Detail předmětu

Biotechnologie přírodních látek

FCH-MC_BPLAk. rok: 2025/2026

Předmět je věnován přehlednému seznámení studentů s dynamicky se rozvíjející mezioborovou problematikou zahrnující znalosti chemického, farmaceutického a biotechnologického  směru. Studenti se seznámí ve zkrácené formě s hlavními typy přírodních látek vyráběnými klasickými biotechnologickými procesy (antibiotika, alkaloidy apod.) i s přírodními látkami, které jsou připravovány rekombinantními technologiemi (enzymy). V obecné části je pozornost věnována především metabolickým drahám vedoucím k produkci hlavních skupin přírodních látek, poté se probírají jednotlivé typy přírodních látek produkovaných biotechnoloficky, jejich indikace a funkce v organismu a v patologii. Z hlavních skupin přírodních látek jsou podrobněji diskutovány polyscharidy, enzymy, vitaminy, antibiotika, alkaloidy, terpenoidy a fenolické látky.

Týdenní rozpis:

1. Biotechnologická produkce primárních a sekundárních metabolitů – přehled, základní principy, aplikace. 

2. Využití mikrobiálních buněk v biotechnologiích -  jednotkové operace biotechnologického procesu, práce s mikrooganismy.

3. Využití rostlinných buněk v biotechnologiích, podmínky práce s rostlinnými buněčnými kulturami, aplikace. 

4. Využití živočišných buněk v biotechnologiích, podmínky práce s živočišnými buněčnými kulturami, aplikace.

5. Primární metabolity – mikrobiální produkce organických kyselin (citronová, glukonová, octová), kvasných produktů (ethanol, kyselina mléčná, propionová, máselná), produkce biomasy.

6. Primární metabolity – biotechnologická produkce aminokyselin, enzymové biotechnologie. 

7. Mikrobiální produkce polysacharidů s významným biologickým účinkem,  další možnosti biotechnologická produkce polysacharidů. Produkce lipidů

8. Biotransformace - základní charakteristika procesů. Příklady využití biotransformací v biotechnologiích.

9. Vybrané sekundární metabolity mikroorganismů  – antibiotika. Charakteristika, klasifikace, produkční organismy, technologické procesy. Současný stav produkce ve světě, výzkum a vývoj.

10. Vybrané sekundární metabolity rostlin - alkaloidy. Obecné vlastnosti, taxonomický výskyt.  Produkční organismy, technologie.

11. Vybrané metabolity rostlin - růstové hormony a regulátory.

12. Vybrané sekundární metabolity – vitaminy - charakteristika, produkční organismy, technologické procesy. Aromatické sloučeniny. 

13. Využití GMO v biotechnologiích - stručný přehled

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikální a spotřební chemie (ÚFSCH)

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Průběžná práce v semestru - krátké prezentace studentů mohou být součástí výsledného hodnocení. Zkouška probíhá ústní formou, student si volí kombinaci 3 otázek pokrývajících celou problematiku a musí prokázat komplexní znalosti v souvislostech. Úspěšné splnění je podmíněno alespoň uspokojivou odpovědí na každou z otázek. Hodnocení odpovídá systému ECTS.
Přednášky nejsou povinné, ale doporučují se.

Učební cíle

Cílem předmětu je uvést přehled hlavních typů přírodních látek vyráběnými klasickými biotechnologickými procesy (antibiotika, alkaloidy apod.) i s přírodních látek, které jsou připravovány rekombinantními technologiemi. Součástí předmetu je přehled metabolických drah produkce významných přírodních látek a též biologické účinky těchto látek.
Studenti se seznámí ve zkrácené formě s hlavními typy přírodních látek vyráběnými klasickými biotechnologickými procesy (antibiotika, alkaloidy apod.) i s přírodními látkami, které jsou připravovány rekombinantními technologiemi. V obecné části je pozornost věnována především metabolickým drahám vedoucím k produkci hlavních skupin přírodních látek, poté se probírají jednotlivé typy přírodních látek produkovaných biotechnologicky, jejich indikace a funkce v organismu a v patologii.

