|
|
Využití fyzikálně-chemických analýz při studiu stresových odpovědí mikroorganismů
Slaninová, Eva ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá využitelností fyzikálně-chemických analýz při vlivu stresových faktorů na mikroorganismy, kde hlavní náplní této práce bylo navržení a následná optimalizace technik a metod, které jsou obecně využívány v odlišných oblastech vědy a výzkumu. Jako modelové mikroorganismy, podrobené fyzikálně-chemickým analýzám v experimentální části této práce, byly zvoleny dva bakteriální kmeny: Cupriavidus necator H16 a její mutantní kmen Cupriavidus necator PHB-4 lišící se schopností produkce polyhydroxyalkanoátů. Nejprve byly navrženy a otestovány mikroskopické techniky jako transmisní elektronová mikroskopie (TEM), kryo skenovací elektronová mikroskopie (kryo-SEM) a mikroskopie atomárních sil (AFM) sloužící k charakterizaci morfologických odlišností bakterií. Dále byly stanovovány a porovnávány viskoelastické vlastnosti bakterií prostřednictvím oscilačních testů metodou reologie, které byly rovněž otestovány a optimalizovány s ohledem na typ vzorků. Mezi další navržené a otestované fyzikálně-chemické metody patří termická analýza, konkrétně diferenční skenovací kalorimetrie (DSC) a termogravimetrická analýza (TGA) zabývající se transportem vody a chování intracelulární vody s ohledem na vliv přítomných PHB granulí v bakteriích. Poslední technika, která byla zavedena a optimalizována, je použití dynamického a elektroforetického rozptylu při měnícím se pH, sloužící k charakterizaci povrchových vlastností bakterií (velikost, zeta potenciál, izoelektrický bod).
|
|
|
Příprava a aplikace částic z kopolymeru P(3HB-co-4HB)
Ostanina, Kseniia ; Sedláček, Petr (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá přípravou částic z kopolymeru poly(3-hydroxybutyrát-co-4-hydroxybutyrát). Postup je založen na rozpuštění kopolymeru v acetonu a jeho následném dávkování do anti-solventů, se kterými je aceton plně mísitelný. Teoretická část se zaměřuje na vlastnosti kopolymeru, jeho produkci a možné využití v medicínských aplikacích. V rámci experimentální části bylo vyzkoušeno kapání do vybraných anti-solventů pomocí stříkačky a pipety nad a pod hladinou kapaliny. Byly zvoleny následující anti-solventy: voda, 50 % roztok acetonu ve vodě, 75 % aceton ve vodě, methanol, 50 % methanol ve vodě, 75 % methanol ve vodě a dimethylsulfoxid (DMSO). Využívaly se tři kopolymery s různým podílem monomerních jednotek (63 %, 87 % a 33 % 4HB), který byl stanoven pomocí plynové chromatografie. Kopolymery byly získány kultivací bakteriálního kmenu Aneurinibacillus sp. H1. Výsledky svědčí o tom, že pomocí metod, popsaných v této práci, lze připravit částice o velikosti přibližně 100-500 nm. Vyrobené částice mohou být následně úspěšně využity v medicínských aplikacích.
|
|
|
Vliv akumulace PHA na stresovou odolnost bakterií vůči dezinfekčním prostředkům
Krupičková, Kristýna ; Fryšová, Eva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá vlivem akumulace PHA na stresovou odolnost bakterií vůči dezinfekčním prostředkům. Jako modelové mikroorganismy, využité pro analýzy v experimentální části práce, byly zvoleny dva kmeny: PHA akumulující Cupriavidus necator H16 a její mutantní kmen neschopný PHA syntézy Cupriavidus necator PHB-4. Tyto bakterie byly exponovány třem vybraným dezinfekčním prostředkům (ethanol, savo a ajatin) o třech různých koncentracích. Byla stanovena viabilita bakterií při působení daných detergentů, a to plotnovou metodou a průtokovým cytometrem. Vliv dezinfekčních prostředků na bakterie byl dále zkoumán bujónovou diluční metodou, která spočívala v měření absorbance v čase. Poslední využitou technikou byla agarová difúzní metoda. Z výsledků je patrné, že produkce PHA pozitivně napomáhá obranyschopnosti buněk vůči dezinfekčním prostředkům, jelikož bakteriální kmen Cupriavidus necator H16 je více odolný než jeho mutantní kmen Cupriavidus necator PHB-4. Ze tří vybraných dezinfekčních prostředků je neúčinnější ajatin.
