Vývojová biologie je věda o životním cyklu organismu. Předmět jejího studia je velice rozsáhlý. Zahrnuje procesy rozmnožování, zárodečného vývoje, dospívání, reprodukce a stárnutí, regenerace a smrti organismu. Základním problémem je proces diferenciace buněk, který je velice výrazný zejména v časných etapách vývoje jedince a v různé míře pokračuje po celou dobu jeho života. Současná vývojová biologie využívá především poznatky a metodickou výbavu buněčné a molekulární biologie a podle konkrétního badatelského problému také výsledky klasické i molekulární embryologie, morfologie a genetiky pro objasnění změn regulace exprese genů. využití jejích produktů, změn mezibuněčných vztahů a chování buněčných komplexů v procesu morfogeneze (zde se stále více uplatňují matematické modely), proliferaci a řízeného odumírání buněk, regeneraci atd. Vývojová biologie je tak zastřešujícím oborem, který formuluje konečný obraz koordinovaného soužití buněčných souborů v mnohobuněčném organismu.
Poslední úprava: PUTA (27.05.2005)
Please note, the lectures are given in Czech language only.
Developmental biology is a science about the life cycle including reproduction, embryonic development, regeneration, aging and death of organism. The key question is about cell differentiation resulting in many tissue and organ types. Contemporary research takes advantage of both, methodical approaches of the cellular and molecular biology and classical embryology, morphology, and genetics.
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (17.02.2021)
Literatura
DOPORUČENÁ LITERATURA
Gilbert S.F: Developmental Biology. 10 vyd. a dřívější, Sunderland (MA): Sinauer Associates, části kapitol z 10. vyd. jsou dostupné na internetu: http://10e.devbio.com/contents.php?sub=1&art=1&full=1
Wolpert, L.: Principles of Development (2. vydání), Oxford University Press, 2002.
Krylov V. Determinace nebo regulace aneb Jak vytvořit tělo, Vesmír, 2015/2, ročník 94(145), str. 110-113.
Krylov V. Posviťte si na biologii, kapitola " Jak se staví tělo" , Nakladatelství P3K, 2014, str. 9-21 - Monografie není v prodeji. Pdf formát monografie je k dispozici na Google Classroom - Vývojová biologie (viz výše info k organizaci předmětu)
Sládeček F.: Rozmnožování a vývoj živočichů, Academia Praha 1986
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (17.02.2021)
Požadavky ke zkoušce
Organizace předmětu
V letním semestru 2025/2026 budou přednášky z Vývojové biologie zahájeny ve středu 18. února 2026 od 14:50 ve Velké geologické posluchárně, v budově Albertov 6. Přednášky budou vedeny hybridní formou, tzn. prezenčně s možností online připojení v reálném čase přes Google Meet. Z tohoto přenosu bude pořizován záznam, který dostanete k dispozici jako součást výukových materiálů Veškeré studijní materiály budou umístěny na Google Classroom, kurz Vývojová biologie . Vstupní kód je: edmei2ua. Přihlášení je NUTNÉ provést VÝHRADNĚ pod vaším FAKULTNÍM e-mailem. Kromě studijních materiálů je pod záložkou Stream umístěn link na Google Meet. Dále pak zde jsou umístěny zajímavé přehledové články, které budou v průběhu semestru aktualizovány. V Google Classroom pro vás s kolegy postupně připravíme i samostatné bonusové úlohy, které budou bodově ohodnoceny a tyto body se přičtou k výslednému skóre vašeho zkouškového testu. Podrobnosti oznámím na první přednášce. Samotný písemný test bude zadáván a vyhodnocen taktéž přes tuto platformu. Google Classroom by ale neměl být pouze úložištěm souborů, ale měl by sloužit také jako diskuzní fórum mezi námi, vyučujícími, a vámi, studenty. Pokud budete mít jakékoliv problémy s přihlášením, či vám nebude něco jasné, neváhejte se na mě obrátit prostřednictvím e-mailu (vkrylov@natur.cuni.cz).
Zkouška
Forma zkoušky – písemný test skládající se celkem z 20 otázek. 12 otázek je typu ABCD, přičemž jen jedna odpověď je správná, zbývajících 8 otázek je popisných.
