|
|
Studium produkce PHB-HV bakterií Cupriavidus necator za využití hroznových výlisků jako uhlíkového zdroje
Jakešová, Michaela ; Kučera, Dan (oponent) ; Kovalčík, Adriána (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá produkcí kopolymeru PHB-HV za využití bakterie Cupriavidus necator H16. Mikroorganismus byl nejdříve kultivován v Erlenmeyerových baňkách za využití čisté fruktózy jako uhlíkového zdroje, přičemž byl studován režim přidávání kyseliny valerové na syntézu PHB-HV. Dále byl sledován vliv stresového faktoru (ethanolu) na syntézu PHB-HV tímto mikroorganismem. Metoda, získaná na základě optimalizace v Erlenmeyerových baňkách, byla aplikována na syntézu kopolymeru PHB-HV v bioreaktoru, taktéž za využití fruktózy jako uhlíkového zdroje. Dále byl z hroznových výlisků získán po enzymatické hydrolýze cukerný extrakt, který byl využit jako uhlíkový zdroj pro syntézu PHB-HV. Fermentace za využití extraktu z hroznových výlisků byly provedeny jak v Erlemeyerových baňkách, tak v bioreaktoru. Za využití tohoto alternativního uhlíkového zdroje bylo v Erlenmeyerových baňkách vyprodukováno 3,51 g/l kopolymeru PHB-HV a v bioreaktoru pak 5,06 g/l. Podíl 3-hydroxyvalerátu v rámci kopolymeru činil v prvním případě 23,78 mol. %, ve druhém pak 9,39 mol. %.
|
|
|
Vliv schopnosti akumulace PHA na odolnost bakterií vůči bakteriocidním léčivům
Hrabalová, Vendula ; Kučera, Dan (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá vlivem bakteriocidních léčiv na bakterii kmene C. necator H16 a jejímu mutantnímu kmenu PHB-4. Kmen H16 je schopen akumulace polyhydroxyalkanoátů (PHA) ve formě granulí, zatímco kmen PHB-4 tuto schopnost postrádá. Teoretická část bakalářské práce se zaměřuje na vliv antibiotik na bakterie obecně a možností stanovení citlivosti mikroorganismů vůči antimikrobiálním látkám. V experimentální části byl testován vliv tří vybraných antibiotik (nisin, streptomycin a penicilin) na oba kmeny. Stanovena byla viabilita bakterií pomocí plotnové metody a průtokového cytometru. Dále byly použity antimikrobiální testy, konkrétně agarová difúzní metoda a bujónová diluční metoda. Ukázalo se, že produkce PHA snižuje odolnost buněk vůči antimikrobiálním látkám, protože kmen C. necator H16 je citlivější vůči působení streptomycinu a penicilinu než kmen C. necator PHB-4.
|
|
|
Produkce polyhydroxyalkanoátů pomocí Haloferax mediterranei
Hlináková, Kristýna ; Kučera, Dan (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce je zaměřena na studium vybraných vlivů na produkci biopolymerů, polyhydroxyalkanoátu (PHA) a extracelulárních polysacharidů (EPS), extrémně halofilní Archae Haloferax mediterranei. V teoretické části je zpracována stručná charakteristika biopolymerů a přehled příslušných mikrobiálních producentů. Experimentální část byla zaměřena na výběr vhodného substrátu, koncentraci soli a glukózy v médiu pro optimální produkci biopolymerů. Dalšími studovanými vlivy byla přítomnost světla a vhodná kultivační teplota. Pro stanovení biomasy byla zvolena metoda UV-VIS spektrofotometrie a gravimetrická metoda. PHA byly analyzovány pomoci plynové chromatografie s FID detekcí. Konkrétním PHA, produkovaným pomoci H. mediterranei, je kopolymer P(3HB-co-3HV). Obsah 3HV v kopolymeru se pohybuje okolo 10 %. Pro produkci PHA se jako nejlepší substrát osvědčila směs glukózy a glycerolu, kdy bylo dosaženo až 80,6% PHA v sušině. Dále byla optimalizována osmotická síla prostředí, kde se z pohledu akumulace PHA nejlépe osvědčila koncentrace NaCl 200 g/l. Je zajímavé, že na různou iontovou sílu prostředí reagovala kultura odlišnou pigmentací. Posledním klíčovým parametrem, který byl optimalizován v rámci této práce, byla teplota. Nejvyšší výtěžek PHA byl zaznamenán při teplotě 37°C, nicméně kultura byla schopna růst a akumulovat PHA i při teplotě 50°C.
