Cílem přednášky je podat ucelenou představu o diverzitě jednobuněčných fototrofních a heterotrofních eukaryot (protist) a organismů označovaných tradičně jako „bezcévné rostliny“ včetně prokaryontních sinic a lišejníků. Tyto organismy fungují v ekosystému jako primární producenti. Důraz je kladen na endosymbiotický vznik eukaryotické buňky, na jednotlivé linie jednobuněčných eukaryot, jejich fylogenetické vztahy a na jejich vztahy s jinými organismy (symbióza, parasitismus). Zaměříme se na to, kde jednotlivé organismy v přírodě žijí, jak ovlivňují své prostředí (některé mořské organismy mají významný vliv na globální ekosystém). Seznámíme se s morfologií a životními cykly "vlajkových" druhů a zmíníme druhy významné pro člověka (sinice vodních květů x biotechnologicky zajímavé organismy).
Poslední úprava: Němcová Yvonne, doc. RNDr., Ph.D. (10.12.2019)
Please note, the lectures are given in Czech language only. This course aims to provide a comprehensive view on diversity of the phototrophic and heterotrophic unicellular eukaryotes (protists), and organisms traditionally assigned to “non-vascular plants” including prokaryotic Cyanobacteria and lichens. These organisms represent primary producers in ecosystems. The attention is paid namely to the endosymbiotic origin of the eukaryotic cell, characterization of the individual lineages of eukaryotes, their phylogenetic interrelationships and their relationships to other organisms (parasitism, symbiosis). The topics we also concerned are: habitats of the species, morphology, live cycles, impact on humans (cyanobacterial blooms x species used in biotechnologies).
Poslední úprava: Svoboda David, RNDr., Ph.D. (05.04.2022)
Požadavky ke zkoušce
Podmínkou zápočtu je účast na praktiku (přítomnost minimálně na 9 z 12 cvičeních) a splnění testu "poznávačka". Studenti poznávají 15 či 16 mikroskopických a makroskopických objektů. Za každý objekt mohou získat max. 3 body (rodové jméno, zařazení do třídy, popis-ekologie-výskyt). Pro splnění je nutné dosáhnout alespoň 30 z maximálního počtu 45 bodů.
Zkouška probíhá ústní formou.
Poslední úprava: Pánek Tomáš, Mgr., Ph.D. (02.05.2023)
Sylabus
1) Eukaryotická buňka a její vznik (eukaryogeneze) Definice eukaryot a struktura eukaryotické buňky; předek eukaryot (LECA) a jeho vlastnosti; datování hlavních událostí v eukaryogenezi; evoluční vztahy eukaryot s prokaryoty; horizontální genový přenos; vznik a původ eukaryotického jádra a endomembránového systému; vznik a původ mitochondrií a plastidů; bičíkový aparát.
2) Systém eukaryot, Excavata Definice a představení protist; historický vývoj pohledu na protisty; charakter taxonomických znaků; základní metody zkoumání; počet druhů protist; definice skupiny Excavata a její základní členění; exkavátní hypotéza; LECA jako exkavátní taxon(?); paraziti uvnitř exkavát; anaerobní exkaváti a ztráta mitochondrie; plastid krásnooček a jeho původ; nepoznaná diverzita diplonemidů; role krásnooček v ekosystémech.
3) Opisthokonta, Amoebozoa Jak se liší měňavka a bičíkovec, typy panožek; superskupina Amoebozoa, její členění a význam; paraziti u amoebozoí; hlenky; superskupina Opisthokonta, její fylogenetické postavení, charakteristika, význam a základní členění; Opisthokonta jako království mnohobuněčných skupin.
4) Úvod do SAR Superskupina SAR, její fylogenetické postavení, charakteristika a význam. V této přednášce bude kladen důraz na heterotrofní zástupce SAR (např. dírkonošci, mřížovci, nálevníci, oomycety, výtrusovci, opalinky); krátce budou zmíněny i heterotrofní skupiny relativně blízce příbuzné SAR - např. telonemidi; slunivky (Heliozoa) jako polyfyletická skupina protist, které sdílí podobnou morfologii díky konvergencím.
5) SAR, důraz kladen na fototrofní zástupce SAR
Alveolata – Dinophyta (obrněnky): parazitické obrněnky, vznik červeného přílivu (red tide), hromadění toxinů v potravním řetězci, bioluminiscence, symbiózy obrněnek - korálové útesy; Rhizaria - Paulinella: nezávislá primární endosymbióza, Chlorarachniophyta: jedinečnost rodu Chlorarachnion, nukleomorf; fototrofní Stramenopila – Chrysofyta (Chrysophyceae): křemičité schránky a cysty, využití v paleoekologii. Dictyochophyceae: křemičité kostry, diagnostika chladnějších období v minulosti. Phaeophyceae - chaluhy: chaluhové lesy (kelp forests) - centrum biodiverzity, pelagický ekosystém Sargasového moře, fykokoloidy z chaluh (algináty).
