|
|
Charakterizace vybraných bakteriálních kmenů získaných během evolučních experimentů
Hrabalová, Vendula ; Sedláček, Petr (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá použitím evolučního inženýrství na bakteriální kmeny produkující polyhydroxyalkanoáty (PHA). Cílem této práce byla charakterizace adaptovaných bakteriálních kmenů na vybrané selekční tlaky. Pro evoluční experimenty byly vybrány dvě bakterie, Cupriavidus necator H16 a Halomonas halophila. Selekční tlaky, kterými se působilo na bakterie byly měďnaté kationty (Cu2+) a chlorid sodný (NaCl) pro C. necator H16, a kyselina octová (AA) a levulová (LA) pro H. halophila. Adaptované kmeny byly v průběhu dlouhodobých evolučních experimentů charakterizovány co do obsahu PHA a jeho Mw pomocí analýz GC-FID a SEC-MALS. Dále byl studován růst jednotlivých adaptovaných kmenů měřením optické hustoty. Pomocí spektrálního FC byla následně změřena procenta živých buněk po vystavení bakterií vybraným stresovým faktorům. Byly stanoveny specifické enzymové aktivity vybraných enzymů citrátového a glyoxalátového cyklu, enzymů generujících NADPH, enzymu zapojeného do metabolismu LA a enzymů biosyntézy PHA. U všech experimentů byly adaptované kmeny porovnávány s kmeny divokými. Optimální adaptace se projevila u bakterie C. necator H16 na Cu2+. Bakterie H. halophila byla na závěr kultivována v hydrolyzátu z lignocelulózových odpadů, kdy bylo zjištěno, že adaptovaný kmen H. halophila na LA je schopen produkovat více PHA než kmen původní.
|
|
|
Production of polyesters by extremophilic bacteria
Bednárová, Kristína ; Mravec, Filip (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with the study of the production of polyhydroxyalkanoates using thermophilic bacterial strains Schlegelella thermodepolymerans, Schlegelella aquatica and Thermomonas hydrothermalis. The aim of the thesis is to optimize the conditions of polymer production. In bacterial strains of the genus Schlegelella, phaC gene at the genotype level was confirmed. The ability to produce polyhydroxyalkanoates in the bacterial strain Thermomonas hydrothermalis at the phenotype level was demonstrated. The utilization of selected carbon sources was studied experimentaly. The production of PHA was optimized by selecting the appropriate substrate and cultivation temperature. The effect of precursors on the production of copolymers P(3HB-co-4HB) and P(3HB-co-3HV) was observed. The most promising carbon substrate for bacterial strain Schlegelella aquatica was glycerol while the best metabolic activity was at 45 °C. Strain Thermomonas hydrothermalis was able to produce the copolymer P(3HB-co-4HB) with extreme high molar fraction of 4HB. Optimal cultivation temperature was 55 °C. The highest yield of P(3HB) among selected bacteria, synthesized Schlegelella thermodepolymerans cultivated on xylose at 55 °C. For this strain, the effect of aeration on biomass growth and PHA production was observed. In an effort to reduce production costs, Schlegelella thermodepolymerans was cultivated on model hydrolysates of lignocellulose-rich materials. Finally, batch cultivation in a larger production volume in laboratory fermentor was performed.
|
|
|
Kyselina octová jakožto vedlejší produkt metabolismu bakterií produkující PHA
Ryšavá, Lenka ; Obručová,, Hana (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce je zaměřena na experimentální studium produkce kyseliny octové jakožto vedlejšího produktu metabolismu bakterií produkující PHA. Praktická část této bakalářské práce se zabývá vlivem přidaného substrátu do média na nárůst biomasy, na produkci PHA a na tvorbu organických kyselin u kmenů, které potenciálně nacházejí své uplatnění při průmyslové produkci PHA – Cupriavidus necator H16, Burkholderia sacchari, Burkholderia cepacia. Nejvyšších výtěžků organických kyselin bylo dosaženo u bakterie Burkholderia sacchari při kultivaci na minerálním médiu s glukózou jako substrátem. Následující část práce je zaměřena na stanovení viability mikroorganismů pomocí průtokové cytometrie, kde bakterie Cupriavidus necator H16, Burkholderia sacchari, Burkholderia cepacia byly vystaveny vybraným stresovým faktorům.
