Citlivá detekce látek znečišťujících životní prostředí, patogenů a rakovinných markerů je nezbytná pro zajištění zdraví a vysoké kvality života. Přednáška představí význam detekce jednotlivých analytů a metody, které jsou k ní v současné době používány. Velký důraz bude kladen především na imunochemické metody, které nacházejí uplatnění jak ve formě klinických analyzátorů v nemocnicích, tak i ve formě imunochromatografických proužků pro domácí samotestování. Kromě toho budou představeny také nové trendy, jako je například využití různých druhů nanomateriálů pro zlepšení parametrů detekčních přístupů.

Přednáší: doc. Mgr. Zdeněk Farka, Ph.D.

Biosensory reprezentují moderní bioanalytické nástroje pro rychlou, ekonomickou a uživatelsky přívětivou analýzu biomolekul mimo laboratoř, klidně i v domácím prostředí. Nejznámějším příkladem je glukometr – enzymová elektroda s imobilizovanou glukosaoxidasou pro rychlé stanovení hladiny glukosy v krvi, ať už jednorázově nebo v rámci dlouhodobého monitorování. Imunosensory se využívají pro stanovení biomarkerů v klinické praxi, detekci patogenů a nebo jako těhotenský test. Buněčné sensory na čipu integrují buněčnou kulturu, která reprezentuje modelový systém pro testování léčiv a detailní pochopení podstaty onemocnění – "srdce na čipu". V poslední době se pak vlastnosti biosensorů daří významně zlepšovat začleněním nanočástic a jiných nanomateriálů pro zlepšení citlivosti a miniaturizaci celého zařízení.

Přednáší: prof. RNDr. Petr Skládal, CSc.

Biotechnologie je integrace přírodních a technologických věd za účelem dosažení aplikace organismů, buněk, jejich částí a molekulárních analogů na produkty a služby. Oblast aplikací je široká, od kvasných produktů po ochranu životního prostředí, farmacii a biomedicínu. Základem je využití metabolické aktivity mikrobiálních, rostlinných a živočišných buněk ve spojení s bioreaktorem. Cílem přednášky je přiblížení vybraných tradičních i moderních biotechnologických procesů, jako jsou: výroba piva a vína, likvidace toxických látek, produkce bioplynu a biopaliv, bioelektřina, biotěžba kovů, možnosti snižování skleníkových plynů, potravní doplňky, produkce kmenových buněk pro terapeutické účely, kultivace embryí v asistované reprodukci.

Přednáší: doc. Ing. Martin Mandl, CSc.

Přednáška podává přehled redoxních přeměn anorganických sloučenin dusíku, probíhajících v neživé i živé přírodě. Jsou ukázány mechanismy asimilace didusíku a amoniaku do základních biomolekul a způsoby, jakými mikroorganismy využívají redoxních reakcí dusíkatých látek k produkci biologických forem energie. Pozornost je věnována i aspektům toxikologickým (toxicita dusitanu, jeho konverze na kancerogenní nitrosaminy) a ekologickým (odstraňování dusíku z odpadních vod, oxid dusný jako skleníkový plyn a destruktor ochranné ozonové vrstvy).

Přednáší: prof. RNDr. Igor Kučera, DrSc.

Rostliny jsou jedinečným zdrojem celé řady esenciálních látek, a to jednak z pohledu výživy, léčitelství či primárního zdroje surovin. Z tohoto důvodu se lidstvo od prvopočátku aktivně věnuje snaze zefektivnit pěstování a výnos vybraných plodin. Bohužel bazální úroveň rostlinné imunity obvykle pouze zpomaluje infekci rostlin patogeny, což opakovaně vedlo ke katastrofálním poklesům ve výnosech vybraných plodin způsobujících celosvětově významné ekonomické a sociální problémy. Právě z tohoto důvodu došlo v rámci minulého století k rozsáhlému používání chemických přípravků zvyšujících odolnost plodin vůči stresovým faktorům. Dnes však existuje snaha o významné snížení pesticidů používáním přirozeně odolnějších kultivarů v kombinaci s biologickou kontrolou, a to zejména z pohledu dnešní zemědělské praxe ve vysoce stresových podmínkách v důsledku globální změny klimatu. Cílem přednášky je přiblížit rostlinné mechanismy, ze kterých vychází současné trendy a přístupy moderního zemědělství, a to včetně problematiky pěstování GMO plodin.

Přednáší: doc. Mgr. Jan Lochman, Ph.D.

