|
|
Zapojení polyhydroxyalkanoátů do stresové odpovědi bakterií v pozdní stacionární fázi
Šuráňová, Zuzana ; Sedláček, Petr (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem bakalářské práce bylo studium zapojení polyhydroxyalkanoátů (PHA) do stresové odpovědi bakterií v pozdní stacionární fázi. Pro tento experiment byly vybrány bakterie Cupriavidus necator H16 (schopná produkovat PHA) a Cupriavidus necator H16/PHB-4 (neschopná produkovat PHA). V teoretické části byla zpracována literární rešerše zabývající se polyhydroxyalkanoáty a stresovou odpovědí bakterií. V praktické části bylo studováno zapojení polyhydroxyalkanoátů do stresové odpovědi bakterií v pozdní stacionární fázi vůči vybraným stresovým faktorům. Byla studována odolnost bakterií vůči různým stresovým podmínkám. V průběhu dlouhodobých kultivací byla posouzena viabilita a distribuce PHA v bakteriálních buňkách pomocí průtokové cytometrie a obsah PHA v biomase byl analyzován pomocí plynové chromatografie s FID detektorem. Na základě výsledků získaných v této práci bylo zjištěno, že bakterie PHA akumulující Cupriavidus necator H16 lépe odolává limitaci uhlíkatým zdrojem a také vykazuje vyšší odolnost vůči některým stresovým faktorům ve stacionární fázi než PHA neprodukující bakterie Cupriavidus necator H16/PHB-4, jako je aplikace ethanolu a zmražení.
|
|
|
Studium zapojení polyhydroxyalkanoátů do stresové odpovědi mikroorganismů
Kučera, Dan ; Skoumalová, Petra (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem práce bylo studium zapojení polyhydroxyalkonoátů (PHA) do stresové odpovědi bakterií. Teoretická část bakalářské práce se zabývá možností stanovení viability mikroorganismů s využitím moderních technik, především průtokové cytometrie. Dále pak byla zpracována rešerše zaměřená na vybrané stresové faktory a zapojení PHA do stresové odpovědi. V experimentální části práce byla posuzována stresová odpověď v souvislosti se schopností akumulovat PHA. Tomuto experimentu posloužila bakterie Cupravidus necator. Schopnost akumulace PHA v pozdější fázi růstové křivky navyšuje odolnost vůči ethanolu, vysoké teplotě a mražení. Naopak nižší odolnost jevil kmen produkující PHA při působení anorganickými kyselinami a zásadami. Důvodem může být odlišná morfologie PHA produkujících buněk. Dílčím cílem bylo i studium možnosti barvení živých buněk akumulujících PHA pomocí Nilské červeně. Studium ukázalo, že barvivo penetruje do živých buněk při teplotě zvýšené na 40-45 °C. Tato teplota není pro buňky letální a intenzita barvení je dostatečná k odlišení PHA produkujících buněk pomocí průtokové cytometrie, což může mít využití při selekci průmyslových producentů PHA.
|
|
|
Souvislost mezi schopností bakterií odolávat teplotnímu stresu a akumulovat PHA
Nováčková, Ivana ; Benešová, Pavla (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá zapojením polyhydroxyalkanoátů (PHA) do stresové odpovědi bakterií, a to konkrétně při působení teplotního stresu. Teoretická část práce se zaměřuje na stresovou odpověď bakterií obecně, na mechanismus odpovědi vůči teplotnímu stresu a na zapojení PHA do stresové odpovědi. V rámci experimentální práce byla zkoumána souvislost mezi množstvím PHA v biomase bakterií a jejich viabilitě po působení teplotního stresu. Pro práci byly využity PHA produkující kmeny Cupriavidus necator H16, Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari a PHA neprodukující mutantní kmen Cupriavidus necator PHB4. Bakterie akumulovaly poly(3-hydroxybutyrát) (PHB), přičemž jeho množství v biomase bylo stanovováno pomocí plynové chromatografie s FID. Viabilita živých bakteriálních buněk i buněk po expozici teplotním stresům byla stanovována pomocí průtokové cytometrie. Ukázalo se, že obsah PHB v biomase napomáhal bakteriím odolávat mrazovému šoku. Na základě porovnání viability bakterií C. necator H16 a C. necator PHB4 po expozici kombinovaným stresům bylo rovněž pozorováno, že PHB zvyšoval odolnost buněk vůči teplotnímu stresu a stresu způsobenému nízkým pH.
