Praktikum z molekulární a buněčné biologie kvasinek - MB140C29

• Anglický název: Practical course in molecular and cell biology of the yeasts
• Český název: Praktikum z molekulární a buněčné biologie kvasinek
• Zajišťuje: Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2020
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
• Rozsah, examinace: zimní s.:0/6, Z [DS]
• Počet míst: 36
• Minimální obsazenost: 5
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Úroveň: specializační
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: Mgr. Irena Vopálenská, Ph.D.
• Vyučující: RNDr. Michal Čáp, Ph.D.; Mgr. Irena Vopálenská, Ph.D.
• Neslučitelnost : MB140C24

Anotace

čeština

Poslední úprava: Mgr. Irena Vopálenská, Ph.D. (28.06.2018)

Šestidenní kurz po metodické stránce doplňuje přednášky Biologie kvasinek - MB140P24, Buněčné cykly a signály
- MB140P29 a Metody v molekulární a buněčné biologii- MB140S79.

Během kurzu se studenti obeznámí s moderními molekulárně biologickými a mikroskopickými metodami umožňujícími studium buněčné organizace a genovou manipulaci kvasinkových buněk stejně jako s klasickými mikrobiologickými metodami užívanými pro stanovení fyziologických charakteristik nebo taxonomického zařazení kvasinek. Seznámí se s rozmanitými kvasinkovými druhy z různých částí heterogenní skupiny kvasinek, zejména pak s druhem Saccharomyces cerevisiae jakožto s jedním z nejvýznamnějších modelových organismů současné experimentální biologie. Studenti v rámci praktika sami vytvoří geneticky modifikovaný kmen S. cerevisiae exprimující zelený fluorescenční protein (GFP) lokalizovaný do různých buněčných kompartmentů, pomocí nichž bude možné pozorovat jednotlivé buněčné organely za užití fluorescenčního mikroskopu. V rámci praktika se studenti také seznámí s průtokovým cytometrem a použijí ho pro vyhodnocení rozdílné exprese markerového genu v různých buněčných subpopulacích.
Část praktika je věnována diferencovaným mnohobuněčným útvarům, tj. kvasinkovým koloniím a biofilmům. Studenti si vyzkouší odběr jednotlivých subpopulací z diferenciované kolonie a následně otestují odolnost těchto subpopulací k teplotnímu šoku jakožto jeden z parametrů fyziologické rozdílnosti buněčných subpopulací. Počty senzitivních buněk budou stanoveny pomocí fluorescenčního barvení a následného vyhodnocení průtokovým cytometrem. Studenti dále otestují podmínky pro indukci pseudohyfálního růstu a vytvoří různé typy kvasinkových biofilmů. Bude demonstrována technika přípravy tenkých řezů z kvasinkových kolonií umožňující studovat lokalizaci jednotlivých subpopulací diferenciovaných buněk značených markerovými proteiny fúzovanými s GFP uvnitř kolonií pomocí fluorescenčního mikroskopu a fluorescenční lupy.
Poslední část kurzu se zaměřuje na možnosti aplikovaného využití kvasinkových kmenů. Studenti pomocí patentované metody detekují Cu2+ ionty v různých vzorcích pomocí imobilizovaného, speciálně geneticky modifikovaného kvasinkového kmene. Jiný kmen pak použijí pro testování mutagenity chemických látek běžně používaných v domácnostech.
Studenti pracují ve skupinách po dvou. Kurz je veden v českém jazyce. Jeden den z šestidenního kurzu probíhá v Biotechnologickém a biomedicínském centru Akademie věd a Univerzity Karlovy ve Vestci (BIOCEV).

angličtina

Poslední úprava: Mgr. Irena Vopálenská, Ph.D. (28.10.2019)

The six-day course is complemental to lectures on Yeast Biology - MB140P24, Cell Cycles and Signals
- MB140P29 and Methods in molecular and cell biology - MB140S79.

During the course, students will be introduced to modern molecular biological and microscopic methods enabling study of cell organization and gene manipulation of yeast cells as well as classical microbiological methods used for determination of physiological characteristics or taxonomic classification of yeast. They will learn various yeast species from different parts of heterogeneous group of yeasts, especially Saccharomyces cerevisiae as one of the most important model organisms of contemporary experimental biology. Students will create genetically modified strain of S. cerevisiae expressing green fluorescent protein (GFP) localized to different cell compartments, which will allow observation of individual cell organelles using fluorescence microscope. In practice, students will also learn about flow cytometer and use it to evaluate different expression of marker gene in different cell subpopulations.

Part of the course is devoted to differentiated multicellular formations, i.e. yeast colonies and biofilms. Students will try to collect individual subpopulations from differentiated colonies and subsequently test resistance of these subpopulations to thermal shock as one of the parameters of physiological diversity of cellular subpopulations. Sensitive cell counts will be determined by fluorescence staining and subsequent flow cytometer evaluation. Students will test the conditions for induction of pseudohyphal growth and create different types of yeast biofilms. The technique of preparation of thin sections from yeast colonies to study the localization of individual subpopulations of differentiated cells labeled with marker proteins fused to GFP within colonies using a fluorescence microscope and a fluorescent magnifier will be demonstrated.

