Добре дошли в ПОП 7: Интегрирана екологична омика за оценка на замърсяването на въздуха!
Накратко
ПОП7 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.
Омикс подходите за изследване на въздействието на експозицията на замърсители на въздуха върху здравето включват систематични изследвания на геномно ниво. Геномиката и епигеномиката допринасят за оценката на отговора към експозицията на замърсители на въздуха чрез изследвания, основани на еднонуклеотидни полиморфизми (SNP) в ДНК (в целия геном) и епигеномни промени като разлики в метилирането на ДНК и посттранслационните модификации на хистоните (в целия епигеном). Промените в генома/епигенома, които са резултат от взаимодействието между гените и околната среда, оказват влияние върху експресията и функциите на протеините на метаболитно ниво, като по този начин влияят на клетъчните функции в отговор на замърсяването на въздуха. Оценката на тези промени чрез инструментите на геномиката/епигеномиката улеснява разбирането на неблагоприятните ефекти от замърсителите на въздуха. В този казус са представени данни за съвременното състояние на целогеномните изследвания на SNP, промените в метилирането на ДНК и посттранслационните модификации на хистоните, които възникват при излагане на замърсители на въздуха. Материалът също така разкрива GWIS и концептуалните модели за епигенетични епидемиологични изследвания на замърсяването на въздуха като надеждни изследователски перспективи.
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:
- 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
- Подходите на „омиката“ (по-специално геномика и епигеномика) за изследване на отрицателните ефекти от излагането на замърсители на въздуха
- Проучванията, свързани с изучаване на целия геном (GWAS) и проучвания на взаимодействията в целия геном (GWIS) при експозиция на замърсен въздух
- Въздействие на епигеномните модификации в изследванията на замърсяването на въздуха
- 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:
- 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 как целогеномните проучвания могат да подобрят разбирането ни за неблагоприятните ефекти на замърсителите на въздуха
- Разбират връзките между експозицията на замърсители на въздуха и епигенома
- Представят принципите на „кандидат-гените“ и на целогеномните подходи („независими от хипотези“) като инструменти за оценка на биологичния отговор на експозицията на замърсители на въздуха
- Разглеждат причинно-следствената роля на епигенома в неблагоприятните ефекти от експозицията на околната среда, като се използва замърсяването на въздуха като модел
- Познават същността на подхода за използване на GWAS за измерване на контролирани експозиции на замърсители на въздуха при здрави индивиди
- 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 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
Структура
Тази ПОП съдържа 2 Единици от резултати от ученето (ЕРУ) (ЕРУ 3 и ЕРУ 10)
- ЕРУ3:
- Модул 1 Геномика: методи за вземане на проби за ДНК от околната среда
- Модул 10 Геномика на замърсяването на въздуха
- ЕРУ10
- Модул 6 Екологични бази от данни и биоинформатика
- Модул 11 Омикс технологии за биотехнологични приложения
Обучително съдържание
Достъп до учебното съдържание за ПОП7 тук!
>> Геномика: методи за вземане на проби за ДНК от околната среда
>> Геномика на замърсяването на въздуха
>> Екологични бази от данни и биоинформатика
>> Омикс технологии за биотехнологични приложения
Оценка на знанията
Проверете знанията си!
ECTК Кредитни точки & Сертификат
Получете своя сертификат!