|
|
|
Studium odolnosti bakterií vůči vybraným stresovým faktorům
Miléřová, Miluše ; Samek,, Ota (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem diplomové práce bylo studium vlivu akumulace polyhydroxyalkanoátů (PHA) na odolnost bakterií vůči vybraným stresovým faktorům. V teoretické části byla zpracována literární rešerše zabývající se vybranými stresovými faktory, polyhydroxyalkanoáty a zapojením polyhydroxyalkanoátů do stresové odpovědi. V experimentální části byla použita bakterie Cupriavidus necator H16 a její mutantní kmen Cupriavidus necator H16/PHB-4 neschopný akumulace polyhydroxybutyrátu (PHB). Byla testována odolnost výše zmíněných bakteriálních kmenů vůči teplotnímu a osmotickému stresu. Na základě výsledků experimentu, kdy byly bakterie vystaveny 3 různým koncentracím NaCl (50, 100 a 200 g/l), bylo zjištěno, že PHB akumulující kmen vykazuje vyšší odolnost vůči hyperosmotickému stresu než jeho PHB neprodukující mutant. Ramanovou spektroskopií bylo dokázáno, že v hyperosmotickém prostředí došlo ke krystalizaci intracelulárních PHB granulí. Transmisní elektronovou mikroskopií bylo zjištěno, že kmen Cupriavidus necator H16/PHB-4 podléhá při hyperosmotickém stresu plazmolýze. U kmene Cupriavidus necator H16 dochází vlivem hyperosmotického stresu k agregaci intracelulárních PHB granulí, ale k plazmolýze nedochází nebo je výrazně méně intenzivní.
|
|
|
Metabolická a biofyzikální charakterizace bakteriálních buněk schopných akumulace PHA
Slaninová, Eva ; Lehocký, Marián (oponent) ; Doškař, Jiří (oponent) ; Chodak, Ivan (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená disertační práce se zabývá charakterizací bakteriálních buněk schopných akumulace polyhydroxyalkanoátů (PHA). Disertační práce je vypracovaná formou komentované diskuse publikovaných prací, které jsou součástí příloh. Práce rozvíjí aktuální téma studia protektivních funkcí PHA a nově objasňuje některé protektivní mechanismy vůči vybraným stresorům. V rámci práce byly studovány protektivní účinky PHA granulí před UV zářením a osmotickým stresem, konkrétně hypotonickým prostředím. V případě expozice buněk UV zářením jsou buňky chráněny především díky rozptylu UV záření na granulích, které se vyskytují v těsné blízkosti nukleoidu. U osmotického stresu hraje klíčovou roli amorfní stav PHA granulí, který stabilizuje buněčné membrány při hypertonickém namáhání buněk, načež jsou bakteriální buňky lépe schopné odolávat přechodu do hypotonického prostředí a udržet si svoji buněčnou integritu. Obecně je možné konstatovat, že amorfní stav PHA granulí je klíčový pro zajištění správné biologické funkce PHA, ať už jako zásobního nebo protektivního polymeru. Proto jsme se v další části této práce věnovali objasnění podstaty stabilizačního mechanismu, který chrání nativní PHA granule před krystalizací a udržují tak intracelulární polymer v termodynamicky nevýhodném fázovém stavu. Na základě experimentálních poznatků, kde jsme aplikovali vybrané stresy, jsme navrhli nový model stabilizace amorfního stavu PHA granulí in vivo. Jedná se o kombinaci dvou mechanismů, kdy je z důvodu malého objemu granulí snížena rychlost krystalizace a zároveň voda přítomná v granulích plní roli nízkomolekulárního plastifikátoru. Díky metabolickému aparátu buněk jsou PHA neustále syntetizovány a zároveň degradovány, což vede k navýšení intracelulární koncentrace monomerů, které rovněž figurují v protektivním efektu PHA. V tomto kontextu jsme se tedy zaměřili na popis mechanismu kryoprotektivního účinku 3-hydroxybutyráru, monomeru nejrozšířenějšího zástupce PHA, poly(3-hydroxybutyrátu). Byl sestrojen rovnovážný a nerovnovážný fázový diagram systému 3HB-voda, díky kterému je možné konstatovat, že 3HB představuje velice efektivní kryoprotektant, což má fundamentální význam pro pochopení protektivních vlastností PHA, ale tato skutečnost může být také aplikačně využita například při úchově biologických vzorků anebo v potravinářském průmyslu.