Biochemie je obor, který nám pomáhá odkrývat tajemství života. Sleduje nejenom to, jak se živiny a další látky do těla dostávají, ale i jak se využívají a jak se vše řídí na úrovni buněčné, tkáňové i celého organismu. Studenti se také dozví, jaký je osud léčiv a to jak přírodního, tak syntetického původu v organismech, ale také například jedovatých látek a tzv. xenobiotik (látek organismu cizích). Získané poznatky se dají poté využít pro zjištění, co je pro člověka zdravé a co mu naopak škodí. S biochemií se setkáváme při každodenním životě například při pomoci lékařům určit správnou diagnózu, nebo při vybírání toho, co je dobré jíst, abychom byli zdraví, ale také například při hledání biologicky šetrné ochrany rostlin proti škůdcům. V rámci přednášky se studenti seznámí se základy fungování živých organismů, se základními oblastmi biochemického výzkumu a používanými metodami. Dále se také dozví, jak skládáním základních stavebních prvků vznikne živý organismus a současně, jak jsou jednotlivé procesy v rámci buňky i celého organismu regulovány.

Přednáší: prof. Mgr. Tomáš Kašparovský, Ph.D.​

Přednáška začíná historií objevu kyslíku v kontextu rozvoje vědeckého poznání koncem 18. století. Poté je diskutována elektronová struktura molekuly O₂ (triplet a singlety), reaktivní meziprodukty postupné redukce O₂ na vodu a úloha disproporcionačních reakcí při jejich likvidaci. Je ukázáno, jak atomy kyslíku a dalších prvků Sluneční soustavy vznikly v hvězdném veleobru, jak se vyvíjelo složení zemské atmosféry v průběhu geologických eonů a jaká je současná představa o vzniku oxygenní fotosyntézy a aerobní respirace, základních procesů pohánějících cykly kyslíku a uhlíku v biosféře.

Přednáší: prof. RNDr. Igor Kučera, DrSc.

Výroba piva spadá do tzv. tradičních biotechnologií. První biotechnologické produkty, jako jsou pivo, víno a další kvasné nápoje, mají velmi starou historii (Sumerové a Babyloňané). Lidé to tehdy zvládli i bez znalostí o existenci mikroorganismů a dalších dnešních technik. Každopádně současná výroba piva vede k produktu, jenž má z principiálních důvodů určitě zcela jiné parametry, než tomu mohlo být v dávné historii. Pivovarnictví stojí na moderních biotechnologických základech zahrnujících specifické biochemické a mikrobiologické procesy. Ty budou dominující náplní přednášky, včetně dopadu piva na zdraví člověka.

Přednáší: doc. Ing. Martin Mandl, CSc.

Přednáška nejprve shrne nejdůležitější molekulární mechanismy, které vedou ke vniku nádorů a seznámí posluchače s příklady prediktivních a prognostických biomarkerů v současné době využívaných v diagnostice solidních nádorů. Zájemcům o studium přírodovědných a medicínských oborů poskytne přehled, jak mohou multidisciplinární výzkumné týmy přispět k úspěšnému boji s nádory: identifikací a charakterizací molekulárních biomarkerů, terapeutických cílů a vývojem nových léčiv. Posluchači přitom získají základní pohled o současných metodách moderního molekulárního screeeningu a sekvenování. Závěr bude věnován aktuálním příkladům vědeckých výsledků a mezinárodní spolupráce na poli nádorového výzkumu.

Přednáší: doc. Mgr. Pavel Bouchal, Ph.D.

Přednáška cílí na současné trendy mající výrazný dopad na rozvoj vědy a průmyslu, a to s akcentem na jejich praktické aplikace v medicíně a zemědělství. V rámci přednášky bude diskutováno, jak vysvětlit na středoškolské úrovni techniky genové editace (např. CRISPR-Cas9) pro úpravy DNA v rámci vývoje nových terapií pro dědičné choroby, rakovinu nebo infekční onemocnění, popřípadě pro zlepšení výnosu a odolnosti plodin v současném legisaltivním rámci EU. Dále budou diskutovány současné trendy v analýze DNA a proteinů využívané k personalizaci léčby zvyšující její účinnost a snižující vedlejší účinky. V neposlední řadě se přednáška zaměří na problematiku kmenových buněk a regenerativní medicíny zahrnující technologie založené na indukovaných pluripotentních kmenových buňkách (iPSCs).

Přednáší: doc. Mgr. Jan Lochman, Ph.D.

Úvodem přednášky bude podán souhrnný přehled v prostředí se vyskytujících reaktivních forem anorganického dusíku a jejich vzájemných redoxních přeměn. Podrobněji bude diskutován dusitan jako prekursor potenciálně karcinogenních N-nitrosaminů, účast oxidů dusíku při destrukci ozonu ve stratosféře a jeho produkci ve troposféře, působení oxidu dusného jako skleníkového plynu a ekologické důsledky interakce cyklů dusíku a uhlíku.

Přednáší: prof. RNDr. Igor Kučera, DrSc.