Chronobiology - MB150P16

• Title: Chronobiologie
• Czech title: Chronobiologie
• Guaranteed by: Department of Physiology (31-152)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2020
• Semester: summer
• E-Credits: 3
• Examination process: summer s.:
• Hours per week, examination: summer s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Additional information: http://V letním semetru 2021 bude předmět vyučován hybridní formou - předtočené přednášky + konzultace v domluveném termínu
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: doc. RNDr. Zdeňka Bendová, Ph.D.
• Teacher(s): doc. RNDr. Zdeňka Bendová, Ph.D.
• Incompatibility : MB150P95
• Is incompatible with: MB150P95

Annotation

English

Chronobiology studies time regulation of biological processes. Living organisms exhibit biological rhythms in many variables, from gene expression to behavior. These rhythms may run with a period from several milliseconds to many years. The most important are circadian, i.e. about one day, rhythms, which persist even in a non-periodic environment. Circadian rhythms can be found in most of the organisms known so far, from unicellular prokaryotic to mammals, including humans. It has been revealed that nearly every cell of a multicellular organism is able to generate circadian rhythms that are coordinated via so called circadian system. Malfunction of the coordination in the timekeeping system impacts negatively on many physiological functions and health.
Lectures will concentrate mostly on the mammalian circadian system and its hierarchy in different species, mainly in mammals. The up-to-day theories on mechanisms underlying the circadian rhythmicity at the cellular and molecular level will be explained. It will also be summarized how does the timekeeping mechanism entrain with external cues and how does it drive numeral physiological functions. The ontogenetic and phylogenetic aspects of the circadian rhythmicity will be also ascertained. Further, attention will be directed at relationship between circadian rhythms and rhythms with much longer or shorter period. Last but not least, circadian control of behavior of different species (migration) or regulation of sleep, learning ability etc. in humans will be discussed.

Last update: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (14.11.2017)

Czech

Chronobiologie je nauka o časové organizaci behaviorálních, fyziologických a biochemických procesů ve všech typech organismů. V kurzu budou vysvětleny ultradiánní, cirkadiánní a infradiánní regulace životních funkcí s důrazem na nejlépe prozkoumané, tzv. cirkadiánní hodiny. Bude objasněna molekulární podstata endogenních cirkadiánních pacemakerů v prokaryotických a eukaryotických buňkách v perspektivě evoluce, a bude vysvětlen způsob adaptace endogenních časovacích systémů k časovým změnám ve vnějším prostředí. Další část kurzu bude zaměřena na neurobiologickou podstatu organizace cirkadiánního systému savců a její vztah k regulaci fyziologických funkcí jako je fotoperiodismus, hibernace, spánek, paměť a kognitivní funkce apod. Vysvětleny budou také nejnovější poznatky týkající se vzájemných interakcí mezi cirkadiánním systémem a metabolismem, imunitou, buněčným cyklem, a poslední přednáška bude věnována patofyziologickým změnám, které nastávají při dlouhodobém narušování správné funkce cirkadiánního systému. Přednáška předpokládá bakalářské znalosti z neurobiologie a orgánové i buněčné fyziologie.

Last update: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (06.02.2019)

Literature

English

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453184/

knihovna Biologické sekce - Foster RG a Kreitzman L: Circadian Rhythms (A Very Short Introduction)

knihovna Biologické sekce - pro zaujaté - Refinetti R: Circadian Physiology Third Edition)

Last update: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (28.10.2019)

Czech

Foster RG a Kreitzman L: Circadian Rhythms (A Very Short Introduction)
pro zaujaté - Refinetti R: Circadian Physiology Third Edition)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK453184

Last update: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (24.03.2019)

Requirements to the exam

English

The course is completed by an oral exam.

Last update: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (28.10.2019)

Czech

Předmět je ukončen ústní zkouškou.

Last update: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (28.10.2019)

Syllabus

• ultradiánní, infradiánní, cirkadiánní vs. denní rytmy

• molekulární mechanismy vzniku cirkadiánních oscilací prokaryotických a eukaryotických organismů

• cirkadiánní pacemakery a jejich adaptabilita k časovým změnám ve vnějším prostředí

• molekulární principy světelné a nesvětelné synchronizace

• regulace spánku a kognitivních funkcí

• cirkanuální rytmy a fotoperiodismus

• fotoperiodismus a hibernace

• cirkadiánní systém a buněčný cyklus

• cirkadiánní systém a metabolismus

• cirkadiánní a imunitní systém

• chronobiologie člověka

Last update: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (11.03.2019)

Learning outcomes

Po absolvování přednášky student:

·         vysvětlí, co jsou biologické rytmy a proč jsou univerzální vlastností živých organismů

·         rozliší základní typy biologických rytmů podle jejich periody a uvede příklady fyziologických procesů, které tyto rytmy vykazují

·         popíše základní parametry rytmických procesů, zejména periodu, fázi, amplitudu, akrofázi a mezor a interpretuje jejich grafické vyjádření

·         vysvětlí rozdíl mezi endogenními rytmy a rytmy řízenými přímo vnějším prostředím

·         objasní pojem volně běžící rytmus a jeho význam pro studium biologických hodin

·         popíše základní princip transkripčně-translační negativní zpětné vazby, která generuje cirkadiánní oscilaci

·         popíše význam posttranslačních modifikací hodinových proteinů pro jejich stabilitu, lokalizaci a periodu oscilace

·         vysvětlí, jak propojené regulační smyčky zajišťují robustnost a přesnost molekulárních hodin

·         vysvětlí pojem cirkadiánní pacemaker a jeho základní vlastnosti

·         popíše suprachiasmatická jádra hypotalamu (SCN) jako hlavní pacemaker savců a uvede jejich lokalizaci a funkci

·         vysvětlí vztah mezi centrálními a periferními hodinami

·         vysvětlí pojem zeitgeber a uvede hlavní vnější synchronizační faktory cirkadiánních rytmů

·         vysvětlí, jak světlo ovlivňuje fázi cirkadiánního rytmu, a interpretuje fázově responzní křivku (PRC)

·         vysvětlí morfologickou podstatu neobrazového vidění a funkční význam sítnice oka v synchronizaci cirkadiánních rytmů

·         vysvětlí pojem fotoperiodismus a jeho biologický význam

·         objasní, proč délka dne a noci představuje spolehlivý sezónní signál

·         popíše modely vnější a vnitřní koincidence při fotoperiodické odpovědi

·         vysvětlí úlohu melatoninu jako signálu délky noci

·         popíše základní architekturu spánku a rozliší NREM a REM spánek

·         vysvětlí vztah mezi cirkadiánním systémem a homeostatickou regulací spánku

·         vysvětlí pojem chronotyp a jeho biologický základ

·         popíše metody používané ke stanovení chronotypu

·         objasní zdroje variability chronotypu v populaci, včetně genetických a environmentálních faktorů

·         diskutuje na příkladech, jak cirkadiánní systém reguluje metabolické, imunitní a kognitivní funkce

·         vysvětlí na příkladech vztah mezi cirkadiánní dysregulací a metabolickými, imunitními a kognitivními poruchami

·         diskutuje důsledky nesouladu mezi chronotypem a sociálním časem

Last update: Bendová Zdeňka, doc. RNDr., Ph.D. (07.01.2026)