|
|
Využití moučných červů (Tenebrio molitor) k isolaci polyhydroxyalkanoátů z bakteriálních biomas a současné produkci potravin
Najbrtová, Johana ; Slaninová, Eva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá využitím moučného červa (Tenebrio molitor) k izolaci polyhydroxyalkanoátů z bakteriálních biomas a současné produkci potravin. Bakterie Cupravidus necator H16 a Schlegelella thermodepolymerans byly použity k přípravě polyhydroxyalkanoáty (PHA) obsahující bakteriální biomasy. V rámci práce byla zjišťována schopnost moučných červů izolovat PHA z bakteriální biomasy různých typů. Nejprve byl zjištěn obsah PHA a hrubých bílkovin v jednotlivých typech biomasy. Následně byly provedeny dva pokusy biologické izolace, v obou případech byly výsledky porovnány s kontrolním vzorkem, který konzumoval otruby. Sledována byla konverze krmiva do formy fekálních pelet, kde nejlepší výsledky měl vzorek moučných červů krmených sušenou biomasou C. necator H16. Dále byl hodnocen úbytek hmotnosti za dobu pokusu, procento přeživších, množství nezkonzumovaného krmiva a počet zakuklených jedinců. Fekální pelety získané biologickou izolací měly nízký obsah PHA, a proto byly podrobeny přečištění. Činidlo s nejlepšími výsledky bylo 0,1 M NaOH. Další částí této práce bylo určit obsah hrubých bílkovin v červí moučce vyrobené z moučných červů z pokusu dvě. Nejvyšší zastoupení bílkovin měl vzorek krmený biomasou vyprodukovanou bakterií Schlegelella thermodepolymerans.
|
|
|
Polyhydroxyalkanoáty jako metabolity prokaryot adaptovaných na extrémní prostředí
Vodička, Juraj ; Slaninová, Eva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem této práce je studium polyhydroxyalkanoátů jako zásobních bakteriálních zdrojů uhlíku a energie produkovaných intracelulárně. Teoretická část práce je zaměřena na vlastnosti PHA, jejich biotechnologickou produkci a degradaci. Experimentální část bakalářské práce se zabývá produkcí polyhydroxyalkanoátů pomocí halofilní bakterie Halomonas organivorans využitím různých uhlíkatých substrátů. V úvodu byl úspěšně amplifikován a detekován gen phaC kódující PHA-syntázu. Potvrzena byla také extracelulární lipolytická aktivita zkoumaného kmene. Nejvhodnějšími substráty pro růst a produkci PHB byly shledány sacharidy, konkrétně nejlepší výsledky prokázala galaktóza a manóza. Z toho důvodu je velice vhodné využití kávové sedliny pro biotechnologickou produkci PHB, jako odpadu bohatého na galaktomanany. Na druhé straně byl zaznamenán velmi omezený nebo žádný růst na laktóze a xylóze, a z toho důvodu jsou odpadní syrovátka a lignocelulózové materiály bohaté na pentózy nevhodnými substráty pro požadovaný účel. Naopak se objevuje potenciální využití odpadní melasy kvůli dobrým výsledkům ultivace na sacharóze. Pomalý růst a snížená produkce byly zjištěny při kultivaci bakterií na kuchyňském odpadu a odpadním glycerolu. Koncentrace soli vhodná pro růst H. organivorans a produkci PHB byla optimalizovaná na hodnotu 60 g/l. Přídavek vybraných prekurzorů 3-hydroxyvalerátu po 24 hodinách kultivace nepomohl k tvorbě kopolymeru P(3HB-co-3HV). Sice tento přídavek zpomalil růst, ale zvýšil procentuální tvorbu PHB v buňkách. Obecně byly výtěžky biotechnologické produkce PHB vysoké, téměř ve všech úspěšných případech byl procentuální obsah PHB v buňkách větší než 50 %. S ohledem na výsledky lze konstatovat, že k úplnému zhodnocení H. organivorans jako potenciálního biotechnologického producenta jsou žádoucí další experimenty.
|
|
|
Evoluční inženýrství cyanobakterií v kontextu akumulace PHA
Vašířová, Kristýna ; Slaninová, Eva (oponent) ; Samek, Ota (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce bylo podrobit vybrané cyanobakteriální kmeny adaptivní evoluci a následně prozkoumat vlastnosti vzniklých adaptovaných kmenů, obzvlášť jejich změny týkající se akumulace polyhydroxyalkanoátů (PHA). Teoretická část práce blíže charakterizuje problematiku cyanobakterií, PHA a jejich vzájemné propojení v oblasti evolučního inženýrství. Pro evoluční experimenty byly použity cyanobakteriální kmeny Synechocystis sp. PCC 6803 a Synechocystis salina CCALA 192. Na vybrané zástupce byly vyvíjeny selekční tlaky působením peroxidu vodíku a mědi. Vzniklé kultury a jejich schopnost akumulace PHA byly následně posouzeny metodou plynové chromatografie. Oba tyto zvolené selekční tlaky se ukázaly jako nevhodné, jelikož po jejich aplikaci na kultury byla pozorována vysoká inhibice růstu neumožňující aplikace metod evolučního inženýrství. V druhé půlce experimentální části byly sledovány poskytnuté adaptované kmeny na 6% NaCl. Prokázalo se, že adaptace má na mikroorganismy pozitivní vliv, jelikož vykazovaly lepší růst biomasy, vyšší odolnost při odolávání stresovým podmínkám a bylo pozorováno nepatrné navýšení akumulace PHA.
