|
|
Fotoprotektivní vlastností PHB granulí
Hesko, Ondrej ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
Cílem práce je studium a návrh fyzikálně-chemické metody na ověření fotoprotektivních vlastností PHB granulí pomocí bakterie Cupriavidus necator H16 a její mutantní kmen Cupriavidus necator PHB-4 lišíci se schopností produkce polyhydroxyalkanoátů. V teoretické části jsou zpracované základní informace ku polymerním agregátů a metodám využitých při zkoumaní fotoprotektivity. Byli optimalizovány metody jako nefelometrie a kontinuální fluorescenční mikrofotolýza (CFM) sloužíci k charakterizaci mechanizmu způsobu interakce světla s granulemi. V experimentální časti byly stanovovány rozptylové vlastnosti bakterií a získány charakteristické křivky. Dále byla porovnávána fotostabilita fluorescenční sondy specifická pro nukleové kyseliny v bakteriích. Tato metoda měla dokázat větší odolnost vůči UV světlu kmenu H16. Zadefinovala také možnou interakci nukleových kyselin a zkoumaných granulí.
|
|
|
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.
|
|
|
Stresová odolnost bakteriálních monokultur a směsných kultur
Chorvátová, Michaela ; Slaninová, Eva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
V tejto bakalárskej práci bola skúmaná stresová odolnosť bakteriálnych monokultúr a definovanej zmiešanej kultúry. Teoretickú časť predstavuje literárna rešerš, ktorá sa zaoberá všeobecnou stresovou odolnosťou baktérií a dynamikou ich rastu. Ďalej sú predstavené polyhydroxyalkanoáty, ich zapojenie do stresovej odpovede baktérií a významná moderná metóda akou je prietoková cytometria, ktorá predstavovala dôležitú súčasť experimentu. V experimentálnej časti bola študovaná odolnosť voči osmotickému a teplotnému stresu. Pre tento účel boli použité monokultúry PHA akumulujúceho kmeňa Cupriavidus necator H16 a mutantného kmeňa Cupriavidus necator H16/PHB-4 neschopného akumulácie PHA. Definovaná zmiešaná kultúra bola pripravená kokultiváciou týchto dvoch kmeňov. Celkovo možno konštatovať, že akumulácia a utilizácia PHA, konkrétne poly(3-hydroxybutyrátu), zvýšila odolnosť baktérií, čo sa najviac prejavilo u osmotického stresu, kedy koncentrácie soli nespôsobili výraznejšie zníženie viability u Cupriavidus necator H16 oproti mutantnému kmeňu, ktorého viabilita klesala s rastúcou intenzitou stresu. Experimentálne teploty naopak nepredstavovali výrazný vplyv na viabilitu buniek, pričom sa takmer vždy potvrdilo, že baktériám sa najviac darilo pri ich teplotnom optime 30 °C.
|
|
|
Biotechnologická produkce vybraných biopolymerů s využitím Haloferax mediterranei
Strečanská, Paulína ; Pernicová, Iva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cielom práce je štúdium produkcie vybraných biopolymérov, polyhydroxyalkanoátov (PHA) a extracelulárnych polysacharidov (EPS) pomocou Haloferax mediterranei. V prvej casti sa nachádza teoretický podklad zahrnajúci vlastnosti biopolymérov, výhody a ciele ich komercnej produkcie, charakteristiku a pozitívne aspekty kultivácie extrémne halofilného archeónu Haloferax mediterranei. Experimentálna cast bola zameraná na štúdium vplyvu koncentrácie odpadných substrátov, ako je proteolytický hydrolyzát srvátky a hydrolyzát peria na produkciu PHA a EPS. Dalším študovaným vplyvom bol objem média a s ním súvisiaci prístup kyslíku. PHA, konkrétne kopolymér P(3HB-co/3HV) bol analyzovaný plynovou chromatografiou s FID detekciou. Pri použití média s obsahom 25 % proteolytického hydrolyzátu srvátky bez prídavku glukózy bol dosiahnutý obsah 3HV v PHA až 15,09 %. Ako vhodné sa osvecili aj médiá s obsahom 10 % hydrolyzátu peria a 10% hydrolyzátu s prídavkom 30 g/l glukózy v objeme média 50 ml v 250 ml Erlenmeyerovej banke. Haloferax mediterranei bol schopný produkcie biomasy a akumulácie PHA s využitím odpadného substrátu proteínového charakteru aj bez prídavku substrátu sacharidovej povahy.