Maximální bodové ohodnocení testu - 100 bodů
Z toho otázky typu ABCD jsou hodnoceny buď 3 body (správná odpověď) nebo 0 bodů (špatná odpověď)
Popisné otázky jsou hodnoceny max. 8 body (vše je správně), 4 body (část odpovědi není správně) nebo 0 bodů (celá odpověď je špatně)
Klasifikace na základě dosaženého počtu bodů
výborně = 90-100 bodů (popř. i více bodů na základě vypracovaných samostatných úloh v průběhu semestru) velmi dobře = 80-89 bodů dobře = 60-79 bodů
nedostatečně = 59–0 bodů
Zkouška trvá 60 minut
V průběhu semestru může student získat až 10 bodů za vypracování samostatných úloh přes rozhraní Google Classroom. Tyto body se mu poté započítají do výsledku zkouškového testu.
V případě, že student je nespokojen se svou známkou a nemá z testu "neprospěl" má právo písemně e-mailem požádat o ústní přezkoušení (vkrylov@natur.cuni.cz). Do klasifikace se poté započítá pouze výsledek z ústního přezkoušení a to bez ohledu na známku z písemného testu.
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (25.01.2026)
Sylabus -
Sylabus:
1. Oplození. Struktura gamet u mnohobuněčných živočichů - příprava na oplození, Regulace vniku spermie, oplozovací reakce, Aktivace metabolismu vajíčka, Fúze genetického materiálu, typy oplození, atd.
2. Časný zárodečný vývoj (stručný přehled časného vývoje na modelech). Modely pro morfologii: ježovka, hlístice C. elegans, obojživelník, pták, savec aj. Význam různých způsobů stavby vajíček pro zajištění výživy zárodku, pro další vývoj a pro přežití jedince (počet vajíček, žloutek, jiná výživa, informační vklad a jeho uspořádání, rodičovská ochrana zárodku atd.).
3. Stabilita a proměnlivost genetické výbavy v procesu diferenciace. Regulace využití genetické výbavy a produktů její exprese.
4. Gastrulace, neurulace, vznik základního morfologického obrazu těla. Somitogeneze. Embryonální induktivní interakce (neurulace, oko), experimentální důkazy, zúčastněné geny a jejich interakce.
5. Vývoj zárodku ptáka a savce. Srovnání. Zárodečné obaly. Využití poznatků pro klonování, tvorbu chimér, tkáňové náhrady a kmenové buňky atd.
6.Diferenciace a morfogeneze v pozdním vývoji a dospělosti. Metamorfóza, regenerace.
7. Kmenové buňky, stárnutí a smrt.
8.Genetika morfogeneze na příkladu drozofily a aplikace na jiné modely.
9. Experimentální přístupy ve vývojové biologii.
10. Vývojová biologie rostlin I.
11. Vývojová biologie rostlin II
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (28.02.2026)
1. Fertilization. Regulation of the sperm penetration, block to polyspermy, cortical reaction, activation of gamete metabolism, fusion of the genetic material, fertilization ways, etc.
2. Early embryonic development: Sea urchin, C. elegans, Xenopus laevis, chicken, mouse, etc. Structure and organization of the oocyte from the nutrition point of view.
3. Stability and variability of the genetic information. Principles of the cell differentiation.
4. Gastrulation, formation of the neural tube, somitogenesis. Inductive interaction (neurulation, formation of the eye), important genes and their regulation.
5. Embryonic development of birds and mammals and their comparation. Extraembryonic membranes. Cloning and tissue reparation. Embryonic stem cells.
6. Cell differentiation and morphogenesis in the later development and in adulthood. Metamorphosis, regeneration, aging, death.
7. Stem cells, ageing and death.
8. Genetics and morphogenesis of Drosophila melanogaster.
9. Experimental approaches in Developmental biology.
10. Developmental biology of plants I.
11. Developmental biology of plants II.
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (28.02.2026)
Výsledky učení -
Po úspěšném absolvování předmětu bude student schopen:
Popsat a vysvětlit klíčové kroky oplození u mnohobuněčných živočichů (rozpoznání gamet, regulace vstupu spermie, oplození/aktivace vajíčka, fúze prvojader) a rozlišit hlavní typy oplození.
Interpretovat vztah mezi strukturou vajíčka (množství/rozložení žloutku, informační vklad, rodičovská péče) a strategií raného vývoje a přežití jedince napříč taxony.
Porovnat raný zárodečný vývoj na hlavních modelech (ježovka, C. elegans, obojživelník, pták, savec) a vyvodit důsledky pro morfologii a časování raných etap (včetně typů rýhování/MBT).
Vysvětlit stabilitu a proměnlivost genetické výbavy během diferenciace a popsat hlavní úrovně regulace genové exprese včetně epigenetických mechanismů.
Analyzovat gastrulační pohyby a vznik zárodečných listů a interpretovat jejich roli při formování základního tělního plánu a osové organizace.