|
|
|
Analytical methods for qualitative and quantitative determination of PHA in cyanobacteria
Černayová, Diana ; Samek, Ota (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
The diploma thesis is confused to verify the applicability of selected physicochemical and spectroscopic methods for characterization of cyanobacteria, with special emphasis on possibilities of qualitative and quantitative analysis of polyhydroxyalkanoates (specifically polyhydroxybutyrate (PHB)) accumulated in cyanobacterial cells. The sample basis of the work was formed by cultures of cyanobacterial strains of Synechocystis sp. PCC 6803 and Synechocystis salina CCALA 192. The cultures were were cultivated in several ways to cover the widest possible range of physiological conditions and PHB contents, in particular using an autotrophic way of cultivation on shakers and multicultural culture method in a basic culture medium,and in media enriched with 2% salt (NaCl ) as well as mixotrophic culture media with different types of the carbon substrate. After few weeks of cultivation, cyanobacterial cultures were obtained and complexly analyzed by following techniques- cell suspensions were analyzed by flow cytometry and UV-VIS spectrometry (transmission and diffusion transmission mode), dry cell biomass was characterised by gas chromatography to obtain a exact amount of PHB, and then FT-IR spectrometry and thermogravimetric analysis. The work aimed to assess whether any of these methods can be a quick and affordable alternative to the determination of PHB content to the most commonly used method of gas chromatography, but also to assess what additional information about the physiological state of cyanobacterial cells can provide test methods. The highest correlation on PHB content was determined for the parameters determined by infrared spectroscopy, in which specific peaks from the characteristic wavelengths for polyhydroxybutyrate were important. Weak correlations on PHB content were achieved in thermogravimetric analysis and cytometry, using the hydrophobic fluorescent probe BODIPY 439/503, which bound to lipophilic parts of cells. In addition to the determination of PHB, it was possible to determine pigments present in cyanobacteria (such as chlorophyll, phycocyanin and carotenoids) by flow cytometry and UV-VIS diffusion transmission spectrometry. In the end, results from all used techniques were compared by PCA analysis to determine the similarity of all analyzed samples.
|
|
|
Ramanova spektroskopie prokaryotních buněk
Večeríková, Paula ; Bernatová,, Silvie (oponent) ; Samek, Ota (vedoucí práce)
Predkladaná bakalárska práca sa zaoberá Ramanovou spektroskopiou bakteriálnych buniek. Táto metóda sa ukazuje ako veľmi vhodná na sledovanie kultivačných podmienok týchto bakteriálnych kmeňov, pretože je vo svojej podstate nedeštruktívna a rýchla v porovnaní s plynovou chromatografiou. Vďaka nedeštruktívnemu charakteru je možné zmerané bunky ďalej kultivovať. Túto analytickú metódu je ďalej možné využiť k triedeniu a výberu jedincov so zvýšenou schopnosťou tvorby PHB. Týmto výberom by bolo potom možné vybrať generáciu tzv. superproducentov PHB. Polyhydroxybutyrát (PHB) patrí do skupiny polyhdroxyalkanoátov (PHA), ktoré slúžia ako náhrada plastov z petrochemického priemyslu, ktorých spotreba narastá obzvlášť v dobe pandémie. Súčasne biodegradabilné náhrady sú na báze škrobu, čím však dochádza ku odčerpávaniu nutričného materiálu pre ľudí a zvieratá. Táto bakalárska práca môže slúžiť ako podklad ku zníženiu ceny výroby PHB, keďže výsledky môžu byť použité pri kultivácií buniek ako senzor obsahu PHB v reakcií na kmeň baktérií. V experimentálnej časti práce boli premerané Ramanové spektrá vybraných baktérií, kde výsledok ukázal najväčšiu odozvu pre PHB u Chelatococcus shambunathi a najnižšiu u termofilný izolát BZ (Paenibacillus sp.). Kvantitatívna informácia o obsahu PHA v baktériách bola zistená plynovou chromatografiou, kde najvyšší obsah mala baktéria – Chelatococcus shambunathi a naopak najnižší Termobacillus composti. Predmetom druhej časti bolo oddelenie zmesi dvoch bakteriálnych kultúr produkujúcich a neprodukujúcich PHA. Výsledkom bol jednoznačný dôkaz, že zmes je oddeliteľná na základe intenzity vybraného triediaceho parametra.
