Добре дошли в ПОП 4: Интегрирана екологична омика – приложения в екотоксикологията!
Накратко
ПОП4 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.
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.
Екотоксикологията се занимава с изучаването на въздействието на замърсителите на околната среда върху живите организми. Използването на омикс технологии в тази област осигурява разбиране на биологичните реакции на организмите на молекулярно ниво, което позволява по-всеобхватни и чувствителни анализи. В обхвата на омикс технологиите, геномиката изследва генетичната структура на организмите и как промените в тази структура реагират на стресовите фактори на околната среда; транскриптомиката изследва профилите на генната експресия; протеомиката изследва структурата и функцията на протеините; метаболомиката изследва профилите на метаболитите и промените в метаболитните пътища; а епигеномиката изследва ефектите на факторите на околната среда върху епигенетичните модификации. В този модул се разглеждат екотоксикологичните аспекти на водните и сухоземните екосистеми и тяхната възможна връзка с концепциите на омиката. Освен това, замърсяването на въздуха се разглежда в рамките на омикс концепциите. Не на последно място, обяснена е връзката на човешкия организъм, който заема важно място в хранителните вериги със замърсителите чрез помощта на омикс концепциите.
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
- 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
- За областите на екотоксикологията и основните принципи и видове омикс технологии
- Начина, по който се интерпретират омикс данни в екотоксикологичните изследвания
- Приложението на омикс данните в оценките на риска за околната среда
- 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
- 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
- Разполагат с обща информация за науката екотоксикология, интегрирана с омикс технологиите
- Интегрират данните от омикс технологиите за оценка на молекулярните реакции на организмите към токсиканти в околната среда
- Обясняват как екотоксикологията използва омикс технологии за оценка на биомаркерите на експозиция, въздействие и чувствителност на организмите
- Научат кои са областите на прилагане на омикс технологиите във водните и сухоземните екосистеми
- Изучават областите на използване на омикс технологиите в областта на човешкото здраве
- 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 4 и ЕРУ 8)
- ЕРУ 4:
- Модул 1 Геномика: методи за вземане на проби за ДНК от околната среда
- Модул 11 Омикс технологии за биотехнологични приложения
- ЕРУ 8
- Модул 5 Интегрирани омикс технологии в екотоксикологията
- Модул 6 Екологични бази от данни и биоинформатика
Обучително съдържание
Достъп до учебното съдържание за ПОП4 тук!
>> Геномика: методи за вземане на проби за ДНК от околната среда
>> Омикс технологии за биотехнологични приложения
>> Интегрирани омикс технологии в екотоксикологията
>> Екологични бази от данни и биоинформатика
Оценка на знанията
Проверете знанията си!
ECTК Кредитни точки & Сертификат
Получете своя сертификат!
