|
|
Biotechnologická produkce polyhydroxyalkanoátů s využitím odpadů kávového průmyslu
Vašíčková, Monika ; Benešová, Pavla (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá produkcí polyhydroxyalkanoátů (PHA) kmeny bakterií Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari. Produkce PHA byla studována s využitím různými způsoby předupravené a hydrolyzované kávové sedliny. V rámci práce byla porovnána standardní metoda hydrolýzy kávové sedliny zředěnou minerální kyselinou a následnou enzymatickou hydrolýzou provedenou pouze pomocí enzymů. Vzniklé hydrolyzáty byly analyzovány se zaměřením na obsahu redukujících sacharidů a výtěžnost hydrolýzy. Z výsledků vyplývá, že nejlepší předpoklady pro produkci PHA měly vzorky vyprodukované bakterií Burkholderia cepacia a to v kultivačním médiu připraveném hydrolýzou kávové sedliny, která byla vystavena extrakci 60% ethanolem. Výtěžek biomasy v tomto médiu byl 3,553 g/l s procentuálním obsahem PHA 32,472% v biomase. Vzniklý PHA obsahoval 6,09% 3-hydroxyvalerátu. V rámci dalšího experimentu byl ověřen alternativní přístup hydrolýzy kávové sedliny, kde byly použity komerčně dostupné enzymy celuláza, hemiceluláza a extracelulární enzymatický koktejl vyprodukovaný plísní schopnou utilizovat kávovou sedlinu. Hemiceluláza se ukázala být nejefektivnějším hydrolytickým enzymem a proto nejvyšší obsah biomasy 5,708 g/l se také nacházel v médiu připraveného hemicelulázou katalyzovanou hydrolýzou kávové sedliny, která byla extrahovaná 60% ethanolem. Nedocházelo zde k produkci kopolymeru P(HB-co-HV), ale jen polymeru PHB, což bylo nejspíše způsobeno tím, že v průběhu enzymatické hydrolýzy nevznikala kyselina levulinová ani žádný jiný potenciální prekurzor 3HV.
|
|
|
Production of polyhydroxy alkanoates from selected waste substrates
Vlasáková, Terézia ; Obručová,, Hana (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
This bachelor's thesis is focused on study of polyhydroxyalkanoates (PHA) production by bacterial strains Burkholderia sacchari and Burkholderia cepacia. It also deals with influence of various factors on their production. The main studied area was PHA production from substrate prepared from corn stover. In theoretical part a brief description of PHA was given. We also summarized options on their practical applications and possibilities of their bacterial production from waste substrates. In experimental part of work the impact of used precursors on biomass growth, PHA production and incorporation of 3HV monomer into the polymer chain was monitored. Further, a method of corn material hydrolysis was optimized. Bacterial cultures were cultivated on prepared hydrolysates. The best results in cultivation on hydrolysates of corn silage were achieved when the hydrolysis was performed by combination of chemical and enzymatic way. Cultivations of both bacteria were also transferred into the laboratory bioreactor.
|
|
|
Využití Ramanovy spektroskopie a Ramanovské pinzety k analýze a isolaci PHA produkujících bakterií
Beránková, Barbora ; Enev, Vojtěch (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem využití Ramanovy spektroskopie a Ramanovské pinzety k analýze a isolaci bakteriálních kmenů produkujících polyhydroxyalkanoáty (PHA). Pomocí plynové chromatografie s FID detekcí jsme stanovili obsah polyhydroxybutyrátu (P(3HB)) vbiomase PHA produkujících bakteriálních kmenů Burkholderia cepacia, Halomonas halophila, Cupriavidus necator H16 a jeho mutantního kmene Cupriavidus necatorH16/PHB–4 a dále Lactobacillus delbrueckii, která sice není producentem polyhydroxyalkanoátů, ale byla vybrána jakožto zástupce grampozitivních bakterií. Následně jsme díky Ramanově mikrospektroskopii, Ramanovské pinzetě a FT-IR spektrometru v kombinaci s Ramanovým FT-modulem dokázali potvrdit či vyvrátit přítomnost P(3HB) u bakterií. Dále práce popisuje bakterii Cupriavidus necator H16, která je modelovým organismem pro produkci P(3HB), a její mutantní kmen Cupriavidus necator H16/PHB–4. Bakteriální kmen Cupriavidus necator H16 byl kultivován v produkčním minerálním médiu o různém obsahu dusíku, a zároveň kultivace probíhala i v tekutém médiu Nutrient Broth, čímž byla připravena bakteriální biomasa s různým obsahem P(3HB), spektra se následně porovnávala se spektrem bakteriálního kmene Cupriavidus necator H16/PHB–4. Ramanova spektroskopie nachází dobré uplatnění při charakterizaci složení jednotlivých bakteriálních buněk, je rychlým, všestranným a prakticky neinvazivním nástrojem pro studium buněk.
