Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity, doktorské akreditace 2007

Studijní program Biochemie (Doktorský 4 roky)

Návrat na seznam studijních programů

Přechod na seznam studijních oborů

Kód 1406V
NázevBiochemie
Název anglickyBiochemistry
Krátký názevBiochemie
Krátký název anglickyBiochemistry
Typ studijního programuDoktorský 4 roky
Standardní doba studia4
Udělovaný titulDoktor (Ph.D.)
Rozšíření akreditace na další právnickou osobuNe
Rozšíření stávající akreditace studijního programuNe

Tato stránka obsahuje:

Přílohy:

Cíle studia ve studijním programu

Cílem doktorského studijního programu Biochemie je příprava vědeckých pracovníků s nejvyšším stupněm vzdělání pro tvůrčí práci ve všech odvětvích biochemie. Samostatná profilace programu Biochemie odráží postavení současné biochemie jako svébytného multidisciplinárního oboru na pomezí chemických, biologických a fyzikálních věd. Program je dále členěn na dva obory podle hlavního zaměření na biochemii funkčně-analytickou (obor Biochemie) nebo strukturní (obor Biomolekulární chemie). Smysl tohoto členění je převážně praktický a vyplývá z rozdílnosti metodologických přístupů uplatňování při studiu funkce a struktury živých organismů na molekulární úrovni. Oba obory poskytují prohlubující a rozšiřující teoretické vzdělání a umožňují získání praktických dovedností a zkušeností na úrovní dobrého mezinárodního standardu. To je zajištěno personálním obsazením a instrumentálním vybavením obou pracovišť garantujících výuku: Biochemického ústavu a Národního centra pro výzkum biomolekul.

Profil absolventa studijního programu

Rozmanitost volitelných předmětů na přírodovědecké fakultě MU a velké množství různorodých výzkumných projektů řešených na pracovištích garantujících výuku programu poskytuje řadu možností pro individuální zaměření studenta podle jeho zájmu. Nabídky sahají od abstraktnějších teoretických témat jako je počítačové modelování struktury a funkce po témata s bezprostřední návazností na praxi (např. konstrukce biosenzorů pro měření koncentrací environmentálních polutantů). Studenti se naučí samostatně plánovat experimenty, zpracovávat získaná data s použitím výpočetní techniky a prezentovat výsledky na konferencích a formou publikací. Absolventi studia doktorského studijního programu jsou vybaveni nejen hlubokými znalostmi ve své specializaci, ale i širokým obecným základem, jenž  jim umožňuje samostatnou vědeckovýzkumnou i praktickou činnost v širokém spektru specializací. Měli by být schopni navrhnout, získat a řešit výzkumné projekty z oboru biochemie a rovněž i  biotechnologie, molekulární biologie, ochrany životního prostředí a dalších příbuzných oborů. Největší uplatnění naleznou v laboratořích výzkumných ústavů a vysokých škol, klinických a kontrolních laboratořích, v diagnostických laboratořích ve zdravotnictví, laboratořích farmaceutických firem i v oblastech průmyslu zaměřených na biochemické technologie.

Pravidla pro postup studia v programu

Pravidla pro postup studia v programu stanoví podmínky, které musí student splnit v průběhu studia a při jeho řádném ukončení. Průběžné plnění požadavků je hodnoceno zásadně prostřednictvím kreditového systému založeného na ECTS. Toto hodnocení se řídí předpisem Studijní a zkušební řád Přírodovědecké fakulty MU. Minimální podmínky pro ukončení studia jsou stanoveny v rámci jednotlivých studijních oborů.

Doporučený individuální studijní plán - Obecná charakteristika

Studijní plán představuje rozpis studia do jednotlivých semestrů po standardní dobu studia, který je kompatibilní se studijním programem a vnitřními předpisy fakulty. Student sestavuje svůj studijní plán ve spolupráci se školitelem a jeho prostřednictvím jej předkládá ke schválení oborové radě. V doktorském studiu se klade důraz na individuálnost studijních plánů s výraznou převahou volitelných předmětů (viz dále jednotlivé obory).

Záměr rozvoje a odůvodnění studijního programu

Biochemie se zabývá molekulárními strukturami a mechanismy procesů v živých systémech a tvoří proto chemický základ biologických disciplín. V současnosti dosahuje značné úspěchy např. při objasňování  vztahů mezi strukturou biomakromolekul a jejich funkcí, zákonitostí genové exprese, regulace metabolismu a činností specializovaných buněk a tkání (svaly, nervová soustava) a paměti přeměny různých forem energie na specializovaných membránách. Je nepochybné, že v budoucnu význam biochemie dále poroste zejména v souvislosti s pokroky humánní medicíny po přečtení lidského genomu  a se zaváděním nových biotechnologických postupů a technických aplikací jako bioanalýza a využívání netradičních zdrojů energie. Odrazem těchto perspektiv je stále se zvyšující zájem o vysokoškolské studium biochemie na všech stupních včetně nejvyššího – doktorského.
Odborné a materiální zajištění rozvoje a kvality výuky v doktorském studijním programu musí postihnout tento vývoj. V dalším období proto budeme ve zvýšené míře podporovat ty školitele, kteří se podílejí na řešení větších projektů a umožní zapojení svých studentů do mezinárodní spolupráce. Každý doktorand by během svého studia měl absolvovat alespoň několikaměsíční zahraniční stáž. Budeme rovněž pokračovat v budování instrumentálního zázemí tak, aby co nejvíce studentů mělo možnost dokonale zvládnout moderní biochemické metody a zvýšit tak svou cenu na trhu práce.