|
|
|
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.
|
|
|
Utilization of physicochemical and spectroscopic techniques in study of stress-response of cyanobacteria
Skoryk, Maksym ; Šedrlová, Zuzana (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
This bachelor's thesis focuses on observation of cyanobacteria exposed to osmotic-up and down stresses. Based on literature review appropriate methods have been proposed to study two model organisms - Synechocystis sp. PCC 6803 and Synechocystis sp. salina Wislouch CCALA 192. Four methods have been utilized to characterize osmotically stressed cyanobacteria. Flow cytometry has been utilized to assess viability of bacteria. SYTOX Blue fluorescent stain provided reliable information on bacteria stress resistance, whilst when stained with propidium iodide obscured results were obtained. Optical properties of cyanobacteria have been characterized with UV-VIS absorbance and turbidity measurements. Bacteria have undergone thermogravimetric analysis upon stress exposure to estimate cell volume dependence on extent of salt stress. This analysis suggested that PHB-positive Synechocystis sp. PCC 6803 tend to be more endurable to osmotic up-stress than PHB-negative. Gas chromatography showed PHB-positive cells to contain 1-2 % of PHB per dry cell mass.
|
|
|
Identifikace a izolace PHA produkujících bakterií
Pernicová, Iva ; Ondrejovič, Miroslav (oponent) ; Rychtera, Mojmír (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Polyhydroxyalkanoáty (PHA) jsou mikrobiální zásobní polyestery, které mohou představovat obnovitelnou a ekologicky šetrnou alternativu k petrochemickým plastům. Jejich výroba a využití jsou do velké míry znevýhodněny vysokou produkční cenou. Jednou z možností, jak snížit cenu produkce PHA, je využití extrémofilních PHA producentů, které s sebou přináší především výhody vyplývající z vysoké robustnosti procesu vůči mikrobiální kontaminaci. V předložené práci byla pozornost zaměřena na studium produkce PHA pomocí vybraných halofilních a termofilních mikroorganismů. Z halofilních mikroorganismů byly testováni především vybraní sbírkoví zástupci rodu Halomonas, a to vzhledem k jejich možnému využití k produkci PHA z levného odpadního fritovacího oleje. Byli identifikováni dva slibní PHA producenti, a to konkrétně Halomonas hydrothermalis a Halomonas neptunia. Oba kmeny dosahovaly v rámci baňkových experimentů solidních výtěžků PHA a při přídavku vhodných strukturních prekurzorů byly také schopny produkce kopolymerů se zajímavými materiálovými vlastnostmi. Hlavní důraz byl však v práci kladen na studium produkce PHA pomocí termofilních mikroorganismů. V rámci práce byla provedena izolace termofilních PHA producentů z různých termofilních konsorcií (aktivní kal, kompost atd.). V průběhu izolačních experimentů byl navržen originální izolační postup využívající změny osmotického tlaku tzv. osmoselekce. Touto originální cestou bylo získáno několik desítek slibných termofilních producentů PHA, kteří byli taxonomicky zařazeni pomocí sekvenace genu 16S rRNA a byl u nich testován PHA produkční potenciál. Nejslibnějším PHA producentem byl izolát klasifikovaný jako Aneurinibacillus sp. H1. K produkci PHA pomocí Aneurinibacillus sp. H1 lze využít řadu substrátů včetně odpadního glycerolu. Ještě významnější je schopnost syntetizovat kopolymery s vysokým obsahem 4-hydroxybutyrátu. Monomerní složení PHA kopolymeru, a tím i materiálové vlastnosti připraveného kopolymeru, je možné kontrolovat vhodným nastavením kultivačních podmínek. Připravený kopolymer P(3HB-co-4HB) má unikátní vlastnosti a velký aplikační potenciál v řadě high-end aplikací například v oblasti péče o zdraví, potravinářství nebo kosmetice.