|
|
|
Experimentální studium adsorpce bakteriálních buněk na pevné povrchy
Kahanovská, Kristína ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Kľúčovou náplňou diplomovej práce bola optimalizácia laboratórnych modelových systémov ako inovativného nástroja pre experimentálne štúdium adsorpcie bakteriálnych buniek na pevné povrchy. Pri opise živých biologických systémov je adsorpcia označovaná ako adhézia. Navrhnuté modelové systémy boli overené fyzikálne-chemickými analýzami. Rôznymi technikami boli stanovené vlastnosti použitých baktérií, konkrétne Burkholderia cepacia a Bacillus megaterium. Použité pevné povrchy po sorpcii bakteriálnych buniek Bacillus megaterium boli podrobené štruktúrnej a vizuálnej analýze. Aplikácia teoretického prístupu (napr. použitím rôznych fyzikálno-chemických modelov) k štúdiu adhézie mikroorganizmov na konkrétny povrch nám umožňuje predpovedať podmienky úspešnej adhézie. Výsledky práce slúžia k lepšeniu pochopeniu vzniku a vývoja biofilmu.
|
|
|
Centrifugační analýza mikrobiálních buněk
Beránková, Barbora ; Müllerová, Lucie (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem centrifugačního potenciálu mikroorganismů v závislosti na kultivačních podmínkách. V experimentální části byla sledována především rychlost sedimentace a index nestability studovaných mikroorganismů během růstu, při působení teplotního a solného stresu, vliv složení média na centrifugaci a působení vody na halofilní bakterii Haloferax mediterranei. S klesající osmotickou sílou v bakteriální kultuře Haloferax mediterranei roste rychlost sedimentace a index nestability. Při sledování růstu bakterií Cupriavidus necator H16, Cupriavidus necator PHB-4, Haloferax mediterranei, Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari hraje roli při rychlosti sedimentace a indexu nestability přítomnost a typ polyhydroxyalkanoátu (PHA) v bakteriální biomase. Bakterie Cupriavidu necator H16 s nejvyšším přítomným obsahem poly(3-hydroxyburyrátu) byla nejrychleji sedimentující a nejvíce nestabilní ze sledovaných bakterií. Bakterie Cupriavidus necator H16 a její PHA neprodukující mutant Cupriavidus necator PHB-4, vystavené teplotnímu a solnému stresu, vykazovaly při teplotním stresu pouze nepatrný vliv na rychlost sedimentace a nestabilitu. U solného stresu s rostoucí koncentrací roztoku NaCl v kultuře klesala rychlost sedimentace a index nestability. Při porovnávání vlivu složení média na polyhydroxyalkanoáty (PHA) produkující bakterie, Cupriavidus necator H16 kultivovaná v minerálním (produkčním) médiu vykazovala nejnižší rychlost sedimentace a index nestability, přičemž Cupriavidus necator PHB-4 dosahovala nejnižší rychlosti sedimentace a indexu nestability při kultivaci v Nutrient Broth médiu. U kvasinky Saccharomyces cerevisiae měla volba média pouze nepatrný vliv na rychlost sedimentace a index nestability.
|
|
|
Metody dekotoxifikace hydrolyzátů lignocelulózových materiálů
Vašíčková, Monika ; Pořízka, Jaromír (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem diplomové práce bylo studium detoxifikace hydrolyzátů lignocelulózových materiálů a také studium vhodnosti dřevěných pilin jako substrátu pro mikrobiální produkci PHA bakteriemi Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari. V experimentální části práce byl zkoumán nejvhodnější způsob detoxifikace modelového a reálného hydrolyzátu, použité detoxifikační postupy zhodnoceny co do jejich vlivu na obsah polyfenolů jako nejvýznamnějších mikrobiálních inhibitorů a redukujících sacharidů, které naopak plní funkci klíčového uhlíkatého substrátu. Zároveň byl i ověřen vliv detoxifikačních postupů na biotechnologickou produkci PHA. Burkholderia sacchari měla v porovnání s Burkholderia cepacia vyšší schopnost akumulace PHA. Dále lze tedy konstatovat, že jako nejefektivnějším postupem detoxifikace se jevil tzv. overliming. Při kultivaci Burkholderia sacchari na médiu detoxifikovaného overlimingem reálného hydrolyzátu pilin bylo dosaženo výrazného zvýšení obsahu PHB v biomase. Nicméně, celkově byly výtěžky PHB spíše nízké a dřevění piliny tedy nemohou být považovány za slibný substrát pro průmyslovou produkci PHB.