|
|
|
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.
|
|
|
Studium metabolismu bakteriálních buněk a vlivu stresu na biosyntézu PHA
Kučera, Dan ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Ondrejovič,, Miroslav (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená dizertační práce se zabývá studiem biosyntézy polyhydroxyalkanoátů, jakožto mikrobiálního produktu s potenciálem nahradit současné konvenční plasty vyráběné z ropy. Dizertační práce je vypracovaná ve formě diskutovaného souboru již uveřejněných publikací, které jsou pak součástí práce ve formě příloh. Práce navazuje na poměrně rozsáhlé znalosti v oblasti produkce polyhydroxyalkanoátů a přináší nové skutečnosti a možné strategie. V rámci práce byly testovány rozličné možnosti analýzy polyhydroxyalkanoátů pomocí moderních metod, které přináší především rychlost, která může být klíčová při „real-time“ evaluaci produkčního biotechnologického procesu. Ramanova spektroskopie se ukázala jako velice perspektivní technika pro rychlou kvantifikaci PHA. Dále se práce zabývá valorizací odpadů potravinářského a zemědělského původu. Důraz je kladen především na metody detoxifikace hydrolyzátů lignocelulózy. V tomto kontextu byla poprvé využita adsorpce inhibitorů na lignin jako alternativa k dalším detoxifikačním technikám. Vybrané produkční kmeny Burkholederia cepacia a B. sacchari byly díky detoxifikaci schopné utilizovat hydrolyzát měkkého dřeva pro produkci PHA. V další části práce byla testována také možnost využítí kuřecího peří jako komplexního zdroje dusíku. V rámci práce bylo také využito evoluční inženýrství jako možná strategie pro eliminaci inhibičního účinku kyseliny levulové – mikrobiálního inhibitoru, který vzniká při hydrolýze lignocelulózových materiálů. Adaptačními experimenty byly z původního divokého kmene C. necator vyvinuty kmeny projevující se vyšší odolností ke kyselině levulové a schopné akumulovat kopolymer s vyšším zastoupením 3HV. Dalším slibným přístupem testovaným v rámci práce bylo využití extrémofilního mikrobiálního kmene, což vede ke snížení nákladů na biotechnologickou produkci. Vybrané druhy rodu Halomonas prokázaly vysoký potenciál jako halofilní producenti PHA. Závěrečná část práce se věnovala výběru produkčního kmene s ohledem na vlastnosti výsledného PHA. Kmen Cupriavidus malaysiensis byl vybrán za účelem produkce terpolymeru P(3HB-co-3HV-co-4HB) u kterého byly odhaleny značné rozdíly v materiálových vlastnostech oproti P3HB.