|
|
|
Izolace a analýza DNA se zaměřením na mikroorganismy důležité v potravinářství
Čutová, Michaela ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Fojtová,, Miloslava (oponent) ; Brázda, Václav (vedoucí práce)
Identifikace bakteriální DNA se skládá z několika kroků: lyze buněk, izolace a purifikace DNA, precipitace ethanolem a identifikace bakteriálního kmene pomocí PCR, případně i jiných molekulárně biologických metod. Každý krok musí být optimalizován. Nukleové kyseliny lze z buněk s výhodou izolovat pomocí magnetických nosičů. Molekuly DNA jsou na povrch magnetického nosiče navázány na základě elektrostatických interakcí a posléze jsou eluovány do pufru. Cílem práce bude optimalizace jednotlivých kroků identifikace bakteriální DNA: buněčná lyze, izolace DNA, charakterizace pevných magnetických nosičů funkcionalizovaných aminoskupinami pro izolaci nukleových kyselin. Přítomnost DNA v eluátu bude ověřena pomocí gelové agarosové elektroforézy a množství eluované DNA bude stanoveno spektrofotometricky. Kvalita izolované DNA bude bude ověřena její amplifikací s použitím polymerázové řetězové reakce (PCR). Dále je práce zaměřena na studium sekundárních struktur nukleových kyselin – křížových struktur a kvadruplexů. Tyto struktury se podílí na regulaci buněčných procesů a jejich výskyt je spojován s vývojem onkologických a neurodegenerativních onemocnění. Byla provedena analýza genomu in silico u mikroorganizmů významných v potravinářském průmyslu. Sevence genomů mikroorganismů byly získány z databáze NCBI (National Center for Biotechnology). Pro analýzu byl použit software Palindrome Analyser a G4 Hunter.
|
|
|
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 chemických procesů při výrobě kombuchy
Chludilová, Markéta ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Pořízka, Jaromír (vedoucí práce)
Kombuchový nápoj je označován výluh čaje s přidanou houbou kombucha nazývanou scoby. Takto se získá nízkoalkoholický nápoj, který získává značnou popularitu, a to zejména díky údajným prospěšným vlastnostem na lidské zdraví. Mikrobiální složení tohoto nápoje je velmi bohaté, skládající se s bakterií a kvasinek žijících v zájemné symbióze [11]. Mikrobiální složení nápoje a jeho příznivé účinky na lidské zdraví spolu velmi úzce souvisí. Tato práce se zabývá analýzou chemického složení kombuchového nápoje, a to zejména se zaměřením na obsah majoritních složek jako jsou organické kyseliny, sacharidy a ethanol. Tyto analyty patří mezi nejčastěji a nejhojněji se nacházející látky v kombuchovém nápoji a jsou velmi úzce propojeny s mikrobiálním složením scoby samotné [3]. Vzorky kombuchového nápoje byly dodány firmou RebornFood, která se jako jedna z mála zaobírá komerční výrobou tohoto nápoje na českém trhu. Zároveň si tato firma zakládá na čistě přírodní fermentaci nápoje, tudíž do procesu výroby není nijak zvláště zasahováno. Výsledky této diplomové práce poukazují na vliv používané scoby a s tím spojený výskyt analytů v nápoji a zároveň je potvrzen výrobní proces, spojený se vznikem analytů, který je popsán v několika článcích. Předpokládá se, že tato práce poskytne informace jak z hlediska výrobních podmínek, tak chemických vlastností vyrobeného nápoje související se stavem scoby, které budou využity dále, jak pro firmu RebornFood, tak jako materiál k využití vyřešení technických problémů výroby tohoto nápoje.
