1
1. Introductory lecture
Organisation of the course
1. Introductory lecture
Organisation of the course
Bi7430 Molecular Biotechnology
In t r o d u c t i o n o f c o u r s e
C o n t e n t o f c o u r s e a n d p r a c t i c a l c l a s s e s
L e c t u r i n g a n d e v a l u a t i o n
R e c o m m e n d e d l i t e r a t u r e
B i o t e c h n o l o g y a t MU
E xc u r s i o n i n L L
Outline
Introduction of the course
EXT ENSIVE MULT IDISCIPLI NARIT Y
PREREQUISI TES:
basic knowledge of microbiology, molecular biology, biochemistry,
immunology and genetics
COURSE FOCUSE:
the specif ic aspect s of modern biotechnology
examples of up to date applications
(industry, agriculture, pharmacy, biomedicine
and env ironmental protection)
the role of modern biotechnology in sustainabl e living
2
Sustainability
concept of sustainabili ty
with the aim to promote a necessary “… dev elopment that meets the
needs of the present without compromising the ability of f uture
generations to meet their own needs”
* W o r l d C o m m i s s i o n o n E n v i r o n m e n t a n d D e v e l o p m e n t , 1 9 8 7
Sustainability
reduce waste production and env ironmental impact
reduce consumpti on of resources (e.g., raw materials, energy, air, water)
increase the recycling and use of renewable material s (e.g., biomass)
Biotechnology
KEY T ECHNOLOGY of 21st century
ENVIRONMENTAL ASPECTS
natural processes (bioprocesses)
sustainabl e and resource eff icient
ECONOMICAL ASPECTS
1/3 of worldwide production deriv ed f rom bioprocesses
biotechnol ogy market 300 billion EUR*
* R o u t e t o t h e K n o w l e d g e - B a s e d B i o e c o n o m y , 2 0 0 7
3
LECTURES
Organisation info
LECTURES
Organisation info
Content of the course
2. Introduction to Molecular Biotechnology
3. Methods of gene manipulations
4. Protein Engineering
5. Metabolic Engineering I.
6. Metabolic Engineering II.
7. Microfludics, Lab on a Chip
8. Molecular Biotechnology in Industry
9. Molecular Biotechnology in Agriculture
10. Molecular Biotechnology in Medicine I.
11. Molecular Biotechnology in Medicine II.
12. Environmental molecular biotechnology
METHODOLOGICAL
LECTURES
TECHNOLOGICAL
LECTURES
Lecturers
Doc. RNDr. Zbyněk Prokop, Ph.D. (UČO 23696)
protein engineer ing, microfluid ic s
biotechnologic al applicat ions
Loschmidt Laboratories, leader of research team
co-founder of Enantis – 1s t biotech spin-off at MU
Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D. (UČO 151419)
protein and metabolic engineer ing
molecular biology and biotechnolog y
Loschmidt Laboratories, research specialist
4
Lecturers
Mgr. Sarka Bidmanova, Ph.D. (UČO 77580)
bioanalyt ical devices for milit ar y and environm ent
immobilizat ion and characterizat ion of enzymes
Enantis and Loschmidt Laboratories, research specialist
Mgr. T áňa Koudeláková, Ph.D.