Vysvětlit a doložit princip embryonálních indukcí (např. neurální indukce, vývoj oka), interpretovat klasické experimentální důkazy a identifikovat příklady zapojených genů/signálních drah.
Popsat a interpretovat neurulaci a somitogenezi včetně buněčného a genetického řízení (např. role HOX a prostorová specifikace).
Porovnat vývoj zárodku ptáka a savce (rýhování, gastrulace, zárodečné obaly) a vysvětlit funkční význam extraembryonálních struktur.
Zhodnotit využití poznatků vývojové biologie v biomedicíně (klonování, chiméry, tkáňové náhrady, kmenové buňky) a diskutovat jejich limity.
Vysvětlit genetiku morfogeneze na modelu Drosophila melanogaster (maternální/gap/pair-rule/segment-polarity/homeotické geny) a aplikovat principy patterningu na jiné modely.
Analyzovat pozdní vývojové procesy (metamorfóza) a porovnat regeneraci mezi taxony; rozlišit buněčné a hormonální mechanismy přestavby tkání.
Vysvětlit roli kmenových buněk v homeostáze a regeneraci a zhodnotit souvislosti se stárnutím, buněčnou senescencí a smrtí na úrovni tkání i organismu.
Popsat a porovnat klíčové principy vývojové biologie rostlin (modulární stavba těla, meristémy, polarita, organogeneze, role fytohormonů) a interpretovat specifika rostlinné morfogeneze oproti živočichům.
Analyzovat a vysvětlit ontogenetickou plasticitu rostlin jako „vývoj v dialogu s prostředím“: tropismy, rozvrhování kořenového systému, sekundární růst, totipotenci a regeneraci, a regulaci přechodů životních fází včetně kvetení (fotoperioda/phytochrom, florigen FT/CO, vernalizace, role miRNA a epigenetiky).
Navrhnout vhodný experimentální přístup ve vývojové biologii (volba modelu, forward/reverse genetics, transgeneze, fate mapping, zobrazování, omické metody) pro zadanou vývojovou otázku a odůvodnit volbu metod i očekávaných výstupů.
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (19.12.2025)
After successful completion of the course, the student will be able to:
Describe and explain the key steps of fertilization in multicellular animals (gamete recognition, regulation of sperm entry, egg activation, pronuclear fusion) and distinguish major fertilization modes.
Interpret how egg architecture (yolk amount/distribution, informational loading, parental care) shapes early developmental strategies and survival across taxa.
Compare early embryogenesis across major model organisms (sea urchin, C. elegans, amphibians, birds, mammals) and infer consequences for morphology and developmental timing (including cleavage types/MBT).
Explain genetic stability and variability during differentiation and describe major levels of gene-expression regulation, including key epigenetic mechanisms.
Analyze gastrulation movements and germ-layer formation and interpret their roles in establishing the basic body plan and axis organization.
Explain and substantiate embryonic induction (e.g., neural induction, eye development), interpret classical experimental evidence, and identify examples of relevant genes/signaling pathways.
Describe and interpret neurulation and somitogenesis, including their cellular and genetic control (e.g., HOX-related patterning).
Compare avian and mammalian development (cleavage, gastrulation, extraembryonic membranes) and explain the functional significance of extraembryonic structures.
Evaluate biomedical applications of developmental biology (cloning, chimeras, tissue replacement, stem cells) and discuss their limitations.
Explain the genetics of morphogenesis in Drosophila melanogaster (maternal, gap, pair-rule, segment-polarity, homeotic genes) and apply patterning principles to other systems.
Analyze late developmental processes (metamorphosis) and compare regeneration across taxa; differentiate cellular and hormonal mechanisms underlying tissue remodeling.
Explain the roles of stem cells in homeostasis and regeneration and evaluate links to aging, cellular senescence, and death at tissue and organismal levels.
Describe and compare core principles of plant developmental biology (modular body plan, meristems, polarity, organogenesis, phytohormone control) and interpret key differences from animals.
Analyze and explain plant developmental plasticity as “development in dialogue with the environment”: tropisms, root-system patterning, secondary growth, totipotency and regeneration, and life-phase transitions including flowering control (photoperiod/phytochrome, FT/CO florigen concept, vernalization, roles of miRNAs and epigenetic regulation).
Design an experimental strategy in developmental biology (model choice, forward/reverse genetics, transgenesis, lineage tracing, imaging, omics) to address a given question and justify method selection and expected outcomes.
Poslední úprava: Krylov Vladimír, doc. RNDr. Ing., Ph.D. (19.12.2025)
