Добре дошли в ПОП 10: Интегрирана екологична омика – мониторинг на екологични проби и ниши!
Накратко
ПОП10 е предназначена за:
- Академичен състав (преподаватели, ментори, научни ръководители); ЕКР 8
Резюме
Екологичната протеомика е област на приложение на протеомиката, изучаваща ефектите на околната средата върху растежа върху развитието на организмите при естествени, неконтролирани състояния. Този клон на протеомиката допринася за идентифициране и количествено определяне на протеините, експресирани в клетката, откриване на механизмите на основните клетъчни процеси и изясняване на явления като синтрофия, генетичен обмен и комуникация между клетките на молекулярно ниво. Екологичната протеомика изследва консорциумите, доминирани от микроорганизми, и аранжира диференциални модели на производство и експресия на протеини, които отразяват физиологичните реакции на промените в околната среда (в норма и под стрес). Тя се занимава с лабораторни проучвания на моделни микроорганизми, важни за околната среда и изследва естествените микробни съобщества, анализирайки техния колективен протеом (метапротеомика). Екологичната протеомика има разнообразни области на изследване и приложения (например, метаболитно инженерство, микробна екология, толерантност към екологичен стрес и др.) поради прилагането на методологични и технически иновации (например, 2D PAGE, LC, ICAT, MS, фагов дисплей, биоинформатика. и др.), които позволяват идентифициране на протеини и охарактеризиране на тяхната структура.
мРНК на околната среда (транскриптомика на околната среда) извлича транскриптоми на микробни консорциуми, за които липсва информация за видовете гени, експресирани на ниво съобщество. Тя свързва генетичния потенциал на микроорганизмите с тяхната биогеохимична активност. Визията за използване на този подход за различни приложения в науката за околната среда на молекулярно ниво обаче, е възпрепятствана от техническите трудности при работа с мРНК, като липса на механизъм за полиаденилиране, много кратък полуживот на мРНК и липса на изобилие на молекули мРНК в общия РНК фонд на микробната клетка, което води до слаби сигнали за откриване. Разработени са протоколи за преодоляване на тези трудности и за улесняване на анализите на частични транскриптоми на околната среда. Сред обещаващите изследвания могат да се изброят извличането на специфични за съобществото последователности на функционални гени, които са от съществено значение за количествените екологични проучвания; генерирането на нови хипотези за известни микробни процеси или оценката (с помощта на геномиката на околната среда) на генетичния потенциал и моделите на активност на естествените микробни съобщества.
Екологичната биотехнология е прилагането на принципите и техниките на биотехнологията за изучаване и управление на природната среда. Тя включва използването на микроорганизми и други биологични агенти за изпълнение на полезни за околната среда задачи, като почистване на замърсени места, подобряване на състоянието на почвата и намаляване на емисиите на парникови газове. Примери за приложения на биотехнологиите в областта на околната среда включват използването на бактерии за разграждане на замърсителите във водата и почвата, използването на водорасли за абсорбиране на излишните хранителни вещества от отпадъчните води и използването на гъби за разграждане на органичните вещества в депата за отпадъци. Екологичнат биотехнология има потенциал да допринесе за намирането на устойчиви решения на проблемите на околната среда и е област на активни научни изследвания и разработки. Базата данни за околната среда осигурява достъп до международна научна литература, свързана с всички аспекти на качеството на околната среда, мониторинга, управлението на ресурсите и опазването им. Биоинформатиката е от съществено значение за разбирането на екологичните процеси, управлението на данните и разработването на инструменти за справяне с глобалните предизвикателства на замърсяването на околната среда.
Съвременната защита на околната среда акцентира върху това как молекулярните и „омикс“ технологиите могат да се използват за определяне на естеството, поведението и функциите на микробните общности, присъстващи в екосистемите, за да се ограничи и премахне замърсяването. „Омикс“ технологиите в областта на околната среда имат за цел да разберат по-добре метаболитните процеси на широк кръг организми и/или сложни микробни собщества, за да подобрят връзките между фенотип и генотип, като по този начин предоставят нов поглед върху ключовите молекули и процеси, отговорни за адаптацията на организмите в отговор на промените в околната среда. Напредъкът в новите омикс подходи (метагеномика, метатранскриптомика, метапротеомика, метаболомика и флуксомика) и приложният мултиомикс подход доведоха до получаване на безценна информация за микробните съобщества и до съществени биотехнологични приложения – от биоремедиация на замърсители до дизайн на иновативни биосензори, скрининг за нови катализатори или биологично производство на материали и продукти. Напредъкът в „омикс“ технологиите ще ни позволи да изследваме и характеризираме нови среди и процеси, за да разработим и оптимизираме нови биотехнологични приложения.
