Junior Mendel Forum
2
Mendelova interaktivní škola genetiky
8.–12. června 2015
Brno
Tribun EU
2015
3Junior Mendel Forum je součástí projektu Mendelova interak-tivní škola genetiky: CZ.1.07/2.3.00/45.0037. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpoč-tem České republiky.
Organizace Junior Mendel Forum, návrh témat, edice sborníku
PhDr. Anna Matalová
Prof. RNDr. Eva Matalová, Ph.D.
www.mendel-brno.cz
This edition © Tribun EU, 2015
ISBN 978-80-263-0956-7
4
Obsah
Program
Geny a buňky – od proliferace po apoptózu
Prof. RNDr. Jana Šmardová, CSc.
Geny ve zdraví a nemoci – prenatální diagnostika
MUDr. Radan Doubek
Proč a jak vznikají nádory – veterinární diagnostika
Prof. MVDr. Jaroslav Doubek, CSc.
Co prozradí krev – humánní diagnostika
RNDr. Lenka Zdražilová Dubská, Ph.D.
Život, smrt a nesmrtelnost buněk – příběhy rakoviny
Prof. RNDr. Jan Šmarda, CSc.
Junior Mendel Forum v Centru Mendelianum
Mgr. Bc. Eva Janečková
Motivační výstavy v Centru Mendelianum
Anna Matalová
Anna Matalová
5Program
8. 6. 2015, pondělí
13–15 h
Geny a buňky – od proliferace po apoptózu
(Gymnázium Tišnov) – diskusní program (workshop)
Prof. RNDr. Jana Šmardová, CSc. (Lékařská fakulta MU Brno)
9. 6. 2015, úterý
10–12 h
Jak fungují geny
(Centrum Mendelianum) – interaktivní program v laboratořích
Mgr. Bc. Eva Janečková (Ústav živočišné fyziologie a genetiky, AV ČR, v. v. i.)
Geny ve zdraví a nemoci – prenatální diagnostika
(Gymnázium BIGY) – diskusní program (workshop)
MUDr. Radan Doubek (Gynekologicko-porodnické oddělení, Nemocnice Znojmo)
10. 6. 2015, středa
10–12 h
Genetika hrou
(Centrum Mendelianum) – interaktivní program pro začátečníky i pokročilé
Mgr. Bc. Eva Janečková (Ústav živočišné fyziologie a genetiky, AV ČR, v. v. i.)
6Proč a jak vznikají nádory – veterinární diagnostika
(SŠ Boskovice) – diskusní program (workshop)
Prof. MVDr. Jaroslav Doubek, CSc. (Fakulta veterinárního lékařství VFU Brno)
15–17 h
Genetika z očí do očí
(Centrum Mendelianum) – nová výstava připravená ve spolupráci se studenty, soutěž, interaktivní program
11. 6. 2015, čtvrtek
10–12 h
Jak fungují buňky
(Centrum Mendelianum) – interaktivní program v laboratořích
Mgr. Bc. Eva Janečková (Ústav živočišné fyziologie a genetiky, AV ČR, v. v. i.)
Co prozradí krev – humánní diagnostika
(Gymnázium Kpt. Jaroše) – diskusní program (workshop)
RNDr. Lenka Zdražilová Dubská, Ph.D. (Oddělení laboratorní medicíny, MOÚ Brno)
12. 6. 2015, pátek
10–12 h
Život, smrt a nesmrtelnost buněk – příběhy rakoviny
(SPŠCH Brno) – diskusní program (workshop)
Prof. RNDr. Jan Šmarda, CSc. (Přírodovědecká fakulta MU Brno)
715–17 h
Mendelovo brněnské vědecké kolegium
(Centrum Mendelianum) – nová motivační výstava
Geny a buňky – od proliferace po apoptózu
Prof. RNDr. Jana Šmardová, CSc. (Lékařská fakulta MU Brno)
8
Test znalostí
1. Zopakujte si klíčové pojmy: kancerogeneze; nádorová (onkogenní) transformace; buněčná diferenciace; signální dráha; onkogeny a nádorové supresory; buněčné dělení a bod restrikce; apoptóza; telomery a telomeráza; nádorová angiogeneze; metastázování; genetická nestabilita.
2. Rozdělte proteiny, které se účastní regulace bodu restrikce, na onkogeny a nádorové supresory.
3. Zopakujte si klíčové pojmy: lymfocyty; protilátky – imuno-globuliny; chromozomové translokace; V(D)J rekombinace a somatické hypermutace; zárodečné centrum.