|
|
|
Studium předúpravy a následné hydrolýzy vybraných lignocelulózových materiálů
Kovářová, Markéta ; Dvořák, Miloš (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem chemické a enzymatické hydrolýzy dřevního materiálu. Cílem práce byl výběr vhodné metody předúpravy lignocelulózového materiálu, odpadních pilin. Teoretická část práce je zaměřena na charakterizaci lignocelulózového materiálu a jeho složek. Také jsou v teoretické části popsány různé metody předúpravy a jejich vliv na hydrolýzu lignocelulózových materiálů. V experimentální části byl zkoumán nejvhodnější způsob předúpravy a následné hydrolýzy pilin. Kritérii pro výběr vhodné metody byla koncentrace vzniklých redukujících sacharidů, žádoucího produktu na jedné straně a na druhé straně polyfenolů jakožto problematického mikrobiálního inhibitoru. Jako optimální postup předúpravy pilin s ukázala inkubace pilin v 96% ethanolu anebo v 5% H2O2, které zvýšili obsah redukujících sacharidů v hydrolyzátech téměř o 30 %, a zároveň nedošlo k dramatickému nárůstu koncentrace polyfenolů. Součástí práce byla také kultivace bakterií Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari na hydrolyzátech dřevního materiálu.
|
|
|
Zavedení diagnostiky nových bakteriálních patogenů Inquilinus a Pandoraea izolovaných od pacientů s cystickou fibrózou a stanovení jejich citlivosti k antibiotikům
Šulcová, Romana ; Melter, Oto (vedoucí práce) ; Nyč, Otakar (oponent)
Cystická fibróza patří mezi nejčastěji se vyskytující autozomálně recesivně dědičné onemocnění. V dnešní době mají lidé s tímto onemocněním, díky včasné diagnostice a léčbě dalších přidružených příznaků, lepší prognózu než před několika lety. CF je onemocnění, které je podmíněno mutací genu CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) na chromozomu 7. Defektem proteinu CFTR dochází k poruše resorpce a sekrece elektrolytů v chloridovém kanálu a tím k tvorbě viskózního hlenu v plicích, který je hlavní příčinou chronických bakteriálních infekcí dolních dýchacích cest. Mezi nejčastějšími patogeny, které způsobují závažné infekce dýchacích cest u pacientů s CF patří: Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia komplex. U pacientů s CF se dnes prokazují v dýchacích cestách nové bakteriální druhy, jejichž biologické vlastnosti nejsou dosud známé a jejich role v etiopatogenezi onemocnění a epidemiologii nejsou přesně známé. K jejich detekci se v dnešní době používají specifické metody amplifikace a nebo sekvenace genu pro 16S rRNA. Nově se objevující patogeny patří například do rodu Pandoraea a Inguilinus, které řadíme do skupiny gramnegativních nefermentujících tyčinek, a proto jsou často zaměňovány za jiné jim fenotypově podobné bakteriální druhy, jejichž výskyt je u CF...
|
|
|
Polyhydroxyalkanoáty a jejich role ve struktuře bakteriálního biofilmu
Rucká, Markéta ; Samek,, Ota (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá polyhydroxyalkanoáty (PHA) a jejich rolí ve struktuře bakteriálního biofilmu. V teoretické části byla vypracována literární rešerše zabývající se polyhydroxyalkanoáty, bakteriálním biofilmem a jejich vzájemným vztahem. Práce byla zaměřena na rozdíly v produkcí PHA planktonickými a biofilmovými buňkami. Za účelem studie byly použity bakteriální kmeny Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari, které byly kultivovány s využitím CDC biofilmového reaktoru. Pozornost byla věnována kvantitě a zejména formě, v jaké se PHA vyskytují v planktonických a biofilmových buňkách. Výsledky Ramanovy spektroskopie ukázaly, že PHA se v planktonických bakteriálních buňkách vyskytuje výhradně v nativní amorfní formě. Naproti tomu v biofilmu PHA existuje také v částečně krystalické formě. Dále byla testována jednak odolnost planktonických a biofilmových buněk vůči působení různých stresových faktorů, a jednak vliv osmotického stresu na produkci PHA. Na základě výsledků experimentu, kdy byly bakterie vystaveny různým stresovým faktorům (vysoká teplota, nízká teplota, přítomnost detergentu a další), bylo zjištěno, že biofilmové buňky vykazují vyšší stresovou odolnost než buňky planktonické. Vystavení buněk zvýšenému osmotickému tlaku vedlo jednak ke zpomalení buněčného růstu a rozmnožování, ale také k poklesu produkce PHA. Planktonické buňky navíc reagovaly na vnější stimuly značně citlivěji než buňky biofilmové.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.