|
|
|
Bioprodukce, charakterizace a aplikace vybraných biopolymerů
Benešová, Pavla ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Čertík, Milan (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená dizertační práce je zaměřena na mikrobiální produkci biopolymerů s využitím obnovitelných zdrojů, jako zdroje uhlíku a dusíku. Mikrobiálně byly produkovány polysacharidy a polyestery. S využitím především odpadních substrátů byl produkován pullulan a polymer kyseliny jablečné jako extracelulární metabolity polymorfního mikroorganismu Aureobasidium pullulans. Další část práce je věnována biotechnologické produkci bakteriálních plastů polyhydroxyakanoátů (PHA), které jsou bakteriemi produkovány ve formě intracelulárních granulí. Produkce biodegradabilních PHA je zaměřena jak na produkci poly(3-hydroxybutyrátu), tak také na biosyntézu technologicky významného kopolymeru poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyvalerátu), s důrazem na možnost využití odpadních substrátů v rámci konceptu biorafinerie. Do konceptu biorafinerie zapadá zejména využití kávové sedliny pro produkci PHA. Hydrolyzát kávové sedliny byl využit jako substrát pro Burlkholderia cepacia, akumulován byl P(3HB-co-3HV) bez nutnosti přídavku prekurzoru. Další kávový odpad představoval olej extrahovaný z kávové sedliny, který byl taktéž využit pro produkci PHA bakterií Cupriavidus necator. Optimalizován byl proces hydrolýzy odpadních materiálů, které byly využity pro produkci biopolymerů, s důrazem na finální obsah sacharidů a polyfenolů. Odpadní materiály nebyly využity pouze jako zdroje uhlíku, ale také jako komplexní zdroj dusíku. Hydrolyzáty syrovátky a kuřecího peří byly použity, jako komplexní zdroj dusíku pro produkci PHA C. necator, pro kultivaci byl jako zdroj uhlíku využit odpadní fritovací olej. V rámci předložené dizertační práce byla snaha využít zejména PHA pro přípravu různých aplikačních forem. Připraveny byly lipozomy s přídavkem PHB a odpadním kávovým olejem, které vykazovaly antioxidační a antimikrobiální efekt. Nano(mikro)vlákenné materiály z PHB byly připraveny za účelem filtrace mikrobiálních suspenzí. Pro zlepšení filtračních schopností byly připraveny kompozitní PHB vlákenné materiály s přídavkem aktivního uhlí a oxidů kovů. Součástí této práce je také studium degradace polyhydroxyalkanoátů, kdy byla studována produkce PHA depolymeráz u vybraných mikroorganismů. Testována byla také biodegradabilita různých PHA forem standardním kompostovacím testem IS/ISO 20200. Tento test byl také použit pro studium mechanických vlastností polyuretanu s parciálním obsahem PHB v závislosti na délce působení kompostovacích podmínek.
|
|
|
Polyhydroxyalkanoáty a jejich role ve struktuře bakteriálního biofilmu
Rucká, Markéta ; Samek,, Ota (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá polyhydroxyalkanoáty (PHA) a jejich rolí ve struktuře bakteriálního biofilmu. V teoretické části byla vypracována literární rešerše zabývající se polyhydroxyalkanoáty, bakteriálním biofilmem a jejich vzájemným vztahem. Práce byla zaměřena na rozdíly v produkcí PHA planktonickými a biofilmovými buňkami. Za účelem studie byly použity bakteriální kmeny Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari, které byly kultivovány s využitím CDC biofilmového reaktoru. Pozornost byla věnována kvantitě a zejména formě, v jaké se PHA vyskytují v planktonických a biofilmových buňkách. Výsledky Ramanovy spektroskopie ukázaly, že PHA se v planktonických bakteriálních buňkách vyskytuje výhradně v nativní amorfní formě. Naproti tomu v biofilmu PHA existuje také v částečně krystalické formě. Dále byla testována jednak odolnost planktonických a biofilmových buněk vůči působení různých stresových faktorů, a jednak vliv osmotického stresu na produkci PHA. Na základě výsledků experimentu, kdy byly bakterie vystaveny různým stresovým faktorům (vysoká teplota, nízká teplota, přítomnost detergentu a další), bylo zjištěno, že biofilmové buňky vykazují vyšší stresovou odolnost než buňky planktonické. Vystavení buněk zvýšenému osmotickému tlaku vedlo jednak ke zpomalení buněčného růstu a rozmnožování, ale také k poklesu produkce PHA. Planktonické buňky navíc reagovaly na vnější stimuly značně citlivěji než buňky biofilmové.
