|
|
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).
|
|
|
Produkce kopolymeru poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyhexanoát) s využitím vybraných zástupců rodu Aeromonas
Čeparová, Klára ; Slaninová, Eva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem produkce polyhydroxyalkanoátů (PHA) bakteriemi rodu Aeromonas. Pro tuto práci byly vybrány čtyři bakteriální kmeny: Aeromonas aquatica (DSM 100827), Aeromonas bivalvium (DSM 19111), Aeromonas hydrophila (CCM 7770) a Aeromonas cavernicola (CCM 7641). Nejprve byla ověřena přítomnost genu phaC zodpovědného za syntézu PHA pomocí polymerázové řetězcové reakce (PCR). U tří ze čtyř vybraných kmenů (A. aquatica, A. bivalvium, A. hydrophila) byla přítomnost genu phaC potvrzena. Kmen A. cavernicola neobsahoval gen phaC. U kmenů s potvrzenou přítomnosti genu phaC byla dále sledována syntéza PHA na různých uhlíkatých substrátech. Cílem práce byla optimalizace kultivačních podmínek bakteriálních kultur pro syntézu PHA. Byla sledována produkce polyhydroxybutyrátu (PHB) a poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyhexanoát) P(3HB-co-3HHx). Vyhodnocení přítomnosti a koncentrace polymeru ve vzorcích získané biomasy probíhalo pomocí plynové chromatografie. Ke kultivaci byly jako uhlíkaté substráty použity kyselina dekanová, kyselina kapronová, kyselina oktanová, glukóza, sacharóza a fruktóza. Nejvyšší koncentrace jak PHB, tak kopolymeru P(3HB-co-3HHx) byly zaznamenány na produkčním médiu s přídavkem kyseliny dekanové v koncentraci 1 g/l, a to u A. aquatica. Z cukernatých substrátů byla nejúspěšnější kultivace na sacharóze, kdy byla naměřena nejvyšší hodnota koncentrace biomasy.
|
|
|
Evoluční a genové inženýrství bakteriálních producentů polyhydroxyalkanoátů
Nováčková, Ivana ; Patáková, Petra (oponent) ; Koutný, Marek (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená disertační práce se zabývá tematikou evolučního a genového inženýrství bakteriálních producentů polyhydroxyalkanoátů (PHA). Vyjma tato témata přímo související s názvem práce je rozvinuta o problematiku biotechnologické produkce PHA na modelových hydrolyzátech lignocelulosové biomasy s využitím extrémofilních mikroorganismů a dále o vývoj alternativního způsobu izolace PHA. Rozvíjející témata přitom volně navazovala na předchozí experimenty a reflektovala aktuálně řešené projekty na pracovišti. Disertační práce je vypracovaná formou komentované diskuse publikovaných prací, které jsou její součástí ve formě příloh. Evoluční inženýrství bylo aplikováno především na modelový PHA produkující bakteriální kmen Cupriavidus necator H16. Adaptací na kyselinu levulovou byly získány izoláty produkující kopolymer P(3HB-co-3HV) s vyšším zastoupením frakce 3HV, což vede ke zlepšení vlastností polymeru pro další zpracování. Stejně tak i růst kultur a množství celkových PHA v biomase bylo vyšší. Dlouhodobou adaptací téhož kmene na osmotický stres a přítomnost měďnatých iontů byly získány izoláty charakterizované v rámci druhé publikace. Ze získaných dat bylo možné pozorovat rozdíly v adaptačním procesu, kdy adaptace na osmotický stres byla postupná, zatímco u mědi byl pozorován výrazný skok nárůstu biomasy a PHA signalizující rychlou adaptaci. Na základě analýz byla diskutována významná úloha PHA při adaptaci kmene C. necator H16 na testované stresory, která nespočívala pouze v nárůstu množství polymeru v biomase, nicméně v posílení celého cyklu, což vede také ke zvýšení poolu monomerních jednotek vykazujících protektivní účinky. Adaptací na -kaptolakton, unikátní prekurzor 4HB, byl získán kopolymer P(3HB-co-4HB). Jeho vlastnosti jsou opět výhodnější než u homopolymeru P(3HB), a to už při nízkém zastoupení 4HB, kterého jsme dosáhli také v laboratorním bioreaktoru. Dalšího navýšení frakce 4HB by mohlo být dosaženo s využitím delečních mutantů s absencí relevantních genů, jež byly více diskutovány. Produkce PHA na modelech hydrolyzátů lignocelulosové biomasy pocházející například z potravinářství byla testována v kombinaci s využitím extrémofilních producentů, kdy byla diskutována preference obsažených monosacharidů (hexos, pentos) pro jednotlivé producenty. Pro přiblížení se reálným hydrolyzátům byla testována také odolnost kmenů vůči relevantním potenciálním mikrobiálním inhibitorům. Náchylnosti halofilních a termofilních producentů PHA k osmotickému namáhání bylo využito při vývoji alternativního izolačního přístupu, který by snížil ekonomickou i ekologickou zátěž celého procesu oproti standardní extrakci využívající chlorovaná rozpouštědla. Aplikací detergentu SDS v nízkých koncentracích při současném temperaci při vyšších teplotách vedla k zisku polymeru vysoké čistoty současně bez ztráty výtěžku. Dále se nabízí možnost recyklace využitého SDS.