Образователни цели
Целта на тази ПОП е да представи знания за:
- Основните характеристики на протеомиката и екологичната протеомика
- Основните категории в екологичната протеомика и съответните им методологически и технически иновации
- Предизвикателствата, ограниченията и перспективите за приложение на екологичната протеомика
- Основните характеристики на протеомиката и екологичната протеомика
- Основните категории в екологичната протеомика и съответните им методологически и технически иновации
- Предизвикателствата, ограниченията и перспективите за приложение на екологичната протеомика
- Биоинформатични методи и софтуерни инструменти за разбиране на биологични данни
- Наукатаза данните – бази данни за околната среда, които осигуряват достъп до богата информация, свързана с науката за околната среда
- Наукатаза околната среда – област, която изучава околната среда и решава екологични проблеми
- Предизвикателства и перспективи на биоинформатиката в областта на околната среда
- Мултиомиксния холистичен подход в екологичните изследвания чрез използване на омикс технологии
- Омикс техниките и подходите за биотехнологични приложения: биоразграждане, биоремедиация, устойчиво земеделие, намаляване/смекчаване на екологичните щети
- Перспективите и предизвикателствата пред биотехнологичното приложение на омикс техниките
Очаквани резултати от ученето
При завършване на този модул обучаващите се ще могат да:
- Описват омикс подходите в екологичните изследвания
- Представят ролята на цялостния мултиомикс подход за биоремедиация и опазване на околната среда
- Разкриват потенциала на мултиомикс техниките и подходите за биотехнологични приложения в контекста на околната среда
- Представят мултимикс решения за разработване на биотехнологии за намаляване на замърсяването с нефт и смекчаване на екологичните щети
- Определят основните перспективи и предизвикателства при прилагането на омикс техники за биотехнологични приложения в контекста на околната среда
- Описват принципите напротеомиката/екологичната протеомика
- Прилагат протеомни проучвания за оценка на протеиновото разнообразие на екосистемите и общностите
- Определят основните категории изследвания на екологичната протеомика
- Обясняват прилагането на екологичната протеомика за метаболитно инженерство, проучвания в микробна екология и оценка на толерантността към екологичен стрес
- Посочват предизвикателствата, ограниченията и перспективите на екологичната протеомика
- Описват принципите и ключовите аспекти на биоинформатиката в областта на околната среда и нейните методи и софтуерни инструменти.
- Използват различни бази данни за околната среда, които обхващат всички аспекти на човешкото въздействие върху околната среда.
- Определят основните категории на науката за околната среда
- Разясняват приложението на биоинформатиката в областта на околната среда
- Определят предизвикателствата, ограниченията и перспективите на биоинформатиката за околната среда
- Описват принципите напротеомиката/екологичната протеомика
- Прилагат протеомни проучвания за оценка на протеиновото разнообразие на екосистемите и общностите
- Определят основните категории изследвания на екологичната протеомика
- Обясняват прилагането на екологичната протеомика за метаболитно инженерство, проучвания в микробна екология и оценка на толерантността към екологичен стрес
- Посочват предизвикателствата, ограниченията и перспективите на екологичната протеомика
Структура
Тази ПОП съдържа 2 Единици от резултати от ученето (ЕРУ) (ЕРУ 9 и ЕРУ 10)
- ЕРУ 9:
- Модул 3 Усъвършенствана екологична протеомика
- Модул 7 Микробни генни транскрипти в проби от околната среда
- ЕРУ 10
-
Модул 6 Екологични бази от данни и биоинформатика
- Модул 11 Омикс технологии за биотехнологични приложения
-
Обучително съдържание
Достъп до учебното съдържание за ПОП10 тук!
>> Усъвършенствана екологична протеомика
>> Микробни генни транскрипти в проби от околната среда
>> Екологични бази от данни и биоинформатика
>> Омикс технологии за биотехнологични приложения
Оценка на знанията
Проверете знанията си!
ECTК Кредитни точки & Сертификат
Получете своя сертификат!