|
|
|
Utilization of lignocellulose materials for biotechnological production of polyhydroxyalkanoates
Kučera, Dan ; Márová, Ivana (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
This diploma thesis describes the possibilities of utilization of lignocellulosic material as a renewable resource to produce polyhydroxyalkanoates (PHA) by biotechnological methods. The theoretical part focuses on the characterization of plant waste biomass, its enzymatic saccharification and the possibilities of production and isolation of hydrolytic enzymes. Furthermore, the literature review deals with bacterial PHA production and the possibility to utilize lignocellulosic biomass for their production. In the experimental part, waste substrates hydrolyzed by chemical and enzymatic pathways were selected. Apple, wine and rapeseed pomace and spent coffee grounds were used as waste substrates. Burkholderia cepacia was employed for PHA production from obtained hydrolysates. Apple pomace appears to be the most promising substrate. It turned out that the selected bacterial strain is capable to utilize waste substrates even without previous treatment. The supernatant exhibited following activities after cultivation: protease, lipase (0.47 nmol/(mL•min)), cellulase for CMC (6.05 nmol/(mL•min)) and filter paper (4.63 nmol/(mL•min)) and xylanase (1.71 nmol/(mL•min)). These enzymes can represent an interesting byproduct PHA production from agricultural waste materials. The work assesses also the effect of time course of cultivation and method of hydrolysis on the resulting PHA production and enzymatic activity of industrially interesting enzymes.
|
|
|
Produkce, charakterizace a aplikace polymerů kyseliny jablečné a glutamové
Čangelová, Katarína ; Kučera, Dan (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Predmetom tejto bakalárskej práce bolo štúdium produkcie biopolymérov pomocou mikroorganizmov. Polymér kyseliny jablčnej bol produkovaný kvasinkoidnou hubou Aureobasidium pullulans a na biosyntézu polyméru kyseliny glutámovej bola použitá baktéria Bacillus licheniformis. V teoretickej časti práce sa nachádza charakteristika jednotlivých polymérov, ich mikrobiálnych producentov a možná aplikácia v rôznych oblastiach. Prostredníctvom experimentov bol sledovaný vplyv rozličných podmienok na bunkový rast a produkciu týchto polymérov. Boli optimalizované podmienky kultivácie z hľadiska produkcie polymérov a následne využité odpadové substráty – srvátka a hydinové perie. Mikrobiálne produkovaný polymér kyseliny jablčnej bol hydrolyzovaný s 2 M kyselinou sírovou a koncentrácia jablčnej kyseliny bola analyzovaná IEC s vodivostným detektorom. Koncentrácia polyméru kyseliny glutámovej bola určená spektrofotometrickou metódou s využitím CTAB.
|
|
|
Isolace PHA produkujících bakterií ze směsného mikrobiálního konsorcia
Plachý, Petr ; Kučera, Dan (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce byla detekce polyhydroxyalkanoáty (PHA) produkujících bakterií v aktivovaném kalu a pokus o izolaci těchto bakterií. Teoretická část se zabývá obecnou problematikou PHA a bakteriální produkce PHA. Pozornost je věnována také charakteristice aktivovaného kalu. Součástí teoretické části je i popis vybraných metod použitých k detekci PHA produkujících bakterií v této práci. V experimentální části byla směsná kultura aktivovaného kalu kultivována s využitím různých uhlíkových zdrojů v živném médiu. Ze získaných směsných kultur byly izolovány potenciální PHA produkující bakterie na základě lipofilního barvení Nilskou červení. Přítomnost genu phaC podmiňujícího tvorbu PHA byla detekována pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR) u 11 vzorků. Sekvenací DNA izolované z těchto vzorků se podařilo identifikovat 8 z 11 vzorků. Jednalo se o bakterie Klebsiella pneumoniae (1 x), Paenirhodobacter enshiensis (1 x) a Pseudomonas putida (6 x). U dvou z 11 izolovaných kultur byla pomocí infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) prokázána přítomnost PHA v biomase. Polyhydroxybutyrát (PHB) byl stanoven pomocí plynové chromatografie na 9,33 % hmot. sušiny biomasy (Paenirhodobacter enshiensis) a 1,18 % (neidentifikovaná kultura).
