Please note, the lectures are given in Czech language only. Basic metabolic processes and their specificity in cyanobacteria and algae, the use of metabolic products, cultivation under laboratory conditions and large-scale cultivation, bioremedition and environmental biotechnology.
Last update: Kubátová Gabriela, PhDr., Ph.D. (14.04.2006)
Základní metabolické procesy a jejich specifičnost u sinic a řas, metabolické produkty a jejich využití, kultivace sinic a řas v laboratorních podmínkách a velkoplošné kultivace, bioremedice a environmentální biotechnologie.
Last update: Němcová Yvonne, doc. RNDr., Ph.D. (01.12.2011)
Literature - Czech
Becker, E. W. (1994): Microalgae: biotechnology and microbiology, Cambridge University Press, 293 pp.
Cresswell, R. C.; Rees, T.A.W.; Shah, N. (1989): Algal and Cyanobacterial Biotechnology, Longman Scientific and Technical, Harlow, 341 pp.
Cohen, Z. (1999): Chemicals from microalgae, London, 419 pp.
Richmond, A. (2004): Handbook of Microalgal Culture. Biotechnology and Applied Phycology, Blackwell Publishing, 566pp.
Last update: YNEMCOVA (08.03.2007)
Requirements to the exam - Czech
Zkouška probíhá ústní formou.
Last update: Němcová Yvonne, doc. RNDr., Ph.D. (01.12.2011)
Syllabus - Czech
1. Úvod - využití komerčně pěstovaných řas, systémy produkující řasy, kultivační média, biologické principy velkoplošné kultivace, výběr kmenů, růstová kinetika, odhad řasové biomasy. Velkoplošné kultivace mikrořas - uzavřené tubulární systémy, bioreaktory a fermentory, kultivační nádrže a jejich typy, evaporace, míchání, přísun CO2, vliv pH, kontaminace, sklízení, sušení, výtěžek.
2. Marikultury - kultivace makrořas (seaweed industry) - agarofyty, karagenofyty, alginofyty; metody sběru přírodních populací, kultivace. Agar, karagen, alginát - chemická struktura, výroba, využití. Makrořasy jako potravina (např. Porphyra, Ulva, Laminaria, Saccharina). Další využití makrořas.
3. Fotosyntéza - zopakování základních procesů, zvláštnosti u různých skupin sinic a řas, fotosyntetické pigmenty, fotorespirace, chlororespirace, mechanismy zvyšování koncentrace dostupného CO2, fluorescence chlorofylu a její využití pro studium fotosyntetické aktivity.
4. Praktická část: I. část - výroba alginátu (alginát sodný a alginát vápenatý, imobilizace řasových buněk do alginátu); II. část soutěž o nejlepší jídlo (nápoj) z makrořas, prezentace přinesených pokrmů, hodnocení porotou (tvořenou všemi přítomnými).
5. Transport, fixace a asimilace dusíkatých látek - příjem N látek, transport a redukce nitrátů, fixace atmosférického dusíku u některých sinic, fotoprodukce dusíkatých látek, N2 fixující sinice jako biohnojiva rýžových polí; polysacharidy - polysacharidy buněčné stěny, zásobní polysacharidy; polyhydroxyalkanoáty, degradovatelné plasty.
6. Lipidy a mastné kyseliny (PUFAs) z řas. Biopaliva - řasy jako obnovitelný zdroj energie, produkce vodíku a metanu, algenany.
7. Biotechnologicky významné mikroorganismy: Botryococcus, Dunaliella, Haematococcus, Arthrospira (Spirulina), Porphyridium, Nostoc, Chlorella, produkce mikrořas pro akvakultury (např. Nannochloropsis) - morfologie, biologicky aktivní látky a jejich (potencionální) využití, velkoplošné kultivace, produkty z řas, výživná hodnota, stravitelnost, toxikologické studie.