Disertační práce

Rámcové požadavky na disertační práci

Disertační prací se prokazuje schopnost a připravenost k samostatné činnosti v oblasti výzkumu (vývoje) nebo k samostatnému rozvoji teorie.  Disertační práce musí obsahovat původní výsledky zveřejněné (nebo přijaté ke zveřejnění) v recenzovaných mezinárodních časopisech. Za přiměřený počet se pokládají 3 publikace, přičemž doktorand je hlavním autorem alespoň jedné z nich. Pokud by se disertační práce zakládala na pouze jedné nebo dvou publikacích, musí být doktorand hlavním autorem a impaktní faktor časopisu (resp. součet impaktních faktorů obou časopisů) musí být vyšší než 5.
Preferovanou formou je stručný přehled dosažených výsledků spolu s jejich souhrnnou diskusí v kontextu světové literatury, doplněný jednotlivými publikacemi jako přílohami.

Návrh témat disertační práce

Témata vypisovaná v roce 2006
 
Obor Biochemie
  1. Glatz, Z.: Využití kapilární elektroforézy při stanovení aktivity a studiu enzymů
  2. Glatz, Z.: Využití kapilární elektroforézy v metabolomickém výzkumu
  3. Kučera, I.: Vliv exogenního oxidu dusnatého na bakteriální metabolismus
  4. Kučera, I.: Cílená změna topologie denitrifikační dráhy a studium jejích fyziologických důsledků
  5. Mandl, M.: Fyziologické a genetické aspekty aktivity acidofilních bakterií oxidujících sirné látky
  6. Mikeš, V.: Interakce elicitinů s membránovými receptory tabáku
  7. Mikeš, V.: Fytoalexiny tabáku a jejich syntéza indukovaná elicitory
  8. Pavelka, S.: Ovlivnění metabolismu jodu a tyreoidálních hormonů vysokým příjmem bromidu
  9. Skládal, P.: Sledování agregačních, koagulačních a precipitačních biointerakcí pomocí piezoelektrických biosensorů
  10. Wimmerová, M.: Strukturně-funkční studium lektinů a glykosyltransferas z patogenních organismů
  11. Brzobohatý, B.: Mechanismy účinků rostliných hormonů - proteomická analýza
  12. Brzobohatý, B.: Apoptóza v hormonálních regulacích u rostlin
  13. Foret, F.: Mikroanalytická instrumentace pro analýzy biopolymerů modifikovaných strukturními sondami
  14. Kahle, V.: Využití mikrokolonových separačních metod s pokročilými detekčními technikami v analytické biochemii
  15. Machala, M.: Modulace intracelulárních signálních drah a genové exprese aromatickými kontaminanty prostředí
  16. Turánek, J.: Kationické liposomy a elektroporace pro transfekci in vitro a in vivo: aplikace pro genovou terapii a genetické vakcíny
  17. Turánek, J.: Liposomy a syntetické imunomodulátory pro konstrukci imunostimulačních preparatů a vakcín s rekombinantními antigeny
  18. Turánek, J.: Funkcializované cílené liposomy jako nosiče syntetických antivirotik a cytostatik
  19. Turánek, J.: Leukocytární lyzát: purifikace a charakterizace aktivních složek přenosu imunitní odpovědi
  20. Vařecha, M.: Identifikace, lokalizace a interakce proteinů v buňkách během různých buněčných dějů
  21. Marek, J.: Studium vztahu mezi strukturou a funkcí rostlinných signálních proteinů zapojených do reakční dráhy rostlinných hormonů cytokininů metodami proteinové krystalografie a výpočetní chemie
 
Obor Biomolekulární chemie
  1. Koča, J.: Studium interakcí proteinů s malými molekulami metodami molekulového modelování a počítačových simulací
  2. Koča, J.: Výpočty volných energií mezimolekulových interakcí a konformačních změn v biomolekulárních systémech
  3. Koča, J.: Strukturně-funkční studium lektinů z patogenních organismů a jejich interakce s lidskými biologicky aktivními oligosacharidy
  4. Koča, J.:  Studium komplexů RNA s proteiny
  5. Koča, J.: Využití kvantově-chemických metod pro studium interakcí a reaktivity v biologických systémech
  6. Šponer, J.: Studium struktury a dynamiky DNA a jejich komplexů s léčivy
  7. Šponer, J.: Struktura a dynamika RNA
  8. Štefl, R.: Strukturní studium molekulárních strojů, které kontrolují genovou expresi
  9. Marek, R.: NMR studium modifikovaných purinových bází
  10. Marek, R.: Kvantově-chemické výpočty NMR parametrů modifikovaných purinů
  11. Sklenář, V.: Metody NMR spektroskopie pro měření izotropních a anizotropních chemických posunů v izotopicky značených nukleových kyselinách
  12. Sklenář, V.: Strukturní závislost heteronukleárních chemických posunů v nukleových kyselinách
  13. Sklenář, V.: Pomalé pohyby v proteinech zúčastňující se rozpoznávání ligandů studované pomocí NMR relaxace
 
Příklad zadání
 
Téma: Cílená změna topologie denitrifikační dráhy a studium jejích fyziologických důsledků
 
Školitel:prof. RNDr. Igor Kučera, DrSc.
 