molekulárn í biologie a proteinové inženýr st ví
řízená evoluce, enzymo vé biotechnologie
Loschmidt Laboratories, research specialist
Instructions
bring printed copy of the slides as handouts f or notes
Instructions
bring printed copy of the slides as handouts f or notes
f ind all materials including printed v ersion of the slides
at http://is.mu ni. cz/
be on time, come at least 5 min bef ore lecture start
if any problems with the lecture, please, contact lecturers
be active and participate in discussion s
5
Lecturing system
powerpoint slides as well as recommended literature in English
lecturing, discussions and examination in Czech
2 hrs per week
lecture part I. (45 min)
BREAK (5 -10 min)
lecture part II. (45 min)
Activities and Evaluation
active discussion s during lessons
reading the original literature
review or book chapter for each lecture
„Lecture 02 (READING).pdf“
progress written tests during the lecturing period
at the beginning of lecture 4., 7., 10., and 12. (duration 15 min)
each 10-12 questions from lectures and reading
questions can be cumulative with multiple answers
final written test during examination period
50 questions from entire course / 1.5 hour
Recommended literature
M. W ink (Ed.) 2011: An Introduction to Molecular Biotechnology:
Fundamentals, Methods and Applicat ion s, 2n d Edition, W illey-B lackw el l
B. R. Glick, J. J. Pasternak, C. L. Patten 2011: Molecular Biotechnology:
Principles and Applicat ions of Recombinant DNA,
4t h Edition, ASM Press
J. M. W alker, R. Rapley 2009: Molecular biology and biotechnology,
5t h Edition, RSC Publish ing
6
PRACTICAL LESSONS
Organisation info
PRACTICAL LESSONS
Organisation info
Content of practicals
1. Design of recombinant system s (LL, MU)
2. Fermentation of recombinant microorgani sm s (LL, MU)
3. Preparati on of enzymatic biosensor (Enantis)
4. Biocatalytic preparation of pharmaceutical precursor (Enantis)
5. Biodegradation of env ironmental pollutant
by recombinant bacterium (LL, MU)
6. Preparati on and testing of microf luidic chip (LL, MU)
7. Preparati on and transf ormati on of liposoms (VRI)
8. Analysis of liposoms by DLS, TEM etc. (VRI)
Instructors
Loschmidt laboratories, MU
Veronika Liskov a, M.Sc. (UČO 233293)
Pav el Dv ořák, M.Sc. (UČO 151419)
Lukáš Chrást, M.Sc. (UČO 269981)
Tomáš Buryška, M.Sc. (UČO 323660)
Enantis, Ltd.
Šárka Bidmanov á, Ph.D.
Veronika Štěpánkov á, Ph.D.
Veterinary Research Institute
PharmDr. Josef Mašek, Ph.D.
Ing. Štěpán Koudelka, Ph.D.
MVDr. Pav el Kulich, Ph.D.
RNDr. Jana Plockov á
7
Lecturing system
interacti ve synopsis av ailable on IS
2 hrs per week (STARTS on W ednesday 7/10, A13 entrance 2.f loor)
CAPACIT Y: two groups of 10 student s (9:00 – 12:00, 13:00 – 15:00)
LANGUAG E: materials EN, spoken language CZ,
protocol s and essays either EN or CZ
ABSENCE (max. 1): off icial excuse in IS + substit ut e activ ity - written
essay EN or CZ, two A4 pages, 1.5 spaced, TNR 12 (templat e on IS)
LECT URE ORGANISAT ION
assignment (HOMEWORK)
theoretic al introduction given by lecturer
exper im ent al work in the laborator y
protocol submitted in one week after each practical (template on IS)
R & D B I O T E C H N O L O G I C AL AP P L I C AT I O N SR & D B I O T E C H N O L O G I C AL AP P L I C AT I O N S
B I O S E N S I N GB I O C ATA LY S I S
B I O D E G R A D AT I O N
Loschmidt Laboratories, MU
Biocatalysis
1 P r o k o p , Z . , D a m b o r s k y , J . , N a g a t a , Y . , J a n s s e n , D . B . 2 0 0 4 . W O 2 0 0 6 0 7 9 2 9 5
