Evoluce genomu - MB162P25

• Anglický název: Genome evolution
• Český název: Evoluce genomu
• Zajišťuje: Katedra ekologie (31-162)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2019
• Semestr: letní
• E-Kredity: 3
• Způsob provedení zkoušky: letní s.:ústní
• Rozsah, examinace: letní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: RNDr. Martina Johnson Pokorná, Ph.D.
• Vyučující: RNDr. Martina Johnson Pokorná, Ph.D.

Anotace

čeština

Poslední úprava: RNDr. Martina Johnson Pokorná, Ph.D. (21.12.2022)

UPOZORNĚNÍ: Jelikož jsem trvale na Novém Zélandu, bude výuka v akademickém roce 2022/2023 probíhat ONLINE. Přednášky budou ve standartním čase jednou týdně prostřednitvím videokonference na zoom. Hodnocení předmětu zústává stejné. Zkouška bude probíhat ústně online. Velice děkuji za pochopení!!!!


Evoluční genomika je progresivním odvětvím biologického výzkumu. Spolu se stále vzrůstající dostupností
sekvenování celých genomů se rozvíjí obor, který si klade za cíl zodpovědět základní evoluční otázky typu: Jak a
proč se mění velikost genomu? Mají některé druhy více kódující DNA než jiné a pokud ano, proč? Které změny
genomu jsou spojené s hlavními evolučními událostmi? Jak se organismy liší v uspořádání genomů? Tento obor
se snaží porozumět tomu, jak změny obsahu a uspořádání genomů souvisí s diversitou života na Zemi, a které
procesy tyto změny formovali. Evoluce genomu jako samostatný univerzitní předmět shrnuje různé aspekty
vyplývající z výzkumu genomů, jejich evoluce a srovnání genomů mezi organismy. Přednáška posluchače
provede oborem od základních principů evoluce genomů přes srovnávací genomiku a zvláštnosti genomů (jako
jsou např. pohlavní chromosomy) až po praktické aspekty využití genomického výzkumu v lidské společnosti.
Přednáška je určena převážně pro magisterské studenty. Pro její absolvování doporučuji předchozí seznámení s
genetickými a evolučními předměty jako je např. Úvod do evoluční biologie, Genetika atp. Pro hlubší pochopení
celého oboru pak doporučuji současně, nebo následně absolvovat předměty jako např. Evoluční genetika,
Evoluce fenotypu, Evoluční genetika člověka, Molekulární ekologie

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (07.05.2014)

Evolutionary genomics is a progressive topic of biological research. Together with the increasing availability of
whole genome sequencing, this topic with its aim to answer basic evolutionary questions is growing. The most
important questions of this body of work are “How and why is the genome size changing?” “Do some species have
more coding DNA than others and if so, why?” “Which changes in genome are connected with the main
evolutionary events?” “How do organisms differ in genome organisation?” This study tries to explain how the
changes in genome content and organisation are connected with the biodiversity on Earth and which processes
formed these changes. Genome Evolution as an independent university topic covers different aspects of science
arising from the research of the genome and its evolution and comparison between different organisms. This
series of lectures will lead the students through the field of evolutionary genomics from the basic principles, across
the comparative genomics and uniqueness of some genomes or genome parts (for example sex chromosomes)
to the practical aspects of application of genomic research in human society. The subject is aimed at MSc.
students. For a greater understanding of this subject a basic knowledge of evolutionary biology and genetics is
required. For an even deeper understanding of the topic in the more general scale I recommend attending prior
this course or at the same time, lectures such as Evolutionary Genetics, Evolution of Phenotype, Evolutionary
Genetics of Human or Molecular Ecology.

Literatura

čeština

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (07.05.2014)

Arthur M. Lesk: Introduction to Genomics (Oxford University Press)

G. Gibson & S. V. Muse: A Primer of Genome Science (Sinauer Associates)

E. Kejnovský & R. Hobza: Evoluční genomika (http://www.evolucnigenomika.cz/index.html)

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (29.10.2019)

Ústní zkouška.

