Biochemie a biotechnologie řas

Sylabus

1.      Úvod - využití komerčně pěstovaných řas, systémy produkující řasy, kultivační média, biologické principy velkoplošné kultivace, výběr kmenů, růstová kinetika, odhad řasové biomasy.  Velkoplošné kultivace mikrořas - uzavřené tubulární systémy, bioreaktory a fermentory, kultivační nádrže a jejich typy, evaporace, míchání, přísun CO2, vliv pH, kontaminace, sklízení, sušení, výtěžek.

2.      Marikultury - kultivace makrořas (seaweed industry) - agarofyty, karagenofyty, alginofyty; metody sběru přírodních populací, kultivace. Agar, karagen, alginát - chemická struktura, výroba, využití. Makrořasy jako potravina (např. Porphyra, Ulva, Laminaria, Saccharina). Další využití makrořas.

3.      Fotosyntéza - zopakování základních procesů, zvláštnosti u různých skupin sinic a řas, fotosyntetické pigmenty, fotorespirace, chlororespirace, mechanismy zvyšování koncentrace dostupného CO2, fluorescence chlorofylu a její využití pro studium fotosyntetické aktivity.

4.      Praktická část: I. část - výroba alginátu (alginát sodný a alginát vápenatý, imobilizace řasových buněk do alginátu); II. část soutěž o nejlepší jídlo (nápoj) z makrořas, prezentace přinesených pokrmů, hodnocení porotou (tvořenou všemi přítomnými).

5.      Transport, fixace a asimilace dusíkatých látek - příjem N látek, transport a redukce nitrátů, fixace atmosférického dusíku u některých sinic, fotoprodukce dusíkatých látek, N2 fixující sinice jako biohnojiva rýžových polí; polysacharidy - polysacharidy buněčné stěny, zásobní polysacharidy; polyhydroxyalkanoáty, degradovatelné plasty.

6.      Lipidy a mastné kyseliny (PUFAs) z řas. Biopaliva - řasy jako obnovitelný zdroj energie, produkce vodíku a metanu, algenany.

7.      Biotechnologicky významné mikroorganismy: Botryococcus, Dunaliella, Haematococcus, Arthrospira (Spirulina), Porphyridium, Nostoc, Chlorella, produkce mikrořas pro akvakultury (např. Nannochloropsis) - morfologie, biologicky aktivní látky a jejich (potencionální) využití, velkoplošné kultivace, produkty z řas, výživná hodnota, stravitelnost, toxikologické studie.

8.      Prezentace článků.

9.      Toxiny sinic a řas: alkaloidní neurotoxiny sinic, alkaloidní hepatotoxiny sinic, peptidické hepatotoxiny sinic, paralytic shellfish poisoning (PSP), diarrhetic shellfish poisoning (DSP), neurotoxic shellfish poisoning (NSP), amnestic shellfish poisons, Ciguatera (CSP), fylogeneze obrněnek a produkce toxinů, toxiny makrořas.

10.  Chemická obrana řas ve vztahu k predaci a kompetici, invazní potenciál chemicky bránících se tropických makrořas, chemická komunikace, sexuální hormony řas, živiny jako chemoatraktanty, ovlivnění morfogeneze, thallusin produkovaný bakteriemi

11.  Chemická obrana temperátních a polárních řas, dimethylsulfopropionát, obranné strategie zahrnující bromidy (bromoform)

12.  Hormony, bioluminiscence u obrněnek

Anotace

Základní metabolické procesy a jejich specifičnost u sinic a řas, metabolické produkty a jejich využití, kultivace sinic a řas v laboratorních podmínkách a velkoplošné kultivace, bioremedice a environmentální biotechnologie.