6) Fototrofní Stramenopila, Haptista, Cryptista
Stramenopila –Xanthophyceae - různobrvky: organismy se složitými životními cykly. Eustigmatophyceae: mořští a sladkovodní zástupci, zdroj eikosapentenove kyseliny, Bacillariophyceae - rozsivky: stavba frustuly, bioindikační význam rozsivek, invazní druhy: Didymosphenia geminata (Didymo). Haptista - Haptophyta: kokolitky a jejich vliv na globální cyklus uhlíku a síry na Zemi; Cryptista - Cryptophyta - skrytěnky: nukleomorf
Sinice (Cyanobacteria) – prokaryota, která dala vznik primárnímu plastidu: stavba fototrofní prokaryontní buňky, morfologie, diverzita, ekologický význam sinic, fixace vzdušného dusíku, stromatolity, horizontální přenos genů, symbiotické interakce cyanobakterií, sukcese vodního květu, cyanotoxiny. Archaeplastida - základní charakteristika jednotlivých vývojových linií. Glaucophyta: nejmenší a nejpůvodnější rostlinná větev. Rhodophyta (ruduchy): ruduchy korálových útesů, sladkovodní ruduchy a jejich ekologie a rozmnožování - chantransiové stádium, Porphyra - popsání životního cyklu, fykokoloidy ruduch (agar, karagen).
8) Archaeplastida (Chloroplastida)
Chloroplastida: základní charakteristika jednotlivých vývojových linií (streptofytní a chlorofytní linie); Chlorofytní linie: Palmophylophyceae – hlubokomořská skupina řas; prasinofyta: polyfyletická skupina, Ostreococcus - eukaryontní organismus s nejmenším genomem, pikoplanktonní společenstva oceánů, symbiotické interakce (např. Tetraselmis/ Symsagittifera). Ulvophyceae - převážně mořská třída řas, Halimeda - tropické a subtropické ekosystémy, biogenní vznik písku. Invazní druh Caulerpa taxifolia - killer alga, Trentepohliales - řasy jako parazité. Trebouxiophyceae - Trebouxia - nejhojnější fotobiont lišejníků, Chlorella - biotechnologicky významný organismus, vývojový paralelismus.
9) Archaeplastida (Chloroplastida) – pokračování
– Chlorofytní linie Chlorophyceae: Dunaliella - život v hypersalinním prostředí, fenotypová plasticita řas. Streptofytní linie: charakteristika jednotlivých tříd - stavba buněk, rozmnožování a vývojové cykly; výskyt a význam. Zygnematophyceae (spájivky), konjugace, Desmidiales (krásivky). Charophyceae (chary): obrovské buňky, proudění cytoplasmy, kalcifikace - travertiny, gyrogonity. Původ cévnatých rostlin.
10) Pohyb, evoluce mnohobuněčnosti Typy pohybu u protist; typy mnohobuněčnosti; mnohobuněčnost mnohokrát jinak - společné vlastnosti a rozdíly mnohobuněčných linií ilustrované na příkladu améby rodu Dictyostelium, řasy rodu Volvox (váleč), myxogastridní hlenky a u organismů s komplexními těly - rostliny, živočichové a houby
11) Mechorosty
Mechorosty: Mechorosty jako skupina organismů, vývoj skupiny, pofylitičnost/monofyletičnost, názory na evoluci, hlavní znaky a odlišnosti od ostatních autotrofů. Anthocerotophyta (hlevíky): charakteristika (společné znaky s oběma dalšími odděleními, jedinečné znaky), ekologie a zástupci. Marchantiophyta - játrovky: charakteristika (redukované protonema, frondózní a foliózní typy, amfigastrie, stavba sporofytu - elatery apod.), systém a zástupci.
12) Bryofyta, lišejníky - úvod
Bryophyta (mechy): charakteristika (vodivé systémy, stavba sporofytu a gametofytu, vegetativní rozmnožování), systém a zástupci, využití mechorostů. Lišejníky jako skupina, komplexní složené organismy - mykobiont (houba) a fotobiont (řasa, sinice), princip soužití, morfologie, anatomie, rozmnožování.komplexní složené organismy - mykobiont (houba) a fotobiont (řasa, sinice), princip soužití, morfologie, ekologie a příklady symbiózy mykobiontů a fotobiontů, biogeografie a bioindikační význam lišejníků, pionýrské organismy, základní charakteristika vybraných druhů, jejich ekologie a rozmnožování.
13) Lišejníky
Lišejníky - ekologie a příklady symbiózy mykobiontů a fotobiontů, biogeografie a bioindikační význam lišejníků, pionýrské organismy, základní charakteristika vybraných druhů, využití lišejníků.
Poslední úprava: Němcová Yvonne, doc. RNDr., Ph.D. (20.01.2020)
Výsledky učení -
Znalosti (vědomosti)
Vysvětlit vznik a základní stavbu eukaryotické buňky, včetně principů eukaryogeneze (chimerický původ eukaryotické buňky, vznik mitochondrií a plastidů) a role endosymbiózy a horizontálního přenosu genů.