|
|
|
Elektrochemická generace peroxidu vodíku pro biotechnologické aplikace
Runštuková, Nikola ; Kratochvíl, Matouš (oponent) ; Ehlich, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá propojením dvou odlišných oborů, elektrochemie a biotechnologie, kdy je elektrochemicky generovaný peroxid vodíku následně využit při bakteriálních kultivacích. Peroxid byl syntetizován v elektrolytickém článku redukcí kyslíku na katodě, na kterou byl aplikován vhodný elektrický potenciál. Cílem práce bylo prozkoumat závislost produkovaného množství peroxidu vodíku na několika vybraných parametrech, jako je katodový potenciál, elektrodový materiál, geometrie měřící cely či rychlost míchání, a následně tyto poznatky aplikovat při kontinuálním stresování bakterie Cupriavidus necator H16, za účelem zvýšené produkce polyhydroxyalkanoátů. Vybrané parametry byly nejprve otestovány v malých měřících celách a následně byly provedeny experimenty ve větším měřítku, tedy Erlenmeyerových baňkách. Během experimentů byla zkoumána velikost produkovaného elektrického proudu a měřena koncentrace peroxidu spektrofotometricky a koncentrace kyslíku pomocí optického senzoru. Na základě dosažených výsledků byly následně kultivovány bakterie v baňkách se zabudovaným systémem ocelových elektrod, díky nimž docházelo ke kontinuálnímu působení oxidačního stresu v podobě in situ generovaného peroxidu vodíku. Bakteriální kultury byly hodnoceny na základě změny optické hustoty, gravimetrické analýzy a analýzy pomocí GC-FID. Bylo zjištěno, že i malé množství peroxidu vodíku (~25 M) dokáže vyvolat stresovou odpověď organismu v podobě zvýšené syntézy polyhydroxybutyrátu (PHB). Bylo dosaženo procentuálního zvýšení obsahu PHB v biomase, nicméně celkový výtěžek polymeru byl nižší z důvodu nižšího nárůstu biomasy.
|
|
|
Metabolická a biofyzikální charakterizace bakteriálních buněk schopných akumulace PHA
Slaninová, Eva ; Lehocký, Marián (oponent) ; Doškař, Jiří (oponent) ; Chodak, Ivan (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená disertační práce se zabývá charakterizací bakteriálních buněk schopných akumulace polyhydroxyalkanoátů (PHA). Disertační práce je vypracovaná formou komentované diskuse publikovaných prací, které jsou součástí příloh. Práce rozvíjí aktuální téma studia protektivních funkcí PHA a nově objasňuje některé protektivní mechanismy vůči vybraným stresorům. V rámci práce byly studovány protektivní účinky PHA granulí před UV zářením a osmotickým stresem, konkrétně hypotonickým prostředím. V případě expozice buněk UV zářením jsou buňky chráněny především díky rozptylu UV záření na granulích, které se vyskytují v těsné blízkosti nukleoidu. U osmotického stresu hraje klíčovou roli amorfní stav PHA granulí, který stabilizuje buněčné membrány při hypertonickém namáhání buněk, načež jsou bakteriální buňky lépe schopné odolávat přechodu do hypotonického prostředí a udržet si svoji buněčnou integritu. Obecně je možné konstatovat, že amorfní stav PHA granulí je klíčový pro zajištění správné biologické funkce PHA, ať už jako zásobního nebo protektivního polymeru. Proto jsme se v další části této práce věnovali objasnění podstaty stabilizačního mechanismu, který chrání nativní PHA granule před krystalizací a udržují tak intracelulární polymer v termodynamicky nevýhodném fázovém stavu. Na základě experimentálních poznatků, kde jsme aplikovali vybrané stresy, jsme navrhli nový model stabilizace amorfního stavu PHA granulí in vivo. Jedná se o kombinaci dvou mechanismů, kdy je z důvodu malého objemu granulí snížena rychlost krystalizace a zároveň voda přítomná v granulích plní roli nízkomolekulárního plastifikátoru. Díky metabolickému aparátu buněk jsou PHA neustále syntetizovány a zároveň degradovány, což vede k navýšení intracelulární koncentrace monomerů, které rovněž figurují v protektivním efektu PHA. V tomto kontextu jsme se tedy zaměřili na popis mechanismu kryoprotektivního účinku 3-hydroxybutyráru, monomeru nejrozšířenějšího zástupce PHA, poly(3-hydroxybutyrátu). Byl sestrojen rovnovážný a nerovnovážný fázový diagram systému 3HB-voda, díky kterému je možné konstatovat, že 3HB představuje velice efektivní kryoprotektant, což má fundamentální význam pro pochopení protektivních vlastností PHA, ale tato skutečnost může být také aplikačně využita například při úchově biologických vzorků anebo v potravinářském průmyslu.
