|
|
Screening produkce biosurfaktantů u vybraných termofilních bakterií
Řeháková, Veronika ; Nováčková, Ivana (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předmětem bakalářské práce je produkce biosurfaktantů vybranými termofilními bakteriemi. Teoretická část obsahuje obecnou charakterizaci termofilních bakterií, popisuje struktury a klasifikaci biosurfaktantů, charakterizuje jejich vlastnosti a využití. Závěr teoretické části se věnuje produkci biosurfaktantů termofilními bakteriemi. Experimentální část se zabývá screeningem produkce biosurfaktantů u vybraných termofilních bakterií. Termofilní bakterie byly získány z kompostů a aktivovaných kalů. Izolace není předmětem bakalářské práce. Celkově 39 bakteriálních izolátů bylo kultivováno a supernatanty kultivačního média byly testovány screeningovými metodami na přítomnost biosurfaktantů, a to stanovením aktivity emulze a solubilizací krystalického antracenu. Na základě výsledků těchto metod bylo vybráno 14 nejatraktivnějších producentů. Vybrané bakteriální kmeny byly znovu kultivovány a byla tak získána nová sada supernatantů. Pro podrobnější screening produkce vybranými termofilními bakteriemi byly kromě stanovení aktivity emulze a solubilizace krystalického antracenu přidány další metody: přímé měření povrchového napětí – Du-Noüy-Ring, metoda rozlévání kapky a metoda rozšiřování oleje. Výsledky byly zhodnoceny a metody byly znovu zopakovány pro novou sadu supernatantů za účelem ověření reprodukovatelnosti produkce. Výsledky všech testů byly porovnány a následně byli určeni tři nejspolehlivější termofilní bakteriální producenti.
|
|
|
Využití termofilních bakterií k biodegradaci syntetických a přírodních polymerů
Csölle, Eduard ; Sedlář, Karel (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá využitím termofilní bakterie Schlegelella thermodepolymerans k biodegradaci vybraných polymerů, mezi které patří poly(3-hydroxybutyrát) (PHB), polyester kyseliny mléčné (PLA) a poly(butylen adipát-co-tereftalát) (PBAT). V teoretické části práce jsou přiblíženy vlastnosti a původ těchto bioplastů, charakteristika studovaných bakterií a celkový průběh biodegradačního procesu. Experimentální část je zaměřena na dvacetidenní kultivaci tří testovaných kmenů v přítomnosti zmíněných polymerů a následné zhodnocení míry degradace těchto materiálů. Největší nárůst biomasy byl pomocí spektrofotometrie pozorován u kmene DSM 15344 při kultivaci na PHB. Díky slepým vzorkům (bez polymerů) bylo prokázáno, že pro významnější růst musely bakterie opravdu utilizovat přítomné polymery. Gravimetrická analýza obsahu biomasy potvrdila, že nejvhodnějším substrátem pro kultivaci byl PHB. Největší hmotnostní ztráty byly zaznamenány u PHB a pohybovaly se v rámci všech tří kmenů okolo 30 %. U kmene LMG 21645 činil úbytek téměř 33 %. Hmotnostní ztráty PLA a PBAT dosahovaly znatelně nižších hodnot. Přesto byl pomocí SEC-MALS zaznamenán nejvýraznější pokles molekulové hmotnosti právě u PLA, a to asi 80 % u kmene DSM 15264. Analýza povrchu polymerů využitím SEM potvrdila, že biodegradace PHB probíhá formou povrchové enzymatické eroze. Naopak u vzorků PLA a PBAT se biodegradace neprokázala.