|
|
|
Studium metabolismu bakteriálních buněk a vlivu stresu na biosyntézu PHA
Kučera, Dan ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Ondrejovič,, Miroslav (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená dizertační práce se zabývá studiem biosyntézy polyhydroxyalkanoátů, jakožto mikrobiálního produktu s potenciálem nahradit současné konvenční plasty vyráběné z ropy. Dizertační práce je vypracovaná ve formě diskutovaného souboru již uveřejněných publikací, které jsou pak součástí práce ve formě příloh. Práce navazuje na poměrně rozsáhlé znalosti v oblasti produkce polyhydroxyalkanoátů a přináší nové skutečnosti a možné strategie. V rámci práce byly testovány rozličné možnosti analýzy polyhydroxyalkanoátů pomocí moderních metod, které přináší především rychlost, která může být klíčová při „real-time“ evaluaci produkčního biotechnologického procesu. Ramanova spektroskopie se ukázala jako velice perspektivní technika pro rychlou kvantifikaci PHA. Dále se práce zabývá valorizací odpadů potravinářského a zemědělského původu. Důraz je kladen především na metody detoxifikace hydrolyzátů lignocelulózy. V tomto kontextu byla poprvé využita adsorpce inhibitorů na lignin jako alternativa k dalším detoxifikačním technikám. Vybrané produkční kmeny Burkholederia cepacia a B. sacchari byly díky detoxifikaci schopné utilizovat hydrolyzát měkkého dřeva pro produkci PHA. V další části práce byla testována také možnost využítí kuřecího peří jako komplexního zdroje dusíku. V rámci práce bylo také využito evoluční inženýrství jako možná strategie pro eliminaci inhibičního účinku kyseliny levulové – mikrobiálního inhibitoru, který vzniká při hydrolýze lignocelulózových materiálů. Adaptačními experimenty byly z původního divokého kmene C. necator vyvinuty kmeny projevující se vyšší odolností ke kyselině levulové a schopné akumulovat kopolymer s vyšším zastoupením 3HV. Dalším slibným přístupem testovaným v rámci práce bylo využití extrémofilního mikrobiálního kmene, což vede ke snížení nákladů na biotechnologickou produkci. Vybrané druhy rodu Halomonas prokázaly vysoký potenciál jako halofilní producenti PHA. Závěrečná část práce se věnovala výběru produkčního kmene s ohledem na vlastnosti výsledného PHA. Kmen Cupriavidus malaysiensis byl vybrán za účelem produkce terpolymeru P(3HB-co-3HV-co-4HB) u kterého byly odhaleny značné rozdíly v materiálových vlastnostech oproti P3HB.
|
|
|
Studium produkce PHB-HV bakterií Cupriavidus necator za využití hroznových výlisků jako uhlíkového zdroje
Jakešová, Michaela ; Kučera, Dan (oponent) ; Kovalčík, Adriána (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá produkcí kopolymeru PHB-HV za využití bakterie Cupriavidus necator H16. Mikroorganismus byl nejdříve kultivován v Erlenmeyerových baňkách za využití čisté fruktózy jako uhlíkového zdroje, přičemž byl studován režim přidávání kyseliny valerové na syntézu PHB-HV. Dále byl sledován vliv stresového faktoru (ethanolu) na syntézu PHB-HV tímto mikroorganismem. Metoda, získaná na základě optimalizace v Erlenmeyerových baňkách, byla aplikována na syntézu kopolymeru PHB-HV v bioreaktoru, taktéž za využití fruktózy jako uhlíkového zdroje. Dále byl z hroznových výlisků získán po enzymatické hydrolýze cukerný extrakt, který byl využit jako uhlíkový zdroj pro syntézu PHB-HV. Fermentace za využití extraktu z hroznových výlisků byly provedeny jak v Erlemeyerových baňkách, tak v bioreaktoru. Za využití tohoto alternativního uhlíkového zdroje bylo v Erlenmeyerových baňkách vyprodukováno 3,51 g/l kopolymeru PHB-HV a v bioreaktoru pak 5,06 g/l. Podíl 3-hydroxyvalerátu v rámci kopolymeru činil v prvním případě 23,78 mol. %, ve druhém pak 9,39 mol. %.
|
host ::
RSS.