2 P r o k o p , Z . , S a t o , Y . , B r e z o v s k y , J . , e t a l . 2 0 1 0 . A n g e w . C h e m . I n t . E d . 4 9 : 6 1 1 1 – 6 1 1 5
D r u g s
F e r o m o n e s
B r a d y r h i s o b i u m
j a p o n i c u m
8
Biodegradation
3 P r o k o p , Z . , D a m b o r s k y , J . , O p l u s t i l , F . , J e s e n s k a , A . , N a g a t a , Y . 2 0 0 5 . W O 2 0 0 6 1 2 8 3 9 0
4 P r o k o p , Z . , O p l u s t i l , F . , D e F r a n k , J . , D a m b o r s k y , J . 2 0 0 6 . B i o t e c h . J . 1 : 1 3 7 0 - 1 3 8 0
S p h i n g o b i u m
j a p o n i c u m
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Biosensing
5 B i d m a n o v a , e t a l . 2 0 1 0 . A n a l y t i c a l a n d B i o a n a l y t i c a l C h e m i s t r y 3 9 8 : 1 8 9 1 – 1 8 9 8
6 B i d m a n o v a , e t a l . 2 0 1 0 . C h e m i c k e L i s t y 1 0 4 : 3 0 2 - 3 0 8
Mol Biotechnology at MU
R e s e a r c h
D e v e l o p m e n t
A p l i c a t i o n s
E d u c a t i o n
9
Molekulární biotechnologie (Bi7430)
Období: podzim (každoročně)
Rozsah: přednáška 2 hodiny/týden, cvičení 2 hodiny/týden
Přednášky: Doc. Prokop, Dr. Dvořák, Dr. Bidmanová
Cvičení: Dr. Bidmanová, Dr. Beerens, Dr. Štěpánková, Mgr. Buryška, Mgr. Chrást
Osnova:
proteinové a metabolické inženýrství
genetické inženýrství rostlin a živočichů
molekulární diagnostika a moderní vakcíny
buněčná a genová terapie a regenerativní medicína
molekulární biotechnologie v průmyslu a zemědělství
Mikrobiologie Bi5710
Období: podzim
Rozsah: přednáška 2 hodiny/týden
Vyučující: Mgr. Šárka Bidmanová, Ph.D.
Osnova:
principy obecné a aplikované mikrobiologie
odlišnosti mezi prokaryotickými a eukaryotickými mikroorganismy
vzájemné vztahy mezi mikroorganismy a vnějším prostředím
nejvýznamnější bakterie, archea, kvasinky, vláknité houby a viry
Mikrobiologické exkurze Bi6161
Období: jaro
Rozsah: 4 dvou- až pětihodinové exkurze
Vyučující: Mgr. Šárka Bidmanová, Ph.D.
Exkurze:
- Pivovar Starobrno – http://www.starobrno.cz/
- Erba Lachema – https://www.erbalachema.com/
- Čistírna odpadních vod – http://www.vodarenska.cz/
- Kompostárna – http://www.kompostarna-blansko.cz/
10
Biotechnologické exkurze Bi7171
Období: podzim
Rozsah: 4 jednodenní exkurze (8.2.-11.2.2015)
Vyučující: Mgr. Šárka Bidmanová, Ph.D.
Exkurze:
- Biotechnologické centrum INBIT – www.jic.cz/inbit
- Bioveta – www.bioveta.cz
- BioVendor – www.biovendor.cz
- Contipro Group – www.contipro.com
Období: jaro
Rozsah: přednáška 1 hodina/týden
Vyučující: Mgr. Radka Chaloupková, Ph.D.
Osnova:
strukturně-funkční vztahy proteinů
metody exprese a purifikace rekombinantních proteinů
metody strukturní a funkční analýzy proteinů
racionální design, semi-racionální design a řízená evoluce
příklady využití proteinového inženýrství
Proteinové inženýrství Bi7410
Období: podzim
Rozsah: přednáška 2 hodiny/týden, cvičení 2 hodiny/týden
Vyučující: prof. Mgr. Jiří Damborský, Dr., doc. RNDr. Roman Pantůček, Ph.D.,
Osnova:
bioinformatické databáze a jejich prohledávání
analýza nukleotidových a proteinových sekvencí
hledání a identifikace genů
analýza a předpověď struktury proteinů
Bioinformatika Bi5000+Bi9060+Bi9061
11
Období: podzim
Rozsah: přednáška 2 hodiny/týden, cvičení 2 hodiny/týden
Vyučující: Mgr. Jan Brezovský, Ph.D.
Osnova:
struktura, stabilita a dynamika biologických makromolekul
makromolekulární interakce a komplexy
stanovení a předpověď struktury, identifikace důležitých oblastí
stanovení vlivu mutace na strukturu a funkci proteinu
aplikace v biologickém výzkumu, návrhu léčiv a biokatalyzátorů
Strukturní biologie Bi9410+9410c