|
|
|
Studium metabolických vlastností bakterie Schlegelella thermodepolymerans v kontextu biosyntézy polyhydroxyalkanoátů
Chvátalová, Viktorie ; Kouřilová, Xenie (oponent) ; Pernicová, Iva (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá metabolickými vlastnostmi termofilní bakterie Schlegelella thermodepolymerans, která je schopná produkovat polyhydroxyalkanoáty (PHA). Cílem práce bylo pochopení metabolismu a utilizace různých sacharidů (xylóza, celobióza, glukóza a jejich kombinace) v závislosti na čase kultivace. V experimentální části byly použity dva bakteriální kmeny (M15344 a DSM15344). U bakterií byl v průběhu měření sledován nárůst optické hustoty. Dále byl stanoven obsah P(3HB) z biomasy pomocí GC-FID a molekulová hmotnost polymeru pomocí analýzy SEC-MALS. Díky měření zbytkového cukru pomocí HPLC-RI byl stanoven průběh utilizace sacharidů v závislosti na čase. Výsledky obou bakterií byly mezi sebou porovnány a vyhodnoceny. Bakterie DSM15344 prokazovala vyšší výsledky při produkci P(3HB) než bakterie M15344 a jako nejvhodnější substráty pro produkci P(3HB) se jeví celobióza a xylóza.
|
|
|
Produkce kopolymerů na bázi polyhydroxyalkanoátů pomocí bakterie Schlegelella thermodepolymerans
Černý, Vojtěch ; Černayová, Diana (oponent) ; Pernicová, Iva (vedoucí práce)
Cílem této práce bylo prostudovat schopnost různých kmenů termofilní bakterie Schlegelella thermodepolymerans inkorporovat do struktury polyhydroxyalkanoátů (PHA) různé monomerní jednotky a tvořit tak kopolymery. Byly testovány prekurzory pro produkci monomerů mcl-PHA, 4-hydroxybutyrátu (4HB) a 3-hydroxyvylerátu (3HV). Teoretická část práce pojednává o charakteristice studovaných polymerů, jejich vlastnostech a využití, a také o termofilních organismech a jejich možnosti uplatnění v průmyslu. V experimentální části práce byly prováděny kultivace s různými prekurzory, u kterých se měnily časy přidání a koncentrace. Během těchto kultivací byly použity čtyři bakteriální kmeny S. thermodepolymerans pocházející z různých veřejných sbírek mikroorganismů. Po sérii prvotních screeningů byl vyhodnocen jako nejlepší prekurzor kyselina levulová přidaná v čase zaočkování produkčního média inokulem. Následně byla provedena kultivační série koncentrační řady, kde bylo zjišťováno, zda úprava koncentrace prekurzoru ovlivní složení kopolymeru. Při zvyšování množství prekurzoru klesalo množství biomasy a PHA, avšak vznikly velmi zajímavé materiály s vysokým obsahem 3HV. Při přidání 8 g/l prekurzoru to bylo až 52 %. Nakonec byla u vzniklých materiálů zjištěna molekulová váha polymeru pomocí gelové permeační chromatografie (SEC) s detektorem statického rozptylu světla ve více úhlech (MALS).
|
|
|
Biotechnologická produkce PHA pomocí vybraných termofilních bakterií
Marková, Lucie ; Slaninová, Eva (oponent) ; Pernicová, Iva (vedoucí práce)
Hlavními tématy této závěrečné práce jsou produkce PHA kopolymerů a studium metabolismu termofilního rodu Aneurinibacillus. Teoretická část se z velké části zaobírá obecnými vlastnostmi a vznikem PHA, dále pak bakteriemi produkujícími PHA, zejména extrémofily, a poslední kapitola je věnována konkrétně bakteriálnímu rodu Aneurinibacillus a dosavadním znalostem o těchto producentech PHA. Praktická část je zaměřena na testování PHA syntázy těchto bakterií, která vykazuje schopnost syntézy široké škály monomerů. S využitím kmenů AFN2 a AH30 byly syntetizovány různé neobvyklé kopolymery s obsahem 3HB, 3HV, 4HB, 4HV, 5HV, a dokonce i šestiuhlíkaté 3HHx a 4HHx. To vypovídá o velice rozsáhlé nespecifitě tohoto enzymu. Kopolymery byly syntetizovány díky přídavkům různých prekurzorů z řad laktonů, diolů a organických kyselin. Tyto prekurzory byly přidávány do minerálního média, které vytvářelo prostředí s limitujícím obsahem dusíku, nebo do komplexního média, které bakteriím poskytlo veškeré potřebné prvky v dostatečné koncentraci. PHA byly produkovány na obou zvolených médiích. Bakterie rodu Aneurinibacillus tedy pro syntézu PHA nevyžadují nutně prostředí s limitujícím obsahem dusíku. Za zmínku stojí výsledek kultivace kmene AFN2 na komplexním médiu s přídavkem glukózy a -valerolaktonu. Biomasa za těchto podmínek narostla do koncentrace 4,2 g/l a množství syntetizovaného PHA dosáhlo hodnoty 2,6 g/l. Tento kopolymer obsahoval bezmála 60 mol. % monomeru 4HB. V závěru experimentální části byly z testovaných prekurzorů vybrány dvě dvojice lakton-diol, které byly posléze mezi sebou porovnávány. PHA produkované na médiích s přídavky těchto prekurzorů byly následně izolovány a charakterizovány. Bylo u nich stanoveno monomerní složení a molekulová hmotnost. Kopolymery syntetizované v přítomnosti laktonů vykazovaly vždy vyšší hodnotu molekulové hmotnosti, což lze vysvětlit alkoholytickou aktivitou PHA syntázy bakterií rodu Aneurinibacillus.
