Opis działalności badawczej wydziału w obszarze wiedzy

Uniwersytet Śląski w Katowicach
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska
str. 1
program kształcenia, załącznik nr 5
Opis działalności badawczej wydziału w obszarze wiedzy odpowiadającym
kierunkowi BIOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA
Prace naukowe dotyczące biologii żywności i żywienia koncentrują się na następujących tematach
badawczych:
1. Funkcjonowanie układu pokarmowego kręgowców
Wcześniejsze badania dotyczyły wchłaniania jelitowego u szczurów i świnek morskich, które to
traktowane jest jako biomarker oddziaływania stresorów na przewód pokarmowy, począwszy od
stresu wywołanego głodem, a skończywszy na stresorach środowiskowych (metale ciężkie,
pestycydy). We współpracy ze Śląskim Uniwersytetem Medycznym prowadzone są badania
dotyczące hormonalnych i enzymatycznych zmian w organizmie, wywołanych transpozycją jelitową, a
więc jedną z form operacji bariatrycznych, stosowanych w leczeniu skrajnej otyłości. Dodatkowym
nurtem badawczym jest charakterystyka biologiczna i toksykologiczna produktów o potencjalnym
znaczeniu w żywieniu, w tym np. słodzika sulfonowego.
2. Funkcjonowanie układu pokarmowego bezkręgowców
Przedmiotem badań są enzymy i funkcje układu pokarmowego, zwłaszcza owadów i pajęczaków.
Badania dotyczą organizmów modelowych, gatunków dzikich - w tym chronionych oraz szkodników
żerujących np. na kasztanowcu białym czy kukurydzy. Badania eksperymentalne mają na celu
określenie zależności między obecnością i stężeniem różnego rodzaju metali ciężkich (kadm, ołów,
miedź, cynk), metaloidów (selen) i związków organicznych a zmianą aktywności i profilu enzymów
trawiennych. Badania prowadzone są także na gatunkach zwierząt bezkręgowych, które wykazują
wyraźne funkcjonalne i anatomiczne przystosowania w budowie układu pokarmowego do żerowania
na hyperakumulatorach metali ciężkich.
3. Rozwój, struktura, funkcjonowanie i odnowa jelita środkowego bezkręgowców
Niniejszy temat wiąże się z badaniami ultrastruktury nabłonka jelita środkowego, procesów jego degeneracji
(takich jak apoptoza, nekroza, autofagia) i samoodnowy. Przy użyciu technik histo-, i cytochemicznych
poznawane są także mechanizmy procesów regeneracyjnych jelita (komórki proliferujące i różnicujące się)
oraz rola jelita w ochronie organizmu przed stresorami środowiskowymi (np. ksenobiotyki, patogeny
czy głodzenie). Prowadzone badania embriologiczne dotyczą powstawania i różnicowania się jelita
środkowego w trakcie rozwoju zarodkowego, jak i rozwoju pozazarodkowego.
4. Rozwój, różnicowanie oraz wzrost roślin użytkowych
W ramach tego tematu badania prowadzone są na gatunkach roślin użytkowych takich jak pomidor
(Solanum lycopersicum L.), jęczmień (Hordeum vulgare L.) oraz marchew (Daucus carota L.). Metoda
autoprzeszczepiania łodyg wykorzystywana jest do określania czy składniki chemiczne ścian
komórkowych roślin mogą być wykorzystywane jako markery procesów różnicowania
(dedyferencjacja, redyferencjacja, transdyferencjacja). Badania dotyczą także analizy wpływu
nanocząstek na wzrost i rozwój roślin,
a także zmierzają do opracowania metod
biotechnologicznych, w tym mikropropagacji, dla rozmnażania roślin na skalę komercyjną. Wyniki
badań mogą być wykorzystane w praktyce w stacjach hodowli roślin oraz w biomonitoringu
środowiska.
Uniwersytet Śląski w Katowicach
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska
str. 2
program kształcenia, załącznik nr 5
5. Różnorodność roślin i grzybów
Badania dotyczą rozmieszczenia, zasobów i warunków występowania gatunków roślin naczyniowych,
biologii wybranych gatunków roślin (zagrożonych wyginięciem oraz inwazyjnych), zmienności
morfologicznej i zmienności genetycznej w obrębie populacji gatunków rodzimych i obcego
pochodzenia, a także określenia wpływu wysokiego poziomu zanieczyszczenia siedlisk przez metale
ciężkie na biologię i zmienność morfologiczną gatunków z różnych rodzajów roślin naczyniowych.
Temat wiąże się także z określeniem wpływu parametrów fizyko-chemicznych gleb, a w szczególności
zawartości w nich metali ciężkich na kolonizację mikoryzową wybranych gatunków roślin.