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (29.10.2019)

Oral examination.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (07.05.2014)

1. Původ genomu
první živé systémy; koevoluce nukleových kyselin a proteinů; RNA svět; genetický kód

2. Evoluce genů
definice genu; typy genů; základní struktura genu; exony a introny; genové rodiny; pseudogeny; počty genů v genomech; nekódující DNA; vznik nových genů; horizontální přenos genů

3. Genom, transkriptom a proteom
první genomy - lineární nebo cirkulární; typy genomů - prokaryotický a eukaryotický genom (mitochondrie, chloroplasty); velikosti genomu a jejich změny během evoluce; repetitivní sekvence; transkriptom a proteom - exprese genomu
4. Metody studia genomů
Sekvenační technologie (DNA, RNA sekvenování); bioinformatika; genetické a fyzické mapy; molekulární cytogenetika; metody molekulární biologie, průtoková cytometrie

5. Evoluce uspořádání genomů a srovnávací genomika
kompartmentalizace genomu; anatomie eukaryotického genomu - chromosomy; počty chromosomů; přestavby v uspořádání genomu; syntenie; polyploidizace, fylogeneze

6. Dynamika genomů
repetice; mobilní genetické elementy; retroelementy; DNA transpozony; původ a evoluce mobilních elementů; šíření mobilních elementů; role transpozonů v přestavbách genomů; umlčování transpozonů

7. Zvláštní vlastnosti některých částí genomu
evoluce sexuality; způsoby určování pohlaví (environmentální, genotypové); pohlavní chromosomy a jejich evoluce; mitochondriální genom, chloroplasty

8. Vztah vlivu prostředí a evoluce genomu
efekt prostředí na expresi genů; souvislost změn v genomu v důsledku změn prostředí; globální změny prostředí; vztah mezi genomem a fenotypovými znaky organismů

9. Evoluce lidského genomu
organizace lidského genomu (podíl exonů, intronů, repetitivních sekvencí); evoluce člověka; recentní selekce zachytitelná v lidském genomu; využití znalostí studia lidského genomu (např. v medicíně); přestavby genomu a rakovina, aneuploidie

10. Využití genomického výzkumu a jednotlivá odvětví genomiky
hledání genetických změn zodpovědných za adaptivní znaky; GMO; nové přístupy v medicíně; farmakogenomika; imunogenomika; metagenomika; fylogenomika; epigenomika; sociologický impakt genomického výzkumu a etické otazníky

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (07.05.2014)

1. Genome Origin
first living systems; co-evolution of nucleic acids and proteins; RNA world; genetic code

2. Gene Evolution
definition of genes; types of genes; basic structure of a gene; exons and introns; gene families; pseudogenes; number of genes in genomes; non-coding DNA; origin of new genes; horizontal gene transfer

3. Genome, Transkriptome and Protheome
first genomes - linear or circular; genome types - prokaryotic and eukaryotic genome (mitochondrias, chloroplasts); genome size and its changes during evolution; repetitive sequences; transcriptome and protheome - genome expression

4. Methods of Genome Study
sequencing (DNA, RNA sequencing); bioinformatics; gene and physical maps; molecular cytogenetics; methods of molecular biology; flow cytometry

5. Evolution of Genome Organisation and Comparative Genomics
genome compartmentalization; anatomy of eukaryote genome- chromosomes; chromosome number; rearrangements in genome organisation; synteny; polyploidy; phylogeny

6. Genome Dynamics
repetitions; mobile genome elements; retroelements; DNA transpozones; origin and evolution of mobile elements; spreading of mobile elements; role of transposons in genome rearrangements; transposone silencing

7. Unique Characteristics of Some Parts of Genome
evolution of sexuality; sex determining mechanisms (environmental, genotypic); sex chromosomes and their evolution; mitochondrial genome, chloroplasts

8. Effect of Environment and Genome Evolution
effect of environment on gene expression; connection between genome changes and environment changes; global environment changes; relationship between genome and phenotypic characteristics of the organisms

9. Human Genome Evolution
human genome organisation (proportion of exons, introns, repetitive sequences); evolution of human; recent selection detectable in human genome; use of knowledge of human genome (in medicine); human genome rearrangements in connection with cancer, aneuploidy

10. Applied Genomic Research and Different Sub-fields of Genomics
searching for genetic changes responsible for adaptive traits; GMO; new approaches in medicine; pharmacogenomics; immunogenomics; metagenomics; phylogenomics; epigenomics; sociological impact of genomic research and ethical question marks