Last update: Schierová Michaela, RNDr., Ph.D. (24.10.2019)

Czech

Zkouška je písemná. Náplní zkoušky je obsah přednášek, prezentací a  vybraných odborných článků.

 

Akademický rok 2020/2021

V době protiepidemických opatření probíhá výuka  „hybridně“.  Účastníci budou mít postupně každý týden k dispozici prezentace a link na nahrané přednášky (případně další materiály) na Moodle. U každého přednáškového bloku bude na Moodle zřízeno diskusní fórum a budou průběžně
probíhat konzultace online (prostřednictvím komunikační platformy Google Meet) dle dohody (obvykle v čase rozvrhované přednášky pokud nebude dohodnuto jinak). Další komunikace bude probíhat prostřednictvím hromadných informačních e-mailů prostřednictvím SIS.

Požadavky ke zkoušce v době protiepidemických opatřeni zůstávají (zatím) stejné.

Last update: Palková Zdena, prof. RNDr., CSc. (07.10.2020)

Syllabus

English

Please note that the lectures are given in Czech language only.

1. Introduction

Cell cycles and life cycles, methods of cell cycle analysis.

2. Cell cycle of E. coli

Overlapping cycles, replication, role of membrane and cytoskelet, septum formation.

3. Sporulation of Bacillus subtilis

Sporulation phases, switch of vegetative cycle to sporulation, two-component regulatory system, temporal and spatial regulation of sporulation, role of membrane, sigma factors.

4. Differantiation of Streptomyces

Airy mycelium formation, role of extracellular signal molecules.

5. Cell cycle of Caulobacter crescentus

Asymmetric cell cycle, role of two-component regulatory system.

6. Myxobacteria – social behaviour

Gliding; model of gliding, rippling, cooperative nutrient degradation, fruiting body formation, role of extracellular signal molecules.

7. Cell cycle of yeasts

Cell components important during cell division. Regulation of mitosis (p34, cyclines, replication).

8. Life cycle of yeasts

Mating types of yeasts and their change, conjugation (mating), meiosis (sporulation), pseudohyphal growth, apoptosis.

Signal pathways participating in these processes and their regulation.

9. Yeast cell polarity

Polar growth of yeast. Different features of haploid and diploid cells. Septins and other cell polarity proteins. External factors affecting cell polarity.

10. Life cycle of Dictyostelium discoideum

Regulation of cell cycle, differentiation and spore formation.

11. Chemotaxis

Regulation of chemotaxis in E. coli.

12. More examples of “metazoan” behaviour of microorganisms.

Quorum sensing bacteria, biofilms, formation and organisation of microbial colonies.

References:

Reviews and journal papers, actualised every year

Last update: IRLICHA (12.05.2006)

Czech

1. Úvod

Buněčné a životní cykly, základní metody studia buněčných cyklů.

2. Buněčný cyklus E.coli

Překryvné cykly, replikace, role membrány a cytoskeletu, tvorba septa.

3. Sporulace Bacillus subtilis

Základní fáze sporulace, přepínání mezi vegetativním cyklem a sporulací, dvojkomponentový regulační systém, "časová" a "místní" regulace sporulace, role membrány, sigma faktory.

4. Diferenciace u Streptomyces.

Tvorba vzdušného mycelia, role extracelulárních signálních molekul

5. Buněčný cyklus Caulobacter crescentus.

Asymetrický buněčný cyklus, role dvojkomponentového regulačního systému

5. Myxobacteria - sociální chování

Pohyb (gliding) a model mechanismu pohybu, vlnění ("rippling"), kooperativní degradace živin, tvorba plodnice, role extracelulárních signálních molekul.

6. Buněčný cyklus kvasinek.

Základní buněčné komponenty důležité při procesu buněčného dělení, regulace mitosy (p34, cykliny, replikace).

7. Životní cyklus kvasinek

Párovací typy kvasinek a jejich změna, konjugace (párování), meiosa (sporulace), pseudohyfální růst, apoptosa. Signální dráhy podílející se na jednotlivých procesech a jejich regulace.

8. Polarita u kvasinkových buněk.

Polární růst u kvasinek, rozdíly haploidních a diploidních buněk, septiny a další proteiny buněčné polarity, změny buněčné polarity působěním vnějších faktorů.

9. Životní cyklus Dictyostelium discoideum.

Regulace jednotlivých fází životního cyklu, diferenciace a tvorba spor.

10. Chemotaxe.

Regulace chemotaxe u E.coli.

11. Další příklady "mnohobuněčného" chování mikroorganismů.

Quorum sensing bakterii, tvorba biofilmů, tvorba a organisace kolonii mikroorganismů.

Last update: IRLICHA (01.06.2007)

Learning outcomes

Po úspěšném absolvování předmětu student

 ·    Definuje základní pojmy související s buněčnými a životními cykly mikroorganismů a vyjmenuje hlavní metody jejich studia.

·    Popíše průběh buněčného cyklu u prokaryotických a eukaryotických modelových organismů a uvede příklady jejich specifik.

·    Vysvětlí mechanismy replikace DNA, dělení buňky a tvorby septa u Escherichia coli a identifikuje roli membrány a cytoskeletu v těchto procesech.

·    Popíše a interpretuje jednotlivé fáze sporulace u Bacillus subtilis a vysvětlí principy časové a místní regulace sporulace.

·    Identifikuje a charakterizuje dvojkomponentové regulační systémy a uvede vztahy mezi jejich funkcí a regulací buněčné diferenciace.

·    Vysvětlí úlohu sigma faktorů při regulaci genové exprese během sporulace a aplikuje tyto poznatky na konkrétní příklady.

·    Popíše proces diferenciace u rodu Streptomyces a analyzuje příčiny a následky působení extracelulárních signálních molekul.

·    Porovná a rozliší symetrický a asymetrický buněčný cyklus na příkladu Caulobacter crescentus a vysvětlí regulaci buněčné polarity.

·    Popíše projevy sociálního chování myxobakterií a vysvětlí mechanismy jejich pohybu, komunikace a tvorby plodnic.

·    Kategorizuje a klasifikuje jednotlivé typy extracelulární signalizace u mikroorganismů, včetně quorum sensing a tvorby biofilmů.

·    Popíše základní buněčné komponenty podílející se na buněčném cyklu kvasinek a vysvětlí regulaci mitózy pomocí cyklinů a CDK.

·    Vysvětlí a interpretuje životní cyklus kvasinek, včetně párovacích typů, konjugace, meiózy a sporulace.

·    Uvede vztahy mezi metabolickými drahami a regulací buněčného chování kvasinek v závislosti na zdrojích uhlíku a dusíku.

·    Popíše a porovná polární růst haploidních a diploidních kvasinkových buněk a identifikuje klíčové proteiny buněčné polarity.

·    Zhodnotí a zdůvodní význam studia buněčných a životních cyklů mikroorganismů pro pochopení analogických procesů u vyšších eukaryot.

Last update: Palková Zdena, prof. RNDr., CSc. (13.01.2026)