|
|
|
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.
|
|
|
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).
|
|
|
Využití bakterie Tepidimonas taiwanensis k produkci polyhydroxyalkanoátů na odpadních substrátech
Vidláková, Michaela ; Pernicová, Iva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce je zaměřena na screening produkce PHA pomocí termofilní bakterie Tepidimonas taiwanensis a na studium možného využití hroznových výlisků, melasy a odpadního papíru jako levných uhlíkatých substrátů pro kultivace charakterizované bakterie. Nejprve bylo provedeno testování základních kultivačních parametrů zahrnujících koncentraci uhlíkatého substrátu, dostupnost kyslíku, schopnost utilizace zdrojů dusíku a vybraných disacharidů. Produkce PHA z odpadních substrátů byla testována třemi způsoby. Při prvním byly jako zdroj uhlíku použity předem připravené hydrolyzáty z odpadních surovin zbavené pevného podílu. Druhý a třetí postup byl proveden nadávkováním odpadních materiálů přímo do minerálních médií, která se lišila pouze přítomností a absencí enzymového preparátu umožňujícím enzymatickou hydrolýzu dané suroviny za vzniku fermentovatelných sacharidů. Nejintenzivnější nárůst kultury a nejvyšší produkce PHA byla zaznamenána na hydrolyzátu z hroznových výlisků. Koncentrace biomasy u tohoto vzorku dosahovala až 4,8 g/l s obsahem 59 % PHA. Přídavek hroznových výlisků přímo do produkčního média se naopak vůbec neosvědčil, což bylo pravděpodobně způsobeno přítomností velkého množství inhibičních látek z výlisků. Podobně tomu bylo i u melasy a odpadního papíru, kdy byla bakterie Tepidimonas taiwanensis schopna růstu a případné produkce PHA pouze v malé míře. V rámci práce se podařilo také charakterizovat vliv teploty a pH na aktivitu enzymového koktejlu Viscozyme L a určit teplotní a pH optimum PHA syntázy bakteriálního kmene Tepidimonas taiwanensis v buněčném lyzátu.
|
|
|
Studium chování mikroorganismů pomocí mikrokalorimetrie
Piletskaya, Maryia ; Sedláček, Petr (oponent) ; Krouská, Jitka (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá studiem chování mikroorganismů pomocí mikrokalorimetrie. Teoretická část práce se zabývá především charakterizací mikroorganismu Rhodospirillum rubrum, zvoleného pro experimentální práci a aplikací mikrokalorimetrie v mikrobiologii. Druhým cílem byl screening růstu bakteriálního kmene R. rubrum za využití různých substrátů, následovaný výběrem nejvhodnějšího substrátu na základě experimentálních výsledků a optimalizace jeho koncentrace a aerace média pro daný mikroorganismus pomocí mikrokalorimetrie. Jako vhodné substráty byly použity hexanoát, malát, acetát a fruktóza. Dalším cílem bylo zpracování dat a diskuze výhod a nevýhod výběru substrátu a aerace média s ohledem na růst bakteriálního kmene. Bylo zjištěno, že nejlepším substrátem pro růst je hexanoát, po čemž následovala optimalizace koncentrace a aerace média. Výsledky mikrokalorimetrického měření byly potvrzeny spektrofotometrickým studováním růstové křivky zkoumané bakterie. Taky byl studován vliv osmotického tlaku na bakterie a závislost jejich přežití na obsahu polyhydroxyalkanoátů (PHA) v buňce. Množství PHA v biomase bylo stanoveno chromatograficky.
|
|
|
Biotechnologické produkce PHA kopolymerů obsahujících 4-hydroxybuytrát
Kovářová, Radka ; Pernicová, Iva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem předložené diplomové práce je studium biotechnologické produkce kopolymeru poly(3 hydroxybutyrát-co-4-hydroxybutyrát). V první části práce byl proveden výběr vhodného bakteriálního kmenu z pěti vybraných mikroorganismů s různými prekurzory 4HB. Následně proběhla selekce vhodného substrátu a jeho optimální koncentrace. Mikroorganismy využívané v experimentální části byly Cupriavidus malaysiensis DSM 19416, DSM 19379 a DSM 25816, Thermomonas hydrothermalis DSM 14834 a Aneurinibacillus thermoaerophilus H1 CCM 8960. Výběr vhodného kandidáta byl proveden pomocí izolace kopolymeru a jeho následné charakterizace prostřednictvím plynové chromatografie s plamenovým ionizačním detektorem (GC-FID) a SEC-MALS analýzy (vylučovací chromatografie s detektorem měřícím statický rozptyl světla ve více úhlech). Výběr ideálního kandidáta byl posouzen gravimetricky a spektrofotometricky. V rámci experimentální práce bylo důležité zvolit optimální substrát a koncentraci pro akumulaci kopolymeru. Z provedených experimentů vyplývá, že nejvhodnějším kandidátem pro biotechnologickou produkci kopolymeru je bakteriální kmen Cupriavidus malaysiensis DSM 19379 V závěru experimentální práce byla prozkoumána biotechnologická produkce kopolymeru v laboratorním fermentoru.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.