|
|
|
production of PHA by selected extremophilic bacteria
Šarköziová, Patrícia ; Slaninová, Eva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
This bachelor´s thesis deals with production of polyhydroxyalkanoates (PHA) by thermophilic bacterial strains of Chelatococcus composti and Chelatococcus sambhunathii. We were finding out the best conditions for production of PHA granules inside the cells. In the beginning of the experiment we employed PCR to detect the phaC gene, encoding for PHA synthase, which is requisite for production of PHA. We also analyse the best source of carbon, optimal temperature for production of polyhydroxyalkanoates and influence of chosen precursors to grow of biomass and production of copolymers. The last part of this experimental thesis deals with research utilization of selected model hydrolysates. Glucose was the best source of carbon for both bacteria Chelatococcus composti and Chelatococcus sambhunathii and optimal temperature for grow and production of P(3HB) was 45°C. The applied precursors inhibited cell grow, but both bacterial strains Chelatococcus composti and Chelatococcus sambhunathii could produce copolymer P(3HB-co-3HV) after additiong of precursors sodium propionate and valeric acid. For both bacterial strains was the most useful model hydrolysates, which contains the biggest part of glucose. Morever, bacterial cells containing PHA granules were observed by fluorescence and transmission electron microscopy.
|
|
|
Biologická role PHA cyklu u bakterie Rhodospirillum rubrum
Šarköziová, Patrícia ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Slaninová, Eva (vedoucí práce)
Diplomová práca sa zaoberá štúdiom produkcie polyhydroxyalkanoátov (PHA) a ich protektívnymi účinkami pri vystavení bakteriálneho kmeňa Rhodospirillum rubrum rôznym stresovým faktorom. Teoretická časť tejto práce sa venuje charakterizácii polyhydroxyalkanoátov a použitého bakteriálneho kmeňa. V prvej časti experimentálnej práce boli skúmané vybrané uhlíkové substráty pre nárast biomasy a produkciu PHA v rôznych časových intervaloch (24, 48, 72 a 96 hodín). Ako zdroj uhlíka slúžil acetát, fruktóza, hexanoát a malát. Druhá časť práce bola zameraná na výber vhodnej fluorescenčnej sondy pre baktériu Rhodospirillum rubrum (propidium jodid, SYTOXTM, fluoresceín diacetát), ktorá slúžila na stanovenie viability bakteriálnych buniek pomocou prietokovej cytometrie. Touto metódou bola stanovená viabilita bakteriálnych buniek po ich expozícii rôznym stresovým faktorom (teplotný stres, mrazenie a rozmrazenie, etanolový stres, osmotický stres, peroxidový stres, pH stres, UV stres). Nakoniec bola meraním optickej hustoty stanovená rastová krivka baktérie Rhodospirillum rubrum.
|
|
|
Use of microcalorimetric techniques in the study of stress adaptation of microorganisms
Korfantová, Stanislava ; Slaninová, Eva (oponent) ; Krouská, Jitka (vedoucí práce)
This bachelor thesis uses microcalorimetric techniques to study stress adaptation of wild strain of H. halophila and H. halophila strain adapted to lower salinity of medium in the environment of levulinic acid, which occurs naturally in hydrolysates of lignocellulosic materials. These can serve as inexpensive substrates on which H. halophila is capable of producing polyhydroxybutyrate. Microcalorimetric measurements showed that the wild-type H. halophila strain could adapt to levulinic acid to a concentration of 5 g/l. The adapted strain, which was assumed to have poorer stress management based on lower PHB yields, could adapt to all observed concentrations. The results were compared with a conventional method that confirmed the results of microcalorimetry. Microcalorimetry has been evaluated as a universal and susceptible method that is suitable for studying the metabolic activity of microorganisms. To better interpret the obtained microcalorimetric results, it is necessary to supplement the technique with information from other analytical techniques. The bachelor thesis uses spectrophotometric and gravimetric determination and gas chromatography with a flame ionization detector to characterize the wild and adapted strain before monitoring the adaptation to levulinic acid. The techniques offered enriching information to supplement the microcalorimetry outputs.