|
|
|
Využití techniky AFM při studiu biologických vzorků
Khýrová, Markéta ; Smilek, Jiří (oponent) ; Slaninová, Eva (vedoucí práce)
Předmětem bakalářské práce bylo studium Gram-negativních bakterií se schopností akumulovat polyhydroxyalkanoáty pomocí mikroskopie atomárních sil. V rámci experimentální části práce byly zkoumány bakteriální kmeny Cupriavidus necator H16 a jeho mutantní kmen Cupriavidus necator PHB-4, Rhodospirillum rubrum a Halomonas halophila. Konkrétním cílem bylo optimalizovat tuto mikroskopickou metodu pro výzkum jak bakterií na vzduchu, tak živých bakterií v jejich přirozeném prostředí. Optimalizace byla provedena s ohledem na jednoduchost, časovou náročnost a reprodukovatelnost provedení měření. Pro měření na vzduchu byla zvolena imobilizace 10× zředěné bakteriální suspenze vysušením na skleněném substrátu. Skenování bylo provedeno pomocí hrotu TESPA-V2 se sníženou konstantou tuhosti v QITM módu. V rámci měření bakteriálních vzorků v kapalině byly zkoumány různé postupy imobilizace bakterií na skleněném substrátu pomocí Poly-L-lysinu a Poly(ethyleniminu). Jako nejvhodnější fixace byla zvolena metoda s využitím Poly-L-lysinu. Pro měření v QITM módu v kapalném prostředí byly voleny hroty MLCT – A nebo SNL – B s konstantou tuhosti okolo 0,1 N/m. Nakonec byl proveden pokus o zisk informací o adhezi a Youngově modulu vysušených i živých bakterií s ohledem na předpokládané ovlivnění mechanických vlastností buněk s rozdílným obsahem polyhydroxybutyrátu u bakteriálních kmenů Cupriavidus necator H16 a Cupriavidus necator PHB-4.
|
|
|
Metody stanovení obsahu polyhydroxyalkanoátů v bakteriálních buňkách
Černayová, Diana ; Enev, Vojtěch (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Táto bakalárska práca sa zaoberá metódami na stanovenie polyhydroxyalkanoátov (PHA) v bunkách baktérie Cupriavidus necator H16. Medzi použité metódy patrí infračervnená spektroskopia s Fourierovou transformáciou (FTIR), Ramanova spektroskopia, turbidimetria a termické analýzy (termogravimetrická analýza a diferenčná skenovacia kalorimetria). Výsledky z metód boli porovnávané s obsahom PHA stanoveného plynovou chromatografiou. Pri infračervenej spektroskopií s Fourierovou transformáciou a Ramanovej spektroskopií sa zistila pozitívna korelácia pomeru charakteristických pásov k obsahu PHA. S použitím FTIR bolo možné okrem kvantitatívneho stanovenia PHA zistiť aj kvalitu vzorky (kryštalickosť /amorfnosť). Ďalej sa použila turbidimetrická analýza, pri ktorej sa sledovala závislosť rozptylu UV-VIS žiarenia na obsahu PHA v bakteriálnych bunkách. Najefektívnejšou technikou sa ukázala byť termogravimetrická analýza. Závislosť úbytku hmotnosti v oblasti spaľovania PHA, na jeho obsahu (zisteného plynovou chromatografiou) bola stanovená s najvyššou koreláciou k plynovej chromatografií. Metóda DSC sa neukázala byť vhodnou alternatívnou náhradou na stanovenie obsahu PHA, ale umožnila stanoviť či sa polymér nachádza v stave kryštalickom, alebo amorfnom.
|
host ::
RSS.