|
|
|
Studium produkce polyhydroxyalkanoátů pomocí vybraných termofilních zástupců rodu Aneurinibacillus
Řeháková, Veronika ; Kovalčík, Adriána (oponent) ; Pernicová, Iva (vedoucí práce)
Předmětem diplomové práce je produkce PHA kopolymerů termofilními gram-pozitivními bakteriemi rodu Aneurinibacillus. Teoretická část je věnována obecné charakterizaci PHA materiálů, jejich vlastnostem, využití a také produkci PHA polymerů bakteriemi. Experimentální část práce se zabývá produkcí PHA kopolymerů pomocí vybraných termofilních bakterií rodu Aneurinibacillus. Nejprve byla stanovena specifická enzymová aktivita PHA syntáz a poté byl proveden screening produkce PHA kopolymerů za využití vybraných laktonů (-valerolakton, -hexalakton, -valerolakton) a diolů (1,6-hexandiol, 2,3-butandiol a 1,4-butandiol). Tyto experimenty byly provedeny se šesti termofilními bakteriemi rodu Aneurinibacillus, které byly izolovány z kompostů a aktivovaných kalů. Testované kultury prokázaly schopnost inkorporace zajímavých monomerů do struktury PHA, mezi které patří 4-hydroxyvalerát (obsah dosahoval až 69,3 % celkového množství PHA), 5-hydroxyvalerát (až 47,1 %) nebo 4-hydroxyhexanoát (až 31,9 %). Následně byla pro vybrané bakteriální producenty realizována bližší charakterizace získaných PHA materiálů pomocí některých charakterizačních metod (DSC, SEC-MALS, FT-IR). Závěr experimentální části práce je věnován screeningu produkce PHA kopolymerů v laboratorních bioreaktorech pro nejspolehlivější producenty.
|
|
|
Bioinformatic analysis of PHA synthases of thermophilic bacteria
Brondová, Zuzana ; Brázda, Václav (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
The thesis deals with bioinformatics analysis, the aim of which was to find a suitable producer of PHA for new generation industrial biotechnologies from the collection of found thermophilic bacteria. Part of experiments was the finding of several thermophilic bacteria based on the similarity of the protein sequence of the phaC gene of the bacterium Cupriavidus necator. The next part of thesis was a literature search of the abilities of these thermophilic bacteria focused on culture conditions and the spectrum of usable substrates. Subsequently, five bacteria were selected for use in NGBI based on the information obtained. Freely available databases were used during the experimental work, and evolutionary analysis were performed in MEGA X and Operon-mapper. Rubrobacter xylanophilus with collection number DSM 9941 was selected from the collection of bacterial strains as the most promising PHA producer for NGIB. The high culture temperature of up to 70 ° C and a large amount of utilized carbohydrate substrates were considered decisive. An interesting result of the analysis was to find the gene sequences of two classes of PHA synthase – I. and III. class, as for a single bacterial strain from the entire collection. Additional genes linked to PHA metabolism were found in genome analysis.
