Добре дошли в ПОП 2: Екологични геномика и протеомика – водни местообитания
Накратко
ПОП2 е предназначена за:
Резюме
Напредъкът на ДНК-базираните подходи за генериране и интерпретиране на геномни данни обхваща, наред с другото, изучаването на геномите в мащаба на околната среда, като се използва ДНК на околната среда (еДНК). еДНК е генетичен материал от ядрен и митохондриален произход, освободен от организъм в околната среда. Тя се получава директно от проби от околната среда (сухоземни или водни), без да е необходимо наличието на биоматериал и се използва като ефективен, лесен за манипулиране и стандартизиран, неинвазивен подход за вземане на проби. Поради тази причина, вземането на проби от еДНК се прилага за мониторинг на разпространението на видовете и се осъществява чрез чувствителни и икономически ефективни протоколи. Въпреки че настоящите технически предизвикателства и недостатъци, с които се сблъскват учените, са свързани главно с подводните камъни при получаването на еДНК и секвенирането и тълкуването на данните, потенциалът на приложенията на еДНК е несъмнен. Перспективите за приложенията на еДНК обхващат полевите методи и подобряването на лабораторните протоколи за нейното детектиране, както и техническия напредък в прилагането на еДНК като инструмент за инвентаризация и мониторинг на биологичното разнообразие.
Водните екосистеми са подложени на все по-голям натиск от различни стресови фактори на околната среда, включително химически замърсители, деградация на местообитанията, изменение на климата и инвазивни видове. От съществено значение е да се разбере на молекулярно ниво как водните организми реагират на различните видове стрес, за да се оцени състоянието на водните екосистеми и да се създадат ефективни планове за опазване и управление на околната среда. Омиката, която включва геномика, транскриптомика, протеомика и метаболомика, променя водната токсикология, като осигурява задълбочено разбиране за това как замърсителите влияят на водния живот. В този модул са разгледани подробно оценката на геномните методи във водната токсикология, възможностите и ограниченията на методологиите за микрочипове и количествена полимеразна верижна реакция (PCR), протеомика, метаболомика, секвениране на РНК и изследвания на метилирането на ДНК. Заедно тези омикс подходи осигуряват цялостно разбиране на молекулярните механизми, лежащи в основата на токсичността, като улесняват идентифицирането на нови биомаркери за ранно откриване на замърсяването, оценка на риска за околната среда и разработване на по-ефективни стратегии за смекчаване на последиците с цел опазване на водните екосистеми и човешкото здраве. Този модул се фокусира върху цялостния поглед върху омиката във водната токсикология с подходи от проучвания на случаи, обхващащи нейните принципи, приложения, предизвикателства и бъдещи насоки.
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.
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.
Образователни цели
Целта на тази ПОП е да представи знания за:
- еДНК като инструмент за мониторинг на видове, популации и съобщества на молекулярно ниво
- Вземането на проби от еДНК и техническите предизвикателства и недостатъци на тези процедури
- Областите на приложение на еДНК и бъдещия потенциал на това
- Използването на омикс техники във водната токсикология, включително геномика, транскриптомика, протеомика и метаболомика
- Важността от развиване на умения за ефективно интерпретиране на омикс данни, получени от изследвания в областта на водната токсикология
- Омикс подходите за подобряване на стратегиите за оценка на риска с конкретни проучвания в областта на водната токсикологияОсновните характеристики на транскриптомика и ландшафтната транскриптомика
- 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
Очаквани резултати от ученето
При завършване на този модул обучаващите се ще могат да:
- Използват еДНК като инструмент за мониторинг на видове, популации и съобщества на молекулярно ниво
- Обясняват областите на приложение на еДНК от микробен произход и от макроорганизми в различни местообитания и времеви рамки
- Разпознават и прилагат протоколи за вземане на проби от еДНК за мониторинг на разпространението на видовете
- Обясняват техническите предизвикателства и недостатъци на вземането на проби от еДНК и тълкуването на данните
- Разбират потенциала на приложенията на еДНК
- Получат знания за това как замърсителите взаимодействат с водните организми на молекулярно ниво чрез геномика, транскриптомика, протеомика и метаболомика, като се изясняват пътищата и процесите, засегнати от токсикантите
- Идентифицират биомаркери и характеризират молекулярни биомаркери, показателни за експозиция на водни замърсители, което позволява по-чувствителен и надежден мониторинг на замърсяването на околната среда и ранно откриване на потенциални рискове за водните екосистеми
- Интегрират омикс данни в рамки за оценка на риска, което ще позволи по-всеобхватна оценка на потенциалното въздействие на замърсителите върху водните организми и екосистеми и ще даде информация за регулаторни решения, основани на доказателства
- Прилагат омикс подходи в токсикологията на водните организми за дизайн и провеждане на експерименти за изследване на ефектите на замърсителите върху водните организми, включително избор на подходящи омикс техники, подготовка на проби, анализ и интерпретация на данни
- Разбират принципите и приложенията на омикс техниките в интердисциплинарен изследователски подход с казуси за разработване на иновативни стратегии за защита и опазване на водните екосистеми.
- 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
Структура
Тази ПОП съдържа 2 Единици от резултати от ученето (ЕРУ) (ЕРУ 2 и ЕРУ 6)
- ЕРУ2:
- Модул 1 Геномика: методи за вземане на проби за ДНК от околната среда
- Модул 9 Омикс технологии във водната токсикология
- ЕРУ6
- Модул 3 Усъвършенствана екологична протеомика
- Mодул 6 Екологични бази от данни и биоинформатика
Обучително съдържание
Достъп до учебното съдържание за ПОП2 тук!
>> Геномика: методи за вземане на проби за ДНК от околната среда
>> Омикс технологии във водната токсикология
>> Усъвършенствана екологична протеомика
>> Екологични бази от данни и биоинформатика
Оценка на знанията
Проверете знанията си!
ECTК Кредитни точки & Сертификат
Получете своя сертификат!