6. Właściwości biomechaniczne organów roślinnych o różnej budowie anatomicznej
Temat dotyczy badania organów roślinnych, takich jak korzenie i pędy o budowie pierwotnej lub
wtórnej, a ma na celu ustalenie powiązań pomiędzy budową anatomiczną a właściwościami
mechanicznymi. W badaniach analizowane są struktura i skład ściany komórek roślinnych oraz
wykonywane są pomiary sztywności i wytrzymałości tkanek lub organów. Wyniki pozwalają na
przedstawienie zależności pomiędzy wpływem układu i właściwości mechanicznych tkanek
wzmacniających w jadalnych częściach roślin na ich wartość użytkową, a także pozwalają ocenić
zmiany właściwości mechanicznych tkanek roślinnych zachodzących np. w trakcie obróbki termicznej.
7. Analiza jakości żywienia i biologiczne podstawy żywienia roślin
W obrębie tego tematu badania koncentrują się na analizie makro- i mikroelementów głównie
produktów roślinnych pobieranych bezpośrednio w terenie (z ogródków działkowych, pól uprawnych
z terenów czystych i zanieczyszczonych) oraz pozyskanych drogą sprzedaży. Analizowana jest także
jakość roślin o znaczeniu terapeutycznym (akumulacja metali ciężkich). Wykonywane są badania nad
wpływem zanieczyszczenia środowisk rolniczych na wybrane procesy fizjologiczne roślin, a także nad
jakością fizyko-chemiczną i biologiczną gleb wykorzystywanych rolniczo.
8. Mikrobiologiczne aspekty żywności i żywienia
Badania koncentrują się na charakterystyce i określeniu roli czynników mających wpływ na tworzenie
biofilmów bakteryjnych. Dotyczą
również immunochemicznej charakterystyki antygenów
powierzchniowych pałeczek jelitowych z rodziny Enterobacteriaceae. Przeprowadzane są również
doświadczenia mające na celu kontrolę różnego typy żywności
pod kątem skażenia
mikrobiologicznego (produkty pochodzenia roślinnego i zwierzęcego).
9. Analiza struktury jądrowych genomów roślinnych oraz ich zmienności w odpowiedzi na fizyczne i
chemiczne czynniki egzogenne
Badania obejmują zagadnienia dotyczące analizy genotoksyczności związków chemicznych
powszechnie stosowanych w wielu gałęziach przemysłu, obecnych w środowisku i stanowiących
potencjalne zagrożenie dla życia człowieka. Prowadzone badania obejmują analizę struktury
chromatyny genomów roślinnych w różnych fazach cyklu komórkowego. Badania koncentrują się na
analizie wrażliwości jądrowego genomu roślinnego w odpowiedzi na fizyczne i chemiczne czynniki
mutagenne (wykorzystanie roślinnych testów genotoksyczności, cytogenetyka molekularna). W
ramach prowadzonych badań analizowane są także rearanżacje chromosomowe oraz bezpośrednie
uszkodzenia DNA w formie pęknięć, a także charakterystyka uszkodzeń DNA w aspekcie ich lokalizacji
w tkance/organie oraz korelacji z modyfikacjami DNA i histonów.
10. Różnicowanie narządowe w rozwoju zarodkowym kręgowców.
W badaniach nad rozwojem zarodkowym kręgowców, np. gadów analizie strukturalnej i
ultrastrukturalnej poddaje się między innymi różnicowanie wybranych narządów, w tym narządów
układu pokarmowego (np. trzustka), a także analizuje się mechanizmy formowania się światła w tych
narządach.
Uniwersytet Śląski w Katowicach
Wydział Biologii i Ochrony Środowiska
str. 3
program kształcenia, załącznik nr 5
W badaniach wykorzystuje się następujące metody badawcze:
♦ metody mikroskopowe świetlne: mikroskopia jasnego pola, mikroskopia fluorescencyjna
(tradycyjna i konfokalna);
♦ transmisyjną i skaningową mikroskopię elektronową;
♦ metody histochemiczne i immunohistochemiczne;
♦ metody detekcji komórek degenerujących i proliferujących;
♦ kultury komórek i tkanek w warunkach in vitro
♦ przyżyciową analizę organizacji cytoszkieletu i rozmieszczenia organelli komórkowych;
♦ cytometrię obrazową;
♦ mikrotomografię komputerową;
♦ testy genotoksyczności i uszkodzeń oksydacyjnych DNA;
♦ luminescencja w badaniach potencjału energetycznego komórek;
♦ spektrometrię absorbcji atomowej (AAS);
♦ ELISA, Western Blotting (HSP; metalotioneiny);
♦ metody elektroforetyczne (profile izoenzymów białek);
♦ spektrofotometrię UV-VIS i spektrofluorymetrię (aktywność enzymów, stężenie
niskocząsteczkowych antyoksydantów, detekcja wolnych rodników);
♦ respirometryczne pomiary metabolizmu oddechowego małych zwierząt;
♦ analizę wartości energetycznej i bilanse energetyczne.
♦ badanie wytrzymałości i sztywności organów roślinnych z wykorzystaniem
tensometru
♦ weryfikację stosunków pokrewieństwa za pomocą markerów molekularnych: mitochondrialnego
genu oksydazy cytochromowej I oraz innych markerów molekularnych.