Biochemistry and biotechnology of algae - MB120P55

• Title: Biochemie a biotechnologie řas
• Czech title: Biochemie a biotechnologie řas
• Guaranteed by: Department of Botany (31-120)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2023
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Examination process: winter s.:
• 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: taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment; the course is taught as cyclical
• Guarantor: doc. RNDr. Yvonne Němcová, Ph.D.
• Teacher(s): doc. RNDr. Yvonne Němcová, Ph.D.; RNDr. Martina Pichrtová, Ph.D.
• Class: Vzduchotěsné komory pro izotopové značení

Annotation

English

Last update: PhDr. Gabriela Kubátová, Ph.D. (14.04.2006)

Please note, the lectures are given in Czech language only. Basic metabolic processes and their specificity in cyanobacteria and algae, the use of metabolic products, cultivation under laboratory conditions and large-scale cultivation, bioremedition and environmental biotechnology.

Czech

Last update: doc. RNDr. Yvonne Němcová, Ph.D. (01.12.2011)

Základní metabolické procesy a jejich specifičnost u sinic a řas, metabolické produkty a jejich využití, kultivace sinic a řas v laboratorních podmínkách a velkoplošné kultivace, bioremedice a environmentální biotechnologie.

Literature

Last update: YNEMCOVA (08.03.2007)

Becker, E. W. (1994): Microalgae: biotechnology and microbiology, Cambridge University Press, 293 pp.

Cresswell, R. C.; Rees, T.A.W.; Shah, N. (1989): Algal and Cyanobacterial Biotechnology, Longman Scientific and Technical, Harlow, 341 pp.

Cohen, Z. (1999): Chemicals from microalgae, London, 419 pp.

Richmond, A. (2004): Handbook of Microalgal Culture. Biotechnology and Applied Phycology, Blackwell Publishing, 566pp.

Requirements to the exam

Last update: doc. RNDr. Yvonne Němcová, Ph.D. (01.12.2011)

Zkouška probíhá ústní formou.

Syllabus

Last update: doc. RNDr. Yvonne Němcová, Ph.D. (25.09.2023)

1.      Úvod - využití komerčně pěstovaných řas, systémy produkující řasy, kultivační média, biologické principy velkoplošné kultivace, výběr kmenů, růstová kinetika, odhad řasové biomasy.  Velkoplošné kultivace mikrořas - uzavřené tubulární systémy, bioreaktory a fermentory, kultivační nádrže a jejich typy, evaporace, míchání, přísun CO2, vliv pH, kontaminace, sklízení, sušení, výtěžek.

2.      Marikultury - kultivace makrořas (seaweed industry) - agarofyty, karagenofyty, alginofyty; metody sběru přírodních populací, kultivace. Agar, karagen, alginát - chemická struktura, výroba, využití. Makrořasy jako potravina (např. Porphyra, Ulva, Laminaria, Saccharina). Další využití makrořas.

3.      Fotosyntéza - zopakování základních procesů, zvláštnosti u různých skupin sinic a řas, fotosyntetické pigmenty, fotorespirace, chlororespirace, mechanismy zvyšování koncentrace dostupného CO2, fluorescence chlorofylu a její využití pro studium fotosyntetické aktivity.

4.      Praktická část: I. část - výroba alginátu (alginát sodný a alginát vápenatý, imobilizace řasových buněk do alginátu); II. část soutěž o nejlepší jídlo (nápoj) z makrořas, prezentace přinesených pokrmů, hodnocení porotou (tvořenou všemi přítomnými).

5.      Transport, fixace a asimilace dusíkatých látek - příjem N látek, transport a redukce nitrátů, fixace atmosférického dusíku u některých sinic, fotoprodukce dusíkatých látek, N2 fixující sinice jako biohnojiva rýžových polí; polysacharidy - polysacharidy buněčné stěny, zásobní polysacharidy; polyhydroxyalkanoáty, degradovatelné plasty.

6.      Lipidy a mastné kyseliny (PUFAs) z řas. Biopaliva - řasy jako obnovitelný zdroj energie, produkce vodíku a metanu, algenany.

7.      Biotechnologicky významné mikroorganismy: Botryococcus, Dunaliella, Haematococcus, Arthrospira (Spirulina), Porphyridium, Nostoc, Chlorella, produkce mikrořas pro akvakultury (např. Nannochloropsis) - morfologie, biologicky aktivní látky a jejich (potencionální) využití, velkoplošné kultivace, produkty z řas, výživná hodnota, stravitelnost, toxikologické studie.

8.      Prezentace článků. 

9.      Toxiny sinic a řas: alkaloidní neurotoxiny sinic, alkaloidní hepatotoxiny sinic, peptidické hepatotoxiny sinic, paralytic shellfish poisoning (PSP), diarrhetic shellfish poisoning (DSP), neurotoxic shellfish poisoning (NSP), amnestic shellfish poisons, Ciguatera (CSP), fylogeneze obrněnek a produkce toxinů, toxiny makrořas.

10.  Chemická obrana řas ve vztahu k predaci a kompetici, invazní potenciál chemicky bránících se tropických makrořas, chemická komunikace, sexuální hormony řas, živiny jako chemoatraktanty, ovlivnění morfogeneze, thallusin produkovaný bakteriemi

11.  Chemická obrana temperátních a polárních řas, dimethylsulfopropionát, obranné strategie zahrnující bromidy (bromoform)

12.  Hormony, bioluminiscence u obrněnek