|
|
|
Nové způsoby isolace PHA z bakteriální biomasy
Dlouhá, Karolína ; Slaninová, Eva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem izolace polyhydroxyalkanoátů pomocí komerčního surfaktantu a vybraných biosurfaktantů, kterými byly sophorolipidy, kokosové mýdlo, lecitin, lauryl glukosid, coco glukosid a cocamidopropyl betain. PHA bylo izolováno z bakterie Schlegelella thermodepolymerans DSM 15344, u které bylo nejdříve optimalizováno množství NaCl v produkčním médiu. Molekulová hmotnost izolovaného polymeru byla analyzována pomocí SEC-MALS, přičemž největší pokles molekulové hmotnosti byl zaznamenán u kokosového mýdla. Případné nečistoty v izolovaném polymeru byly analyzovány pomocí infračervené spektrometrie (ATR-FTIR), kdy nejmenší znečištění polymeru proteiny bylo zaznamenáno u kokosového mýdla. Z výše uvedených biosurfaktantů bylo vybráno kokosové mýdlo, lauryl glukosid a coco glukosid, s nimiž bylo získáno PHA o nejvyšší čistotě. Největší potenciál však mělo kokosové mýdlo. U vybraných biosurfaktantů byla optimalizována teplota izolace a koncentrace surfaktantu. Nejlepších výsledků bylo dosaženo při 90 °C a koncetraci 5 g/L. Dále byla zkoušena univerzálnost metody izolace pomocí vybraných biosurfaktantů na různých termofilních mikroorganismech, kterými byly Chelatococcus composti DSM 101465, Schlegelella thermodepolymerans DSM 15264, Tepidimonas taiwanensis LMG 22826 a Aneurinibacillus thermoaerophilus H1.
|
|
|
Studium metabolismu polyhydroxyalkanoátů u bakterie Rhodospirillum rubrum
Rubanová, Blanka ; Vodička, Juraj (oponent) ; Slaninová, Eva (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem metabolismu polyhydroxyalkanoátů (PHA) u bakterie Rhodospirillum rubrum za odlišných podmínek kultivace. Podmínky se lišily v míře aerace (aerobní, anaerobní, mikroaerobní) a v přítomnosti světelného zdroje (světelná kultivace, temnostní kultivace). Nejprve byly navrženy a otestovány různé objemy média pro nejrychlejší a nejvhodnější kultivaci inokula. Následně byly porovnávány kultivace Rhodospirillum rubrum za různých podmínek z hlediska obsahu PHA pomocí plynové chromatografie. Pro lepší charakterizaci růstu a metabolismu bakterií byly kromě plynové chromatografie použity další doplňkové metody, jako například průtoková cytometrie, UV-VIS spektroskopie (transmisní a difúzně transmisní mód). Z hlediska morfologie buněk byla využita fluorescenční mikroskopie a kryo-skenovací elektronová mikroskopie. Dále byla zkoumána schopnost bakterií syntetizovat barevné pigmenty (karotenoidy a bakteriochlorofyl a). Bakterie byly kultivovány na odlišných typech média (tekuté, pevné), barevné pigmenty byly následně extrahovány a byly vypočtena jejich koncentrace. Pro měření barevných pigmentů byla dále použita UV-VIS spektroskopie, Ramanova spektroskopie a infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR).
|
|
|
Hydrogelové nosiče mikroorganismů v moderních environmentálních aplikacích
Súkeník, Martin ; Slaninová, Eva (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá optimalizací kultivace a gelace bakterie rodu Azotobacter vinelandii patřící do skupiny PGPR, která je schopná syntetizovat intracelulární polyhydroxyalkanoáty a extracelulární alginát. Bakterií produkovaný alginát je síťován pomocí roztoku chloridu vápenatého za vzniku hydrogelového nosiče obsahující zmíněnou bakterii. Tento nekonvenční koncept enkapsulace bakterií přináší zjednodušení procesu výroby hydrogelových nosičů a širší uplatnění v moderních environmentálních aplikacích. V první části práce byly vybrány tři kmeny (DSM 85, 87 a 720), při kterých byla gravimetricky stanovena koncentrace produkovaného alginátu, jeho molekulová hmotnost byla určena technikou SEC-MALS a poměr M/G podjednotek byl analyzován technikou infračervené spektroskopie. Kmen Azotobacter vinelandii DSM 87 dosáhl při gravimetrickém stanovení nejvyšší koncentraci alginátu (4,9 ± 0,6) g/l v 5. den kultivace. Koncentrace produkovaného PHB se pohybovala v rozmezí 6 až 48 % CDW, která byla určena metodou plynové chromatografie. Nicméně nejlepší gelační vlastnosti vykazoval kmen DSM 720, který byl v druhé části práce použit na podrobnější optimalizaci kultivačních podmínek, a dále na analýzu tvorby gelů při rozdílné teplotě, čase gelovatění a různé koncentraci síťovacího činidla. Vytvořené gely byly porovnané reologickým měřením pomocí amplitudového a frekvenčního testu.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.