The last part of the course focuses on the possibilities of applied utilization of yeast strains. Using a patented method, students detect Cu2+ ions in various samples using an immobilized, specially genetically modified yeast strain. They will then use another strain to test the mutagenicity of household chemicals.
Students work in groups of two. The course is conducted in Czech. One day of the six-day course takes place at the Biotechnology and Biomedical Center of the Academy of Sciences and Charles University in Vestec (BIOCEV).

Literatura

čeština

Poslední úprava: RNDr. Michal Čáp, Ph.D. (24.10.2019)

Studijní materiály budou poskytnuty vyučujícími v pruběhu praktika.

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Michal Čáp, Ph.D. (24.10.2019)

Study materials will be provided by the teachers during the course.

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: RNDr. Michal Čáp, Ph.D. (24.10.2019)

Zápočet bude udělen na základě účasti na praktikách a po odevzdání a odsouhlasení protokolů z praktik.

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Michal Čáp, Ph.D. (24.10.2019)

Credit requirements: 
attendance in the course 
course protocols approved by the teacher

Sylabus

čeština

Poslední úprava: Mgr. Irena Vopálenská, Ph.D. (11.10.2019)

Seznam úloh:

• Využití různých variant světelné mikroskopie (fázový kontrast, Nomarského kontrast, fluorescenční mikroskopie) a barvících metod pro studium subcelulárních struktur kvasinkové buňky.

• Identifikace neznámého kvasinkového kmene pomocí klasických mikrobiologických metod umožňujících popsat základní vlastnosti kvasinkových kmenů (např. schopnost zkvašovat cukry, osmotolerance, křížení, sporulace, acidifikační test).

• Příprava geneticky modifikovaného kmene S. cerevisiae. Srovnání účinnosti genomové modifikace pomocí kazety pro homologní rekombinaci a transformace plazmidem. Příprava kmene exprimujícího GFP lokalizované do různých buněčných kompartmentů.

• Studium mnohobuněčných struktur tvořených kvasinkovými buňkami. Demonstrace přípravy a mikroskopické analýzy tenkých řezů z kvasinkových kolonií včetně pozorování rozdílné exprese fluorescenčně značených markerových genů ve fluorescenčním mikroskopu a fluorescenční lupě.

• Analýza rozdílné exprese markerových genů v buněčných populacích odebraných z deferenciované kvasinkové kolonie pomocí průtokové cytometrie.

• Stanovení rezistence k teplotnímu šoku u různých populací z diferenciované kolonie. Vyhodnocení pomocí průtokového cytometru.

• High-throughput screening celogenomové kolekce delečních mutant (tj, cca. 4600 kvasinkových kmenů) na osmorezistenci a respirační deficienci.

• Testování mutagenity chemických látek používaných např. v domácnostech pomocí geneticky modifikovaného kmene S. cerevisiae D7 (různé fenotypové projevy při aktivaci různých reparačních mechanizmů).

• Detekce Cu2+ iontů ve vodném roztoku pomocí buněk geneticky modifikovaného kvasinkového kmene imobilizovaných v alginátu.

• Analýza těkavých látek produkovaných kvasinkami různých rodů pomocí plynové chromatografie a hmotnostní spektrometrie GCxGC-MS

 

angličtina

Poslední úprava: Mgr. Irena Vopálenská, Ph.D. (28.10.2019)

List of tasks:

• The use of various variants of light microscopy (phase contrast, Nomarski contrast, fluorescence microscopy) and staining methods for studying the subcellular structures of yeast cells.

• Identification of unknown yeast strain using classical microbiological methods to describe basic properties of yeast strains (e.g. ability to ferment sugars, osmotolerance, crossover, sporulation, acidification test).

Preparation of a genetically modified strain of S. cerevisiae. Comparison of the efficiency of genomic modification using a cassette for homologous recombination and plasmid transformation. Preparation of a GFP expressing strain localized to different cell compartments.

• Study of multicellular structures formed by yeast cells. Demonstration of preparation and microscopic analysis of thin sections from yeast colonies including observation of different expression of fluorescently labeled marker genes in fluorescence microscope and fluorescent magnifying glass.

Analysis of differential expression of marker genes in cell populations taken from a deficient yeast colony by flow cytometry.

• Determination of resistance to thermal shock in different populations from differentiated colonies. Evaluation by flow cytometer.

• High-throughput screening of a whole-genome collection of deletion mutants (i.e. about 4600 yeast strains) for osmoresistance and respiratory deficiency.

• Mutagenicity testing of chemicals used e.g. in households with the genetically modified strain of S. cerevisiae D7 (different phenotypic manifestations when different repair mechanisms are activated).

• Detection of Cu2+ ions in aqueous solution using genetically modified yeast strain cells immobilized in alginate.

• Analysis of the volatile substances produced by yeasts of different genera by gas chromatography and mass spectrometry GCxGC-MS