4. Které klíčové procesy, jež jsou součástí zrání B lymfocytů, probíhají v zárodečném centru? Jak to souvisí s vývojem lymfomů?
14Geny ve zdraví a nemoci – prenatální diagnostika
MUDr. Radan Doubek (Gynekologicko-porodnické oddělení, Nemocnice Znojmo)
Prenatální diagnostika
Ultrazvuk
Výsledný obraz: 2D, 3D, 4D (v čase)
I. screening – prvotrimestrální: 11.–13+6. týden.
Datace gravidity – určení termínu CRL (temeno-kostrč 8–10. t.), vitalita.
II. screening – druhotrimestrální: 20.–22. týden.
III. screening – třetí trimestr: 30.–32. t. g.
17I. screening
Známky VVV (vrozených vývojových vad):
– přímé,
– nepřímé (šíjové projasnění NT, nosní kost NB…).
II. screening
Počet plodů.
Biometrie plodu (symetričnost).
Vitalita plodu (ASP, pohyby).
VVV plodu:
– přímé,
– nepřímé (postavení prstů, uložení uší…).
80% záchytnost.
Superkonziliární vyšetření: 90% záchytnost.
ECHO srdce plodu (kardiolog): dle dostupnosti všem nebo výběrově.
Placenta – lokalizace, vzhled, množství plodové vody.
18
II. screening, ultrazvuk
III. screening
Počet plodů. Biometrie plodu (symetričnost).
Vitalita plodu (ASP, pohyby). Poloha plodu, postavení.
VVV plodu.
Placenta – lokalizace, vzhled, množství plodové vody.
Biometrie. Bioparametry (II.–III. trimestr).
BPD + HC + AC + FL: hmotnostní odhad (hlavička, břicho,
stehenní kost): gestační stáří.
Symetričnost – proporcionalita (růstová retardace).
Obvod hlavy, délka femuru
19Screening chromozomálních aberací
Prvotrimestrální kombinovaný (kontingenční) test
Druhotrimestrální test – triple test
Invazivní prenatální diagnostika
Vyšetření karyotypu (chromozomální výbavy):
Amniocentéza
Biopsie choriových klků (odběr z placentární tkáně)
Kordocentéza (odběr krve z pupečníku)
Proč a jak vznikají nádory – veterinární diagnostika
Prof. MVDr. Jaroslav Doubek, CSc. (Fakulta veterinárního lékařství VFU Brno)
24
Test znalostí
1. Nádory, které rostou omezeně a nešíří se do dalších míst, se označují jako:
2. Šíření nádorových buněk z místa vzniku do dalších tkání se označuje jako:
3. Specifické látky produkované nádory, které se dostávají do tělních tekutin, kde je lze stanovit, se označují jako:
4. Stav, kdy dochází ke zmnožení buněk a tkání, ale nejedná se o nádor, se označuje jako:
5. Nejvíce nádorů u psů se týká:
6. Hayflickův limit se týká:
7. Gen, jehož produkt (protein) se podílí na buněčném dělení a má souvislost s nádorovými změnami, se označuje jako:
8. Tvorba nových cév pro zajištění živin při růstu nádoru se označuje jako:
9. Zahnízdění buněk uvolněných z původního nádoru v dalších tkáních se označuje jako:
Co prozradí krev – humánní diagnostika
RNDr. Lenka Zdražilová Dubská, Ph.D. (Oddělení laboratorní medicíny, MOÚ Brno)
34
Hematologie
je vědní obor, který se zabývá studiem:
– krve a jejích složek, a to především studiem morfologie, kvantity a funkce krevních elementů a krevního srážení,
Krev
je viskózní kapalina, která se skládá z tekuté složky – plazmy a krevních elementů.
Plazma: je tvořena z 90 % vodou, asi 9 % tvoří organické látky (plazmatické bílkoviny, enzymy, hormony, glukóza atd.) a 1% anorganické soli.
Krevní elementy: červené krvinky (erytrocyty), bílé krvinky (leukocyty), krevní destičky (trombocyt)
Krevní obraz (KO)
je základní vyšetření krve, které nám poskytuje kvantitativní informace o krevních buňkách červené a bílé řady a krevních destičkách.
Parametry krevního obrazu:
Erytrocyty (RBC, ery):
♀ 4,0–5,2 × 1012/l,
♂ 4,5–5,9 × 1012/l.
