Biological engineering - Imaging biomolecular processes - a practical course - MB100P11

• Anglický název: Biological engineering - Imaging biomolecular processes - a practical course
• Český název: Biologické inženýrství - Zobrazení biomolekulárních procesů - praktický kurz
• Podoba výuky: praktická cvičení
• Zajišťuje: Sekce biologie (31-101)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2026
• Počet semestrů výuky: 1
• Semestr: letní
• E-Kredity: 3
• Způsob provedení zkoušky: letní s.:
• Rozsah, examinace: letní s.:0/5, Z [HT]
• Počet míst: 10
• Maximální kapacita předmětu: 10
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: angličtina
• Poznámka: povolen pro zápis po webu; předmět má cyklickou výuku
• Garant: Mgr. Josef Lazar, Ph.D.; Mgr. Zuzana Burdíková, Ph.D.

Anotace

čeština

Kurz poskytuje praktické dovednosti v oblasti využití molekulárních sond
v biologickém mikroskopickém zobrazování. Studenti si vyzkoušejí
pozorování různých biomolekulárních procesů za využití molekulárních
sond a vhodných mikroskopických technik (od běžných po v současnosti
vyvíjené). Kurz je určen studentům s alespoň základními zkušenostmi s
optickou mikroskopií. Tento praktický kurz doplňuje teoretický kurz
MB100P09, avšak absolvování teoretického kurzu není podmínkou účasti.
Kurz probíhá formou blokové výuky

Poslední úprava: Rubešová Jana, RNDr., Ph.D. (14.06.2023)

angličtina

The course will provide comprehensive hands-on experience in using
molecular probes in biological microscopy imaging. The students will
gain practical experience with various types of molecular probes and
microscopy techniques (ranging from common to cutting edge), suitable
for the different tasks on hand. The course is recommended for users
with at least some experience with optical microscopy. The course
complements the theoretical course MB100P09, but the theoretical course
is not a requirement. It will be provided in a block format

Poslední úprava: Rubešová Jana, RNDr., Ph.D. (14.06.2023)

Literatura

čeština

Peter Moore, Visualizing the Invisible, Imaging Techniques for the Structural Biologist

Quantitative Bioimaging by Raimund J. Ober, E. Sally Ward, and Jerry Chao (2020)

Poslední úprava: Gáliková Kristýna, Mgr. et Mgr., DiS. (12.03.2026)

Kontroly studia předmětu a podmínky pro jejich úspěšné vykonání, způsob hodnocení

čeština

Splnění studijních povinností je podmíněno vypracováním samostatného projektu založeného na tématech probíraných během přednášek.

Poslední úprava: Burdíková Zuzana, Mgr., Ph.D. (25.02.2026)

angličtina

Completion of the course requirements is based on the preparation of an individual project derived from the lecture topics.

Poslední úprava: Burdíková Zuzana, Mgr., Ph.D. (25.02.2026)

Sylabus

čeština

Sylabus (česky)

Kurz je realizován jako intenzivní týdenní kurz v letním semestru a poskytuje úvod do analýzy bioobrazů se zaměřením na praktické zpracování mikroskopických dat. Studenti se seznámí se základními principy digitálního obrazu, metodami zpracování a segmentace obrazů a s nástroji používanými v moderní analýze bioobrazů.

Kurz zahrnuje práci se specializovaným softwarem pro analýzu mikroskopických dat a zaměřuje se zejména na zpracování rozsáhlých obrazových datových souborů, segmentaci objektů ve 2D a 3D datech, kvantitativní analýzu a vizualizaci výsledků. Studenti se seznámí s principy reprodukovatelnosti analýzy bioobrazů a se základy správy dat.

Součástí kurzu je také úvod do metod založených na strojovém učení a hlubokém učení pro segmentaci obrazů, odstraňování šumu a automatizovanou analýzu mikroskopických dat.

Výuka má převážně praktický charakter a je založena na samostatné práci studentů s reálnými mikroskopickými daty během jednotlivých cvičení.

Poslední úprava: Burdíková Zuzana, Mgr., Ph.D. (25.02.2026)

angličtina

Syllabus (English)

The course is organized as an intensive one-week course in the summer semester and provides an introduction to bioimage analysis with a strong emphasis on practical processing of microscopy data. Students will become familiar with the basic principles of digital images, image-processing methods, and commonly used tools for bioimage analysis.

The course includes hands-on work with specialized software for microscopy data analysis and focuses on processing large image datasets, object segmentation in 2D and 3D data, quantitative analysis, and visualization of results. Students will learn about reproducible bioimage analysis workflows and basic principles of data management.

The course also introduces machine-learning and deep-learning approaches for image segmentation, denoising, and automated microscopy data analysis.

The course is strongly practice-oriented and is based on independent work with real microscopy datasets during practical sessions.

 

Poslední úprava: Burdíková Zuzana, Mgr., Ph.D. (25.02.2026)

Výsledky učení

čeština

Výsledky učení (Learning Outcomes) Česky

Po absolvování předmětu bude student schopen:

1. Popsat principy molekulárních sond a jejich využití v biologickém zobrazování a analýze biomolekul.

2. Vysvětlit fyzikální principy detekčních metod používaných pro molekulární sondy, zejména optických, spektroskopických a mikroskopických technik.

3. Porovnat různé strategie značení biomolekul, včetně exogenního a genetického značení, a zvolit vhodný přístup pro konkrétní biologickou aplikaci.

4. Orientovat se v moderních zobrazovacích metodách, včetně mikroskopie se superrozlišením, bioluminiscence, Ramanových technik a elektronové mikroskopie.

5. Vysvětlit principy fluorescenčních proteinů a samoznačících enzymů a jejich využití při studiu buněčných procesů.

6. Navrhnout experiment využívající molekulární sondy pro studium biologických procesů v buňkách nebo tkáních.

7. Interpretovat experimentální data získaná pomocí zobrazovacích metod a kriticky posoudit jejich omezení.

8. Používat základní principy správy experimentálních dat a jejich dokumentace.

9. Prezentovat odborný projekt zaměřený na využití molekulárních sond v biologickém výzkumu.

Poslední úprava: Burdíková Zuzana, Mgr., Ph.D. (25.02.2026)

angličtina

English

After completing the course, the student will be able to:

1. Describe the principles of molecular probes and their applications in biological imaging and biomolecular analysis.

2. Explain the physical principles of detection methods used for molecular probes, including optical, spectroscopic, and microscopic techniques.

3. Compare different biomolecular labeling strategies, including exogenous and genetically encoded labeling, and select appropriate approaches for specific biological applications.

4. Demonstrate orientation in modern imaging methods, including super-resolution microscopy, bioluminescence, Raman techniques, and electron microscopy.

5. Explain the principles of fluorescent proteins and self-labeling enzymes and their applications in studying cellular processes.

6. Design a basic experiment using molecular probes for studying biological processes in cells or tissues.

7. Interpret experimental data obtained by imaging techniques and critically evaluate their limitations.

8. Apply basic principles of experimental data management and documentation.

9. Present a scientific project focused on the use of molecular probes in biological research.

Poslední úprava: Burdíková Zuzana, Mgr., Ph.D. (25.02.2026)