|
|
|
Charakterizace a stabilizace pankreatinu
Wurstová, Agáta ; Němcová, Andrea (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Práce se zaměřuje na studium enzymatické směsi pankreatinu, její charakterizaci a následnou enkapsulaci do liposomů. Jako srovnávací proteiny byly použity hovězí sérový albumin a trypsin. Charakterizace pankreatinu se skládá ze dvou částí. V první části je práce zaměřena na optimalizaci metod stanovení koncentrace pomocí absorpční spektrofotometrie s využitím základních metod pro identifikaci proteinů (Biuretová metoda, H-L metoda a Bradfordova metoda). Dále bylo proměřeno absorbční spektrum daného proteinu v UV oblasti. Jako metoda identifikace proteinu a zjištění jeho relativní molekulové hmotnosti byla použita metoda SDS-PAGE. Pro identifikaci složek pankreatinu byla použita LPLC ve dvou modifikacích, iontoměničová chromatografie a gelová filtrace. Druhá část práce je věnovaná charakteristice pankreatinu jako enzymu, primárně zjištění optimálních hodnot pH a teploty pro nejdůležitější enzymatické aktivity pankreatinu – proteolytickou (pH 8,9 a 50°C), amylázovou (pH 7 a 40 °C) a lipolytickou (pH 7 a 50 °C). Poslední část práce zaujímá enkapsulace pankreatinu do liposomů a pomocí přístroje DLS také stanovení distribuce velikosti částic a jejich zeta potenciálu. Částice samovolně neuvolňovaly enkapsulované enzymy, k jejich uvolnění došlo až po aplikaci fosfolipázy D, čímž bylo potvrzeno, že liposomy mohou být použity jako transportní systémy pro nativní enzymy.
|
|
|
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.
|
|
|
Study on metabolism of polyhydroxybutyrate and glycogen in cyanobacteria
Drinka, Jakub ; Slaninová, Eva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
The submitted diploma thesis is focused on establishing a quantification method for glycogen analysis in cyanobacterial cells in order to be able to consider the impact of illumination and other parameters on accumulation of reserve polymers, glycogen and polyhydroxyalkanoates (PHA), namely poly(3-hydroxybutyrate) (PHB). The experiments were conducted with two cyanobacterial species, Synechocystis sp. PCC 6803 and Synechocystis salina CCALA 192, which were grown both in Erlenmayer flasks (EF) and multicultivator (MC). The methodology for glycogen accumulation was introduced based on available literature and conducted optimalization. The effect of different illumination conditions was observed in a nitrogen-limiting media M22O, in which half of the cultures were cultivated with a 16 hours of light and 8 lights of darkness periods (EF) for the whole duration of the experiment. Others were transfered into full-time dark period after entering the dormant chlorosis state, following the exhaustion of nitrogen levels in the media. Synechocystis sp. PCC 6803 showed a decrease in both of the reserve polymers accumulation when introduced to this type of stress conditions. On the other hand, Synechocystis salina CCALA 192 converted some of the glycogen into PHB in the dark, but the polyester levels were lower than those of the cultures continuously cultivated under the lamp. A negative effect on the biomass concentration was also detected, while cyanobacterial pigments seemed to be unaffected by the lack of light, their levels in the EF that remained illuminated decreased due to chrolosis. The experiments in the MC were conducted in the same way, but the light period consisted of constant, 24-hour illumination. Synechocystis sp. PCC 6803 seemed to follow a different trend than in cultivations in EF, the PHB concentration was not affected by the dark period and remained on the same amounts, while glycogen was metabolised. Synechocystis salina CCALA 192 increased its polyester reserves in the darkness and in comparison with the first species accumulated almost 4 times more PHB. However, the results acquired from cultivations in MC seemed to be very unequal due to a lot of small differences in the cultivation conditions. That was the reason why in the later stages of experiments they were focused more on a possible PHA copolymer formation, rather than comparing the functions of these two reserve polymers in the light/dark cycles. However, none of the cultivations was succesful in this matter and no monomer other than 3-hydroxybutyrate (3HB) was detected in the dried biomass.
|
|
|
Termofilní enzymy
Kuchtová, Ludmila ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Babák, Libor (vedoucí práce)
Termofilní enzymy se tvoří v organismech žijících při teplotách 60-80°C, v některých případech i vyšších a jsou za těchto teplot aktivní a stabilní. Tato práce se zabývá výskytem termofilních a hypertermofilních organismů, způsoby jejich adaptace na život v prostředí s teplotou výrazně přesahující optimum pro většinu organismů a současnými poznatky a názory na jednotlivé možné faktory zvyšující termostabilitu proteinů. Shrnuje vlastnosti a funkce termofilních enzymů a jejich současné aplikace (např. PCR, škrobárenství). Srovnává výhody a nevýhody použití těchto enzymů oproti současným používaným mesofilním enzymům. Předkládá možnosti budoucího použití termozymů v různých odvětvích průmyslu, kde by mohly nahradit některé postupy značně znečišťující životní prostředí, zjednodušit procesy a mít ekonomický význam.
|
host ::
RSS.