Hemoglobin (HBG, hb):
♂ 135–175 g/l,
♀ 120–160 g/l,
Hematokrit (HCT, ht):
♂ 0,41–0,53,
♀ 0,36–0,46,
36Trombocyty (PLT):
♂ 140–336 × 109/l,
♀ 154–386 × 109/l,
Leukocyty (WBC, leu):
Diferenciální rozpočet leukocytů
Základní subpopulace bílých krvinek:
Výsledkový list
Praktický úkol
Roztřiďte obrázky bílých krvinek na:
Spočtěte a zapište finální výsledek.
38Biochemická analýza
Praktický úkol
Určení krevní skupiny z ID karty.
40Život, smrt a nesmrtelnost buněk – příběhy rakoviny
Prof. RNDr. Jan Šmarda, CSc. (Přírodovědecká fakulta, MU Brno)
41
Junior Mendel Forum v Centru Mendelianum
Mgr. Bc. Eva Janečková (Ústav živočišné fyziologie a genetiky, AV ČR, v.v.i.)
Junior Mendel Forum v Centru Mendelianum je zaměřeno na tři témata: jak fungují geny, jak fungují buňky a genetika hrou.
Cílem je interaktivní seznámení s mikrosvětem našeho organismu na úrovni molekul, chromozomů, buněk a tkání a představení těchto témat populárně-vědeckou formou.
Program je určen pro malé skupiny studentů, protože je kladen důraz na individuální přístup a hands-on experience, kdy se každý účastník stává badatelem.
Témata zahrnují tyto segmenty:
Jak fungují geny:
Jak fungují buňky:
Genetika hrou:
Motivační výstavy v Centru Mendelianum
Anna Matalová
V letošním roce uplynulo 150 let od Mendelovy dnes světoznámé přednášky o hybridech hrachu v Brně, od které se začíná psát historie genetiky.
Jak vidíme Mendela dnes
Johann Mendel byl jediným synem sedláka Antona Mendela a jeho ženy Rosiny, který měl podle tradice převzít po svém otci zemědělskou usedlost. Již na vesnické škole v rodných Hynčicích byl Mendel dobrým studentem, takže ho učitelé vyslali na další studia do krajské hlavní školy v Lipníku, odkud zamířil na gymnázium do Opavy. V Opavě získal osvědčení pro soukromé učitele pro doučování slabších spolužáků. Pedagogický talent zdědil zřejmě po svém strýci z matčiny strany, který vyučoval jako dobrovolník děti v Hynčicích v době, kdy tam ještě nebyla škola. Na gymnáziu se u Mendela projevila psychosomatická porucha, která mu později ve vypjatých situacích několikrát zkomplikovala život. Během svých univerzitních studií na Filozofickém studijním ústavu v Olomouci nenašel uplatnění pro soukromé doučování. Jeho organismus neunesl finanční zátěž, kterou jeho rodina vyřešila převodem statku na Mendelovu starší sestru Veroniku a finančním vyrovnáním Johannovi a jeho mladší sestře Terezii, která finančně podpořila bratra částí svého věna, aby mohl svá studia dokončit.
Východiskem z finančně neutěšených poměrů se pro Mendela jevil vstup do kláštera. V jedenadvaceti letech Mendel přišel do kláštera augustiniánů na Starém Brně. Po studiu teologie byl vysvěcen na kněze.
52Pastorační službu nezvládal a ze zdravotních důvodů jí byl zproštěn. Mendel stále směřoval ke svému vysněnému povolání učitele a toužil se živit vlastní prací.
Jeho suplentura na znojemském gymnáziu a na technickém učilišti v Brně ho ve správnosti jeho volby utvrdila. Pochvalné uznání mu otevřelo možnost výuky přírodovědy a fyziky na nově vznikající státní vyšší reálce v Brně. Na této škole vyučovali někteří pokrokoví vysokoškolští profesoři, kteří byli za své postoje v turbulentním roce 1848 nuceni rezignovat na své univerzitní kariéry. Představy o svobodě vyjádřil i Mendel a později jako opat volil Liberální stranu. Se svou opatskou funkcí se složitě sžíval, připadala mu cizí, ale zvládnutelná, což se nakonec nepotvrdilo. Jako opat se musel vzdát svého výzkumu i výuky.