|
|
|
Studium protektivního účinku 3-hydroxybutyrátu a jeho derivátů
Černá, Klára ; Smilek, Jiří (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce je studium chemických chaperonů, jakožto ochranných látek enzymů před denaturačními procesy. V experimentální části práce byly zkoumány protektivní účinky pěti vybraných potenciálních protektivních látek – derivátů 3-hydroxybutyrátu – na dvou modelových enzymech: lipáze a lysozymu. Protektivní účinky potenciálních chemických chaperonů byly zkoumány metodou dynamického rozptylu světla (DLS), kterou byla stanovována distribuce velikosti vznikajících agregátů lipázy v závislosti na teplotě při tepelně indukované denaturaci. Dále byla použita diferenciální kompenzační kalorimetrie (DSC), kterou byla stanovena teplota denaturace lysozymu v přítomnosti nebo nepřítomnosti potenciálně protektivních látek. Posledním parametrem bylo stanovení vlivu potenciálně protektivních látek při různých koncentracích na katalytickou aktivitu lipázy a stanovení residuální aktivity lipázy po aplikaci dvou denaturačních faktorů – zvýšené teploty a mražení. Ze všech testovaných strukturních analogů 3-hydroxybutyrátu byl nejvyšší protektivní efekt (stabilizace molekuly enzymu) pozorován u jantaranu, který disponuje dvěma karboxylovými skupinami. Naopak 1,3-butandiol nevykázal prakticky žádnou protektivní účinnost, což dokazuje, že přítomnost karboxylové skupiny je pro protektivní účinek zcela zásadní. Nízká protektivní účinnost butyrátu dále naznačuje, že je nezbytné, aby efektivní protektant kromě karboxylové skupiny obsahoval i další funkční skupinu – ať už karboxylovou nebo hydroxylovou. Výraznější protektivní účinek byl pozorován u 3-hydroxybutyrátu, než-li u 2-hydroxybutyrátu. Je zajímavé, že efektivní protektanty zároveň při vyšších koncentracích výrazně inhibují enzymovou aktivitu modelového enzymu, což pravděpodobně souvisí se solvatací a konformací proteinu v přítomnosti protektantů a dostupností aktivního místa pro substrát.
|
|
|
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.
|
|
|
Využití pilin jako substrátu pro biotechnologickou produkci PHA
Ladický, Peter ; Sedláček, Petr (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cieľom práce bolo štúdium vhodnosti hoblín a pilín ako substrátu pre mikrobiálnu produkciu PHA baktériami Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari. V experimentálnej časti práce bol skúmaný najvhodnejší spôsob hydrolýzy hoblín a pilín a vplyv koncentrácie furfuralu a polyfenolov na schopnosť akumulovať PHA. Burkholderia sacchari mala v porovnaní s Burkholderia cepacia vyššiu schopnosť akumulovať PHA. Pri kultivácii Burkholderia sacchari na médium obsahujúce detoxifikovaný hydrolyzát z pilín boli dosiahnuté hodnoty kedy PHB predstavoval 87–89 % celkovej koncentrácie biomasy. Piliny teda predstavujú sľubný substrát na mikrobiálnu produkciu PHA z hľadiska zníženia produkčných nákladov a vysokého obsahu PHB v biomase.
|
|
|
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).
|
host ::
RSS.