Základní literatura

Kadlec M., Melzoch K., Voldřich M.: Procesy a zařízení v potravinářství a biotechnologiích. VŠCHT Praha, 2013 (CS)
Márová I.: Biotechnologie přírodních látek. E-learningový kurz s videokomentáři; https://moodle.vutbr.cz/course/view.php?id=223021 (CS)

Doporučená literatura

D:Rehm,H.-J.,Reed G.: Biotechnology, 12 Vols., 2nd Ed, Wiley, Weinheim, 2008
Dubey R.S.: A Textbook of Biotechnology. S. Chand and Co., 4th Edition, 2014 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NPCP_CHMA magisterský navazující

    specializace CHBL , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program NPCP_CHPL magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program NKCP_CHPL magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

Osnova

Předmět je věnován přehlednému seznámení studentů s dynamicky se rozvíjející mezioborovou problematikou zahrnující znalosti chemického, farmaceutického a biotechnologického směru. Studenti se seznámí ve zkrácené formě s hlavními typy přírodních látek vyráběnými klasickými biotechnologickými procesy (antibiotika, alkaloidy apod.) i s přírodními látkami, které jsou připravovány rekombinantními technologiemi (enzymy). V obecné části je pozornost věnována především metabolickým drahám vedoucím k produkci hlavních skupin přírodních látek, poté se probírají jednotlivé typy přírodních látek produkovaných biotechnologicky, jejich indikace a funkce v organismu. Z hlavních skupin přírodních látek jsou podrobněji diskutovány polyscharidy, enzymy, vitaminy, antibiotika, alkaloidy, terpenoidy a fenolické látky.

Osnova dle týdenního členění výuky:

1. Definice přírodních látek a produktů . Přehled hlavních skupin biotechnologicky významných přírodních látek. Souvislost mezi strukturou a metabolicko produkcí.
2. Přehled hlavních metabolických drah primárního i sekundárního metabolismu. Principy účinku biologicky aktivních látek, cíle biologické aktivity na molekulární, buněčné a orgánové úrovni.
3. Biotechnologická produkce primárních a sekundárních metabolitů. Vývoj biologického činitele procesu - fyziologická adaptace, genová modifikace, transformace vyšších organismů
4. Polysacharidy: vláknina, gumy, slizy, pektiny. Deriváty cukrů. Rostliny a mikroorganismy produkující polysacharidy s významným biologickým účinkem, biotechnologická produkce.
5. Specificky aktivní proteiny a enzymy. Biotechnologická produkce enzymů, využití enzymů v biotechnologiích. Lektiny, intensivně sladké proteiny. Přírodní látky odvozené od aminokyselin.
6. Biotransformace - základní charakteristika procesů. Příklady využití biotransformací v biotechnologiích.
7. Antibiotika - charakteristika, produkční organismy, technologické procesy. Současný stav produkce ve světě, výzkum a vývoj
8. Cytostatika a kancerostatika - charakteristika, produkční organismy, technologické procesy
9. Alkaloidy. Obecné vlastnosti, taxonomický výskyt, protoalkaloidy. Alkaloidy ovlivňující signální funkci acetylcholinu. Produkční organismy, technologie. Drogy a jejich účinky, legislativa.
10. Vitamíny - charakteristika, produkční organismy, technologické procesy
11. Fenolické látky. Obecné vlastnosti. Jednoduché fenoly, fenolické kyseliny a jejich estery, kumariny. Flavonoidy a lignany. Fytoestrogeny. Třísloviny. Chinony. Orcinoly a floroglucinoly.
12. Terpenoidy. Monoterpeny a esenciální oleje. Toxické diterpeny. Triterpenoidy, steroidy a karotenoidy.
13. Základy práce s rostlinnými a živočišnými buněčnými a tkáňovými kulturami.

Konzultace v kombinovaném studiu

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.