Jeho věhlas pramení z jeho činnosti v Hospodářské společnosti, tehdy označované jako moravská vědecká akademie, kde získal inspiraci ke svým pokusům o hybridy rostlin. Po dvouleté přípravě následovalo osm let intenzivního výzkumu, diagnostiky a vyhodnocování. Mendel musel překonat skutečnost, že v jeho době se vědělo málo o buněčném jádře a oplození. Do objevu struktury DNA zbývalo 100 let.
V roce 1865 zveřejnil Mendel výsledky svých experimentů s hrachem formou přednášky pro Přírodozkumný spolek (dceřiná společnost Hospodářské společnosti). O rok později vyšla jeho práce v časopise Přírodozkumného spolku. „Pokusy s hybridy rostlin“ se staly základem vědního oboru genetika a výsledky Mendelova výzkumu jsou platné dodnes.
Kromě předchozího výčtu aktivit a funkcí byl Mendel také včelařem, sadařem, organizátorem řady výstav (např. květin) nebo recenzentem. Své výsledky pokusů s hrachem se navíc snažil prokázat u dalších rostlin, počet rodů, kterými se nějak zabýval, čítá desítky.
53Pokud chcete vědět více, navštivte Centrum Mendelianum Moravského zemského muzea, kde pro vás Mendelova interaktivní škola genetiky připravila vzdělávací výstavy. Provedou vás tím, kdo Mendel byl a co vlastně objevil. Současně vstoupíte do autentických prostor, kde se Mendelova vědecká společnost scházela a kde Mendel našel inspiraci pro svoji odbornou práci. Dnešní Moravské zemské muzeum je přímým pokračovatelem muzea Hospodářské společnosti, a navíc první muzeum na světě, které do svého výzkumného programu zařadilo genetiku.
Mendelianum, otevřené jako památník a muzeum J. G. Mendela, letos slaví 50 let kontinuální činnosti v oblasti výzkumu, rozvoje a propagace Mendelova vědeckého a kulturního odkazu. J. G. Mendel byl mnohostrannou osobností, světového uznání ale získal jako vědec. Mendelova odborná činnost je spojena s tehdejší Společností pro podporu orby, přírodních věd a vlastivědy (zkráceně Hospodářská společnost). Tato společnost je nazývána moravskou vědeckou akademií 19. století. Mendel byl dlouholetým členem Hospodářské společnosti a také jejím funkcionářem. Důležitá je skutečnost, že Hospodářská společnost je mateřskou organizací Přírodozkumného spolku, který vznikl v roce 1861. O čtyři roky později přednesl Mendel na dvou z jeho měsíčních zasedání výsledky své práce, které se staly základem genetiky.
54Mendel použil na svou dobu zcela unikátní vědecké přístupy, které jsou srovnatelné s dnešními. Byl v aktivním kontaktu s celou řadou známých i méně známých osobností.
Pojďme si představit alespoň desatero z těch, které bychom mohli zařadit do Mendelova vědeckého kolegia.
Pavel Olexík
Ředitel nemocnice u sv. Anny, který přivedl Mendela do Hospodářské společnosti. Olexík také získal Mendela pro meteorologická měření, která Mendel průkopnicky vyhodnocoval statistickými metodami.
František Diebl
Kustod Františkova (dnes Moravského zemského) muzea, od kterého Mendel získal důležitou kvalifikaci pro přijetí do Hospodářské společnosti. Diebl vyučoval zemědělství na brněnském Filozofickém studijním ústavu a Mendel u něj skládal zkoušky.
Jan Tvrdý
Významný šlechtitel rostlin, zejména verben a fuchsií, člen Ovocnářskovinařské a zahradnické sekce Hospodářské společnosti. Nové odrůdy zveřejňoval v zahraničních specializovaných časopisech. Jednu z nových fuchsií nazval na počest svého kolegy prelát Mendel.
František Molisch
Významný brněnský zahradník, kterého Mendel navštěvoval v jeho zahradě na Nových sadech. Molische a Mendela pojil především zájem o šlechtění ovocných stromů a révy vinné. Mendel nabízel ovocné stromky na výstavách Hospodářské společnosti a ročně údajně pěstoval až 500 semenáčků peckovic.
55Alexander Zawadski
Fyzik a botanik, který vedl nově založený Přírodozkumný spolek. Jeho členové byli především vzdělanci, bez ohledu na společenské postavení. Na rozdíl od mateřské Hospodářské společnosti byl výzkum spolku méně zaměřen na hospodářské účely.
Matouš Klácel
S Mendelem se seznámil v augustiniánském klášteře a společně působili v Přírodozkumném spolku a liberálních kruzích. Po emigraci do USA vzpomínal Klácel na Mendela jako na svého „svobodomyslného přítele“. Klácel byl velkým propagátorem darwinismu.
