První ročník Letní školy biofyziky proběhne v termínu 24. - 27. 6. Akce je určena středoškolákům od 16 let. Studenti se v sedmi zajímavých úlohách seznámí s řadou vědeckých témat a přístrojů. Účast na akci je bezplatná. V případě stravování v menze se cena hlavního jídla pohybuje v rozmezí 100 - 140 Kč. V případě zájmu je možné studentům zařídit ubytování na kolejích.
Pro účast na akci je nutná registrace emailem do 15. 5. na: marek.rac@upol.cz
Pro experimentální práci v laboratoři je nutné znát a osvojit si celou řadu postupů a základních laboratorních technik tak, aby prováděné experimenty byly nejenom přesné a snadno opakovatelné, ale také bezpečné pro výzkumníka i jeho okolí. Cílem této úlohy tedy bude seznámit se se základními a nejběžněji používanými laboratorními metodami a přístroji jako je např. práce s automatickou pipetou a analytickými vahami, měření a úprava pH roztoků či centrifugace.
Detekce GMO v potravinách s využitím qPCR
Organismy, jejichž genetická informace byla upravena genetickou modifikací, tedy způsobem, kterého nelze dosáhnout přirozenou rekombinací, se nazývají geneticky modifikované organismy (GMO). Smyslem takových úprav je v praxi zlepšení některých vlastností cílového organismu, např. zvýšení výnosů, vyšší odolnost proti škůdcům nebo vyšší obsah důležitých látek. V České republice je použití geneticky modifikovaných organismů upraveno zákonem, kdy je legislativně vyžadován také spolehlivý systém detekce GMO. Metody detekce jsou mimo jiné velmi často založeny na identifikaci GMO s využitím polymerázové řetězové reakce (PCR). Podstatou PCR je amplifikace specifického produktu, kdy u kvantitativní PCR (qPCR) je možná detekce takového produktu (specifického úseku DNA) v reálném čase. Podobná metoda detekce za pomoci qRT-PCR byla/je využívána také k identifikaci koronaviru SARS-CoV-2 (původce onemocnění covid-19) v biologických vzorcích.
V dnešní době již poměrně obvyklou příměsí v potravinách je transgenní sója firmy Monsanto. Tato tzv. RoundUp Ready (RR) sója je nositelem genetické transformace zajišťující její toleranci vůči totálnímu herbicidu RoundUp. V rámci této úlohy bude detekována transgenní DNA ve vzorcích potravin (Margot tyčinka, sojový suk či mouka, tofu, apod.) s využitím qPCR. Studenti si tedy budou moci osvojit přípravu vzorku zahrnující izolaci DNA z potravin a seznámí se také s podstatou a provedením zmíněné qPCR. Navíc bude možné potvrdit či vyvrátit přítomnost RR sóji v GMO free potravinách sóju obsahujících.
Analýza struktury hemoglobinu pomocí transmisní elektronové mikroskopie a obrazové analýzy
Transmisní elektronová mikroskopie patří mezi základní metody strukturního výzkumu biologických makromolekul. Cílem úlohy je praktická ukázka aplikace transmisní elektronové mikroskopie v kombinaci s obrazovou analýzou pro strukturní charakterizaci makromolekuly hemoglobinu. Studenti se v rámci úlohy seznámí s přípravou vzorku pro elektronovou mikroskopii a s jeho analýzou v elektronovém mikroskopu. Mikroskopické snímky hemoglobinu budou podrobeny obrazové analýze, jejíž výsledkem bude vizualizace 2D struktury makromolekuly hemoglobinu.
Změna fyziologických parametrů rostlin při nedostatku vody
Voda je základní podmínkou života na Zemi, většina organismů včetně rostlin je na ní existenciálně závislá. Jedním z hlavních problémů spojených s globální klimatickou změnou je častější výskyt sucha, při kterém se zastavuje růst a produkce rostlin. Pokud rostliny trpí nedostatkem vody, projeví se to v řadě fyziologických procesů, které v nich probíhají, přičemž různé procesy jsou k nedostatku vody různě citlivé. Reakce se také může lišit u různých rostlinných druhů nebo u rostlin s různou tolerancí k suchu.
V rámci úlohy se seznámíte s metodami, které se používají pro stanovení vodního stavu rostlin, a s metodami, které umožňují sledovat reakci fotosyntézy na nedostatek vody. V modelovém experimentu pak budou pomocí těchto metod sledovány změny vybraných fyziologických parametrů v rostlinách, které budou vystaveny vodnímu deficitu. Bude měřen vodní potenciál a optické parametry listů, otevřenost průduchů a parametry chlorofylové fluorescence in vivo odrážející fungování fotosyntézy.
Již od starověku lidi používají čočky pro pozorování malých objektů, ale teprve v 17. století nastal výrazný posun za přispění Leeuwenhoeka a Hooka. Další zlom nastal ve 20. století když Minský patentoval myšlenku konfokálního mikroskopu, jenž není omezen na pozorování tenkých preparátů. Studenti se v rámci úlohy seznámí se základními principy mikroskopických metod, dozví se o úskalích ve světelné mikroskopii a vyzkouší si práci s moderním konfokálním mikroskopem.
Spektra propustnosti ve viditelné části spektra patří mezi základní charakteristiky látek ve všech skupenstvích. V praktické úloze si studenti postaví spektrofotometr umožňující měření spektra propustnosti v celé viditelné oblasti během jedné sekundy. Budou proměřovat spektra filtrů různých barev a roztoků s cílem demonstrovat základní zákonitosti spektrofotometrie. Detekční část spektrofotometru studenti využijí pro měření emisních spekter různých světelných zdrojů (slunce, žárovka, zářivka, LED dioda v mobilním telefonu apod.)
Měření rychlosti fotosyntézy polarografickou metodou
Fotosyntéza je jednou z velmi důležitých reakcí na naší planetě, při níž dochází k fixaci oxidu uhličitého a rozkladu vody za vzniku kyslíku, který dýcháme. Cílem úlohy je změřit rychlost fotosyntézy jak na izolované suspenzi chloroplastů, tak na intaktní rostlině Clarkovou polarografickou metodou. Princip metody spočívá ve snímání elektrického proudu mezi dvěma elektrodami, který je úměrný koncentraci kyslíku v měřeném vzorku. Studenti se v rámci úlohy seznámí s konstrukcí a kalibrací Clarkovy elektrody, se samotným měřením fotosyntézy a s významem světla a oxidu uhličitého pro fotosyntézu.