|
|
|
Souvislost mezi schopností bakterií odolávat teplotnímu stresu a akumulovat PHA
Nováčková, Ivana ; Benešová, Pavla (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá zapojením polyhydroxyalkanoátů (PHA) do stresové odpovědi bakterií, a to konkrétně při působení teplotního stresu. Teoretická část práce se zaměřuje na stresovou odpověď bakterií obecně, na mechanismus odpovědi vůči teplotnímu stresu a na zapojení PHA do stresové odpovědi. V rámci experimentální práce byla zkoumána souvislost mezi množstvím PHA v biomase bakterií a jejich viabilitě po působení teplotního stresu. Pro práci byly využity PHA produkující kmeny Cupriavidus necator H16, Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari a PHA neprodukující mutantní kmen Cupriavidus necator PHB4. Bakterie akumulovaly poly(3-hydroxybutyrát) (PHB), přičemž jeho množství v biomase bylo stanovováno pomocí plynové chromatografie s FID. Viabilita živých bakteriálních buněk i buněk po expozici teplotním stresům byla stanovována pomocí průtokové cytometrie. Ukázalo se, že obsah PHB v biomase napomáhal bakteriím odolávat mrazovému šoku. Na základě porovnání viability bakterií C. necator H16 a C. necator PHB4 po expozici kombinovaným stresům bylo rovněž pozorováno, že PHB zvyšoval odolnost buněk vůči teplotnímu stresu a stresu způsobenému nízkým pH.
|
|
|
Studium odolnosti bakterií vůči vybraným stresovým faktorům
Miléřová, Miluše ; Samek,, Ota (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem diplomové práce bylo studium vlivu akumulace polyhydroxyalkanoátů (PHA) na odolnost bakterií vůči vybraným stresovým faktorům. V teoretické části byla zpracována literární rešerše zabývající se vybranými stresovými faktory, polyhydroxyalkanoáty a zapojením polyhydroxyalkanoátů do stresové odpovědi. V experimentální části byla použita bakterie Cupriavidus necator H16 a její mutantní kmen Cupriavidus necator H16/PHB-4 neschopný akumulace polyhydroxybutyrátu (PHB). Byla testována odolnost výše zmíněných bakteriálních kmenů vůči teplotnímu a osmotickému stresu. Na základě výsledků experimentu, kdy byly bakterie vystaveny 3 různým koncentracím NaCl (50, 100 a 200 g/l), bylo zjištěno, že PHB akumulující kmen vykazuje vyšší odolnost vůči hyperosmotickému stresu než jeho PHB neprodukující mutant. Ramanovou spektroskopií bylo dokázáno, že v hyperosmotickém prostředí došlo ke krystalizaci intracelulárních PHB granulí. Transmisní elektronovou mikroskopií bylo zjištěno, že kmen Cupriavidus necator H16/PHB-4 podléhá při hyperosmotickém stresu plazmolýze. U kmene Cupriavidus necator H16 dochází vlivem hyperosmotického stresu k agregaci intracelulárních PHB granulí, ale k plazmolýze nedochází nebo je výrazně méně intenzivní.
|
|
|
Zapojení polyhydroxyalkanoátů do stresové odpovědi bakterií v pozdní stacionární fázi
Šuráňová, Zuzana ; Sedláček, Petr (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem bakalářské práce bylo studium zapojení polyhydroxyalkanoátů (PHA) do stresové odpovědi bakterií v pozdní stacionární fázi. Pro tento experiment byly vybrány bakterie Cupriavidus necator H16 (schopná produkovat PHA) a Cupriavidus necator H16/PHB-4 (neschopná produkovat PHA). V teoretické části byla zpracována literární rešerše zabývající se polyhydroxyalkanoáty a stresovou odpovědí bakterií. V praktické části bylo studováno zapojení polyhydroxyalkanoátů do stresové odpovědi bakterií v pozdní stacionární fázi vůči vybraným stresovým faktorům. Byla studována odolnost bakterií vůči různým stresovým podmínkám. V průběhu dlouhodobých kultivací byla posouzena viabilita a distribuce PHA v bakteriálních buňkách pomocí průtokové cytometrie a obsah PHA v biomase byl analyzován pomocí plynové chromatografie s FID detektorem. Na základě výsledků získaných v této práci bylo zjištěno, že bakterie PHA akumulující Cupriavidus necator H16 lépe odolává limitaci uhlíkatým zdrojem a také vykazuje vyšší odolnost vůči některým stresovým faktorům ve stacionární fázi než PHA neprodukující bakterie Cupriavidus necator H16/PHB-4, jako je aplikace ethanolu a zmražení.
|
host ::
RSS.