Karel Theimer
Botanik a člen výboru Přírodozkumného spolku, který předsedal Mendelově přednášce v roce 1865.
Gustav Niessl
Profesor, který se zasloužil o vydání Mendelovy práce tiskem (v roce 1866 v časopise Přírodozkumného spolku). Jinak by se o Mendelově objevu ve světě stěží vědělo.
Alexander Makowský
Studoval vznik hybridů podobně jako Mendel. Za zmínku stojí, že měl přednášku o darwinismu na zasedání Přírodozkumného spolku, která předcházela Mendelově přednášce.
Johann Nave
Mendelův přítel ze studií ve Vídni. Odborně se zabýval oplozením u řas.
56Mendelova interaktivní škola genetiky zpracovala v rámci svých motivačních výstav také téma Mendelovo brněnské vědecké kolegium. Přijďte se na výstavu instalovanou v návštěvnickém centru Mendelianum podívat a dozvědět se více!
57
Mendelova interaktivní škola
Pro popularizaci a šíření výsledků VaV je ideální provázanost aspektů vědce, učitele a studenta a jejich interakce, vědec by měl svoji problematiku nejenom důkladně znát, ale také ji dokázat vysvětlit na různých úrovních a měl by mít neustálý zájem o sebevzdělávání.
Mendel v rámci své mnohostranné činnosti působil jako učitel, svou školu však nikdy nezaložil. Zřejmě také proto, že uznání své práce se během svého života nedočkal.
Současná Mendelova škola využívá motivačního aspektu JGM a jeho odkazu pro splnění celkové koncepce založené na několika hlavních směrech projektu Mendelovy interaktivní školy genetiky (CZ.1.07/2.3.00/45.0037).
Mendelova mobilní škola (MMŠ)
Mendelova mobilní škola nabízí cestu vědy ke studentům. Mendelova mobilní škola představuje unikátní projekt pěti mobilních laboratoří, které umožní vstup vědy a výzkumu do středních škol, ve kterých se většinou formuje zájem o VaV. Mobilní laboratoře v roce 2014/2015 nabízejí cyklus na téma „Jak funguje…“, který zahrnuje:
Mendelova vědecko-výzkumná škola (MVŠ)
Mendelova vědecko-výzkumná škola zve studenty k zapojení přímo do vědecké činnosti. Mendelova vědecko-výzkumná škola je již fungujícím projektem založeným na hands-on experience studentů přímo na pracovištích vědy a výzkumu. Aktivity jsou realizovány pod hlavičkou Věda v akci.
58V jarním semestru je k výročí Dne DNA nabízen cyklus Odpoledne s DNA, v podzimním u příležitosti udělování Nobelových cen cyklus Nobelovská výročí.
Mendelova popularizační škola (MPŠ)
Mendelova popularizační škola se zaměřuje na diskusní fóra pro experty, učitele, studenty i širokou veřejnost. Organizuje každoroční cyklus populárně-vědeckých konferencí Mendel Forum a připravuje motivační výstavy. Součástí aktivit jsou diskuse u kulatého stolu s našimi i zahraničními experty a studenty. V roce 2014/2015 je tato činnost rozšířena o Junior Mendel Forum.
Mendelova letní škola (MLŠ)
Mendelova letní škola je novinkou, která umožňuje zábavné vzdělávání i během prázdnin s využitím zázemí Mendelova rodného domu a návštěvnického centra Mendelianum – atraktivní svět genetiky. Využívá také laboratorního vybavení MMŠ, které není SŠ přes prázdniny využíváno, a je tak nabídnuto dalším zájemcům.
Mendelova škola World Wide + Web (MWŠ)
Mendelova interaktivní škola v Centru Mendelianum
Muzejní 1, Brno – střed
Brněnská pracoviště Centra Mendelianum pod záštitou Akademie věd ČR
61
Organizace Junior Mendel Forum
PhDr. Anna Matalová
Prof. RNDr. Eva Matalová, Ph.D.
www.mendel-brno.cz
JUNIOR MENDEL FORUM 2015
PhDr. Anna Matalová
Prof. RNDr. Eva Matalová, Ph.D.
Vydal a vytiskl Tribun EU s. r. o. (knihovnicka.cz)
Cejl 892/32, 602 00 Brno
V Tribunu EU vydání první
Brno 2015
ISBN 978-80-263-0956-7