Charakterizovat hlavní eukaryotické superskupiny (SAR, Discoba, Metamonada, Amoebozoa, Opisthokonta, Archaeplastida) a jejich typické morfologické a fyziologické znaky.
Popsat rozmanitost fototrofních linií eukaryot a prokaryotních sinic. Popsat jejich roli v evoluci fotosyntézy a roli fototrofních linií v globálních biogeochemických cyklech.
Vysvětlit podstatu lichenismu a základní znaky lišejníků a jejich zařazení mezi Fungi, základní znaky mechorostů (játrovky, mechy, hlevíky) a přiblížit jejich evoluci.
Uvést ekologický, zdravotní a ekonomický význam vybraných skupin (např. parazitické linie protist, toxické vodní květy řas, lišejníky jako bioindikátory, mechorosty v mokřadech).
Dovednosti
Na základě morfologických, ultrastrukturálních a ekologických znaků rozlišit hlavní linie eukaryot a vybrané zástupce heterotrofních protist, řas, lišejníků a mechorostů.
Použít znalosti o stavbě buňky, typech pohybu, tělních plánech a životních cyklech k interpretaci jednoduchých schémat, obrázků, fylogenetických stromů a časových os evoluce.
Aplikovat ekologické a fyziologické poznatky k vysvětlení jevů, jako jsou vodní květy, parazitismus, symbiózy, kolonizace extrémních stanovišť, tvorba rašeliny či úloha organismů v kolobězích prvků.
Zařadit a porovnat vybrané organismy z hlediska jejich biotechnologického, medicínského nebo environmentálního významu (např. producenti toxických květů, symbiotické sinice, lišejníkové metabolity, mechorosty v mokřadech).
Kompetence
Analyzovat a porovnat různé evoluční strategie (jednobuněčnost, koloniální formy, shlukovací a komplexní mnohobuněčnost, přechod na souš) u vybraných linií eukaryot a zhodnotit jejich adaptivní význam.
Zhodnotit roli protist, řas, lišejníků a mechorostů v ekosystémech (produkce biomasy, tvorba struktury prostředí, bioindikace, ekosystémové služby) i v souvislosti s globálními změnami klimatu a prostředí.
Kriticky posoudit význam molekulárních a fylogenetických studií pro rekonstrukci evolučních vztahů a pro změny v systému eukaryot, včetně dopadů na praktické oblasti (medicína, zemědělství, ochrana přírody, biotechnologie).
Poslední úprava: Němcová Yvonne, doc. RNDr., Ph.D. (20.01.2026)
Knowledge
Explain the origin and basic structure of the eukaryotic cell, including the principles of eukaryogenesis (the chimeric origin of the eukaryotic cell, the origin of mitochondria and plastids) and the role of endosymbiosis and horizontal gene transfer.
Characterize the main eukaryotic supergroups (SAR, Excavata, Amoebozoa, Opisthokonta, Archaeplastida) and their typical morphological and physiological features.
Describe diverzity of phototrophic lineages of eukaryotes and prokaryotic cyanobacteria. Describe their role in the evolution of photosynthesis and the role of phototrophic lineages in global biogeochemical cycles.
Explain the nature of lichenism and the basic features of lichens and their placement within Fungi, as well as the basic characteristics of bryophytes (liverworts, mosses, hornworts) and their evolution.
Identify the ecological, health-related and economic importance of selected groups (e.g. parasitic protists, harmful algal blooms, lichens as bioindicators, bryophytes in wetlands).
Skills
Distinguish the main eukaryotic lineages and selected representatives of protists, algae, lichens and bryophytes on the basis of morphological, ultrastructural and ecological characteristics.
Use knowledge of cell structure, modes of locomotion, body plans and life cycles to interpret simple diagrams, illustrations, phylogenetic trees and evolutionary timelines.
Apply ecological and physiological knowledge to explain phenomena such as algal blooms, parasitism, symbioses, colonisation of extreme habitats, peat formation and the roles of organisms in elemental cycles.
Classify and compare selected organisms in terms of their biotechnological, medical or environmental significance (e.g. producers of harmful blooms, symbiotic cyanobacteria, lichen metabolites, bryophytes in wetlands).
Competences
Analyse and compare different evolutionary strategies (unicellularity, colonial forms, aggregative and complex multicellularity, transition to land) in selected eukaryotic lineages and assess their adaptive significance.
Evaluate the role of protists, algae, lichens and bryophytes in ecosystems (biomass production, habitat structuring, bioindication, ecosystem services), including in the context of global climate and environmental change.
Critically assess the importance of molecular and phylogenetic studies for reconstructing evolutionary relationships and for revising the system of eukaryotes, including their implications for applied fields (medicine, agriculture, nature conservation, biotechnology).
Poslední úprava: Němcová Yvonne, doc. RNDr., Ph.D. (20.01.2026)