10. Chemická obrana řas ve vztahu k predaci a kompetici, invazní potenciál chemicky bránících se tropických makrořas, chemická komunikace, sexuální hormony řas, živiny jako chemoatraktanty, ovlivnění morfogeneze, thallusin produkovaný bakteriemi
Last update: Němcová Yvonne, doc. RNDr., Ph.D. (25.09.2023)
Learning outcomes -
Upon successful completion of the course, the student is able to:
Knowledge
Explain the basic biology, ecology and evolutionary significance of algae and cyanobacteria (microalgae and macroalgae), including their role in global biogeochemical cycles.
Describe key metabolic processes in algae and cyanobacteria (photosynthesis, nitrogen metabolism, synthesis of lipids, polysaccharides and secondary metabolites).
Characterize the main classes of biomolecules produced by algae (polysaccharides, lipids, fatty acids, PHAs, pigments, toxins) and their biological functions.
Distinguish major groups of cyanobacterial and algal toxins, their producers, mechanisms of action, and associated health and environmental risks.
Explain the principles of chemical defence, chemical communication and chemical ecology of algae, including the role of DMSP and its breakdown products.
Skills
Apply knowledge of algal physiology and biochemistry to interpret growth, biomass production and accumulation of target compounds under different environmental conditions.
Compare different algal cultivation strategies (open vs. closed systems) and evaluate their advantages and limitations.
Analyse the effects of environmental factors (light, nutrients, temperature, salinity) on biomass composition, metabolite production and toxin formation.
Interpret experimental and field data related to herbivory, chemical defence, toxicity and ecological interactions.
Assign specific algal species or groups to appropriate biotechnological applications (food, feed, bioactive compounds, biofuels, materials).
Competences
Evaluate the importance of algae and cyanobacteria for biotechnology, nutrition, environmental protection and sustainable development.
Assess ecological, health, technological and legislative risks associated with the use of algal products.
Integrate biological, chemical and ecological knowledge when addressing problems related to algal production and utilisation.
Critically assess the potential of algal technologies in the context of current environmental and climate challenges.
Last update: Němcová Yvonne, doc. RNDr., Ph.D. (16.12.2025)
Po absolvování celého kurzu je student schopen:
Znalosti
Vysvětlit základní biologii, ekologii a evoluční význam řas a sinic (mikrořasy, makrořasy) včetně jejich role v globálních biogeochemických cyklech.
Popsat klíčové metabolické procesy řas a sinic (fotosyntéza, metabolismus dusíku, syntéza lipidů, polysacharidů a sekundárních metabolitů).
Charakterizovat hlavní třídy biomolekul produkovaných řasami (polysacharidy, lipidy, mastné kyseliny, PHAs, pigmenty, toxiny) a jejich biologickou funkci.
Rozlišit hlavní skupiny toxinů sinic a řas, jejich producenty, mechanismy účinku a zdravotní i ekologická rizika.
Vysvětlit principy chemické obrany, chemické komunikace a chemické ekologie řas včetně role DMSP a jeho produktů.
Dovednosti
Aplikovat znalosti fyziologie a biochemie řas k interpretaci růstu, produkce biomasy a akumulace cílových látek v různých podmínkách prostředí.
Porovnat různé strategie kultivace řas (otevřené × uzavřené systémy) a zhodnotit jejich výhody a omezení.
Analyzovat vliv environmentálních faktorů (světlo, živiny, teplota, salinita) na složení biomasy, produkci metabolitů a toxinů.
Interpretovat experimentální a terénní data týkající se herbivorie, chemické obrany, toxicity a ekologických interakcí.
Přiřadit konkrétní druhy nebo skupiny řas k jejich biotechnologickému využití (potraviny, krmiva, bioaktivní látky, biopaliva, materiály).
Kompetence
Zhodnotit význam řas a sinic pro biotechnologie, výživu, ochranu životního prostředí a udržitelný rozvoj.
Posoudit ekologická, zdravotní, technologická a legislativní rizika spojená s využíváním řasových produktů.
Integrovat biologické, chemické a ekologické poznatky při řešení problémů souvisejících s produkcí a využitím řas.
Kriticky hodnotit potenciál řasových technologií v kontextu současných environmentálních a klimatických výzev.
Last update: Němcová Yvonne, doc. RNDr., Ph.D. (16.12.2025)