V nepřítomnosti kyslíku jej při respiraci mohou některé bakterie nahradit dusičnanem, který se postupně redukuje až na molekulový dusík (denitrifikace). Zúčastněné enzymy jsou asociovány s cytoplazmatickou membránou buněk a orientovány tak, že prvá reakce denitrifikace (redukce dusičnanu na dusitan, katalyzovaná membránovou nitrátreduktasou Nar) probíhá v cytoplazmě, zatímco zbývající tři reakce v periplazmatickém prostoru. Toto uspořádání vyžaduje existenci transportních systémů pro dusičnan a dusitan. Transport dusičnanu do buňky se obecně považuje za krok limitující celkovou rychlost denitrifikace a za důležité regulační místo.
Bakterie Paracoccus denitrificans vytváří kromě membránové nitrátreduktasy Nar i periplazmatický enzym Nap. Máme důvody předpokládat, že po inaktivaci příslušného genu bude nepřítomnost enzymu Nar kompenzována zvýšenou syntézou enzymu Nap. U takového mutantního kmene by již denitrifikace nezávisela na transportu NO3- a NO2-, protože všechny kroky denitrifikační dráhy by probíhaly v periplazmatickém prostoru buňky. Doktorand/ka se proto zaměří na konstrukci nar kmene technikou triparentálního křížení a homologní rekombinace. Na základě kinetických měření s divokým kmenem a se získaným konstruktem pak posoudí vliv provedeného zásahu na dynamiku toku elektronů v denitrifikační dráze.
Během svého působení v naší laboratoři student/ka zvládne řadu analytických metod a základní techniky genové manipulace u organismu se známou úplnou sekvencí genomu. Práce má charakter základního výzkumu; v budoucnu však je možné vyústění do praktických aplikací (použití získaného kmene pro odstraňování dusičnanu z vody).
 
Publikace:
  • Kučera I: Passive penetration of nitrate through the plasma membrane of Paracoccus denitrificans and its potentiation by the lipophilic tetraphenylphosphonium cation. Biochim Biophys Acta 2003, 1557, 119-124.
  • Kučera I: Inhibition by phenylglyoxal of nitrate transport in Paracoccus denitrificans: a comparison with the effect of a protonophorous uncoupler. Arch Biochem Biophys. 2003, 409, 327-334.
  • Kučera I: Energy coupling to nitrate uptake into the denitrifying cells of Paracoccus denitrificans. Biochim Biophys Acta 2005, 1709, 113-118.

Obhajoba disertační práce

Obhajoba disertační práce se koná před 5-7 člennou komisí. Dále jsou jmenováni minimálně 2 oponenti, kteří ve svých posudcích zhodnotí kvalitu disertační práce, vlastní přínos studenta a zejména jeho schopnost samostatné tvůrčí činnosti ve výzkumné oblasti. Posoudí rovněž jazykovou a formální úroveň práce. Vlastní obhajoba disertační práce se děje rozpravou, během níž uchazeč seznámí komisi s tématem práce, řešenými problémy, použitými metodami řešení a získanými výsledky. Reaguje na připomínky obsažené v posudcích oponentů práce, vyjadřuje se k předem zadaným námětům k diskusi a odpovídá na dotazy vznesené v průběhu obhajoby.

Obsah a rozsah státní doktorské zkoušky

Státní doktorská zkouška probíhá podle Studijního a zkušeního řádu MU, čl. 31., a čl. 33.  Koná se před 5-7 člennou komisí a je ústní. Uchazeč má prokázat hluboké znalosti studovaného oboru a pochopení širších souvislostí tématu řešeného v disertační práci. Musí být rovněž dokonale obeznámen s teoretickými základy používaných experimentálních metod a se základními chemometrickými pojmy a přístupy potřebnými k analýze experimentálních dat.

Příklady doporučované studijní literatury
Voet, D., Voet,  J.G.: Biochemistry, český překlad Victoria Publishing 1995
van Holde, K..E., Johnson, C., Ho, P.S.: Principles of Physical Biochemistry, Prentice Hall 2006
Havránek, T.: Statistika pro lékařské a biologické vědy, Academia 1993
(Další tituly podle tématu disertační práce.)

Personální zabezpečení studijního programu

Program je zabezpečován
  • oborovou radou,
  • oborovými komisemi,
  • školiteli,
  • přednášejícími,

Složení oborové rady je uvedeno v samostatné příloze.

Složení oborové komise, školitelů a přednášejících je uvedeno u jednotlivých oborů.

Návrat na seznam studijních programů

Poslední změna: Alžběta Rašková 6.3.2007 09:16