|
|
|
Biotransformace kyseliny ferulové na senzoricky aktivní látky
Opial, Tomáš ; Pernicová, Iva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Bakalárska práca sa zaoberala biotransformáciou kyseliny ferulovej na senzoricky aktívne látky. Experiment bol založený na sledovaní biotransformačného potenciálu vybraných mikroorganizmov metódou vysoko účinnej kvapalinovej chromatografie (HPLC) pričom kultivácia prebiehala v dvoch paralelných prevedeniach a vzorky s pridanou kyselinou ferulovou boli rozdelené na 24 hodinové pôsobenie a 48 hodinové pôsobenie kyseliny ferulovej na bakteriálne kultúry. Bolo zistené, že termofilné baktérie a halofilná baktéria Halomonas neptunia sú najvhodnejšími kandidátmi na biotransformáciu kyseliny ferulovej na senzoricky aktívne látky. Pri oboch vzorkách baktérii Schlegelella thermodepolymerans (DSM 15344 a DSM 15264) došlo k vzniku 33 mg/l a 76 mg/l kyseliny vanilovej a 81 mg/l a 71 mg/l 4-vinylguaiacolu po 24 hodinovom pôsobení kyseliny ferulovej. U vzorky s baktériou T. taiwanensis po 48 hodinovom pôsobení kyseliny ferulovej vzniklo 61 mg/l kyseliny vanilovej a 32 mg/l 4-vinylguaiacolu a u vzorky R. xylanophilus 56 mg/l 4-vinylguaiacolu. U vzorky s baktériou H. neptunia po 24 hodinovom pôsobení kyseliny ferulovej došlo k jej premene na 296 mg/l kyseliny vanilovej, čo činilo až 59% konverzie pôvodnej kyseliny ferulovej a u vzorky s baktériou H. organivorans po 24 hodinovom pôsobení kyseliny ferulovej vzniklo 71 mg/l kyseliny vanilovej. Avšak po 48 hodinovom pôsobení kyseliny ferulovej kyselina vanilová degradovala. Okrem screeningu biotransformačného potenciálu sa vykonalo aj porovnanie sekvencie bakteriálnych enzýmov, podieľajúcich sa na biotransformácii, s proteínovými sekvenciami v databáze pomocou vyhľadávacieho nástroja BLAST. Prítomnosť génov kódujúcich enzýmy podieľajúcich sa na biotransformácii bola dokázaná takmer pre všetky používané mikroorganizmy okrem baktérie H. neptunia, pre ktorú nebol dokázaný ani jeden gén. Najväčší počet prítomných génov u baktérii bol pri enzýmoch feruloyl-CoA-syntetáza, enoyl-CoA hydratáza/izomeráza, acetoacetyl-CoA thioláza a vanilín dehydrogenáza.
|
|
|
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.
|
|
|
Complementary analysis of procaryotic cells by electron microscopy and Raman spectroscopy
Ikrényiová, Terézia ; Sedláček, Petr (oponent) ; Hrubanová, Kamila (vedoucí práce)
This master thesis deals with conventional methods of bacterial cell analysis, polyhydroxyalkanoates, Raman spectroscopy and electron microscopy in the theoretical part. The production of polyhydroxybutyrate by selected thermophilic bacteria and their analysis by gas chromatography, cryogenic scanning electron microscopy and Raman spectroscopy is described in the experimental part. The chosen sample was analyzed by a transmission electron microscope. Comparing the results from previous mentioned methods it was found that the bacteria Schlegelella thermodepolymerans accumulated the highest amount of PHB. The lowest amount of PHB was obtained by bacteria Rubrobacter xylanophilus. The assumption that the PHB granules formed so-called needle-like plastic deformations during freeze-fracturing was affirmed by cryo-SEM photos analysis. Moreover, it was found that the bacterial cell characterization deduced from microscopic observation of samples corresponded to the description in the literature. TEM provided better resolution photos and in consequence the cells and PHB are more visible. The thesis is also focused on chemical fingerprint analysis of cells by Raman spectroscopy. Several biomolecules were identified by measured Raman spectra for the particular samples.
|
host ::
RSS.