|
|
Využití vybraných fluorescenčních technik k charakterizaci mikrobiálních buněk
Vaněk, Martin ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Karotenoidy patří mezi nejrozšířenější přírodní pigmenty s mnohostranným potenciálem využití. Dlouho upřednostňovaná (levnější) metoda syntetické přípravy v posledních letech dostává stále vážnější konkurenci v podobě zdokonalované biotechnologické produkce. Ke zlevnění biotechnologické produkce může přispět také koncept on-line optimalizace a online analýz. Jednou z metod on-line optimalizace je průtoková cytometrie. V této práci byla zkoumána závislost intenzity autofluorescence kvasničných buněk na koncentraci karotenoidů v biomase a bylo ustanoveno číselné vyjádření těchto závislostí pomocí lineární regrese. Dále byla zkoumána závislost mezi rozptylovými parametry kvasničných buněk a množstvím sušiny ve vzorku. S pomocí modelu, který využívá přímého a bočního rozptylu světla spolu s informací o počtu buněk na jednotku objemu byla nalezena funkční závislost v podobě rovnice přímky. Buňky kvasinek byly zkoumány také pod laserovým skenovacím konfokálním mikroskopem za účelem lokalizace karotenoidů v buňce. Uskutečněné experimenty nasvědčují, že se karotenoidy nacházejí v zásobních lipidických granulích uvnitř buňky, další experimenty jsou však zapotřebí pro jednoznačné prokázání.
|
|
|
Charakterizace kvasinkových a řasových metabolitů pomocí instrumentálních technik
Kurowska, Klára ; Márová, Ivana (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá analýzou a produkcí vybraných mikrobiálních metabolitů kvasinky Rhodotorula kratochvilovae v porovnání s různými druhy mikrořas. V teoretické části byly shrnuty poznatky o podmínkách pro optimální růst a produkci sekundárních metabolitů. Dále byly popsány analytické metody, pomocí kterých byly metabolity kvantifikovány a vyhodnoceny. V rámci experimentální části této práce bylo studováno množství na akumulované biomasy, exoglykolipidů, intracelulárních lipidů, fykobiliproteinů a karotenoidů dle různých zdrojů živin v kultivačním médiu. Konkrétně byly zkoumány výtěžky těchto metabolitů při utilizaci různých zdrojů dusíku (kvasničný extrakt, močovina, síran amonný, chlorid amonný a dusičnan draselný), uhlíku (glukóza, manóza, xylóza, glycerol a laktóza) a při variabilních C/N poměrech (20; 40; 70; 100 a 120:1) ideálně vybraných zdrojů sledovaných živin v dílčích experimentech. Poslední část experimentální části byla zaměřena na srovnání analýz metabolitů autotrofních řas (chlorofyly, fykobiliproteiny a lipidy).
|
|
|
Kultivace mikrořas a karotenogenních kvasinek ve stresových podmínkách
Sniegoňová, Pavlína ; Skoumalová, Petra (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
V biotechnologickém průmyslu se čím dál více využívají mikroorganismy, jako jsou mikrořasy či karotenogenní kvasinky k produkci vybraných látek či k možnosti valorizace odpadu. Mezi metabolity produkované těmito mikroorganismy patří karotenoidy, což jsou přirozená barviva mající antioxidační a další biologické účinky. Další významné produkované látky patří lipidy, které zastupují velkou škálu látek v živých organismech. Tvoří například buněčné membrány a slouží jako rezerva energie. Využit těchto látek lze v potravinářském, kosmetickém a farmaceutickém průmyslu, ale také k produkci biopaliv. Teoretická část je věnována popisu vybraných rodů mikroorganismů, jejich kultivaci a produkovaných metabolitů. Dále jsou zde zmíněny stresové faktory, kterým byly tyto organismy vystaveny a analytické metody použity pro zjištění zastoupení produkovaných metabolitů. V další části byly srovnány produkční vlastnosti vybraných mikroorganismů v závislosti na použitém stresovém faktoru. Z kvasinkových kmenů dosahovaly zvýšené produkce lipidů kmeny C. macerans a S. metaroseus při vyšší koncentraci FeCl3. Při použití syrovátky jako zdroje uhlíku docházelo u kvasinek zpravidla ke snížené produkci karotenoidů. U řas a sinic docházelo k nejvyšší produkci lipidů u kmenů S. acutus a D. quadricaudea. Produkce karotenoidů závisela na použitém stresu a nejvyšších produkcí dosahovaly kmeny C. sorokiniana, C. reinhardtii, D.quadricaudea a Coccomyxa sp.
|
|
|
Studium metabolismu karotenogenních kvasinek na molekulární úrovni.
Roubalová, Monika ; Němcová, Andrea (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce je zaměřena především na molekulární charakterizaci vybraných druhů karotenogenních kvasinek. Metodou „nested“ PCR byly amplifikovány vysoce variabilní úseky kvasinkové DNA ITS1 a 5,8S-ITS2 a region D1/D2 kódující velkou ribozomální podjednotku (26S) rRNA. ITS jsou interní spacery ležící mezi sekvencí kódující malou a velkou podjednotku ribozomální DNA. Sekvenací dlouhého úseku rDNA za použití algoritmu BLAST byly porovnány karotenogenní kvasinky s databázi NCBI a podle hodnoty tzv. „bit skóre“ byly kvasinky identifikovány. Identifikace karotenogenních kvasinek byly potvrzena i metodou DGGE. Dalším cílem této práce bylo vybrat nejlepšího producenta karotenoidů a triacylglycerolů, kterým byl kmen Rhodosporidium toruloides. Tento kmen byl následně podroben fyzikální náhodné mutagenezi pod UV zářením. Výsledky produkce metabolitů R. toruloides byly porovnány s mutantními kmeny, které byly zároveň adaptovány na substráty glycerol a odpadní syrovátku. Mutantní kmen G33 je nejlepším producentem celkových karotenoidů s produkcí 7,14 mg/g biomasy. Nejvyšší produkci ergosterolu prokázal mutantní kmen Y34, množství produkovaného ergosterolu činí 47,72 mg/g biomasy. Žádný z vyselektovaných mutantních kmenů však nedokázal synterizovat více -karotenu (2,42 mg/g biomasy) ani TAG (76,32 mg/g biomasy) ve srovnání s původním kmenem R. toruloides rostoucím na glukózovém médiu.
|
|
|
Produkce lipolytických enzymů kvasinkami
Bradáčová, Kristína ; Němcová, Andrea (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Táto diplomová práca je zameraná na riadenú produkciu lipolytických enzýmov, bioaktívnych látok a lipidov produkovaných karotenoidnými kvasinkami. Teoretická časť práce je zameraná na charakterizáciu lipáz, karotenoidov, lipidov, ich vlastnosti, možnosti produkcie a aplikácie. V experimentálnej časti boli enzýmy, karotenoidy a lipidy produkované pomocou kvasiniek Rhodotorula mucilaginosa, Cystofilobasidium macerans a Sporidiobolus salmonicolor submerznou kultiváciou na minerálnych médiách s rôznymi prídavkami: glukóza, glycerol, tuk, tuk s glukózou, tuk s polysorbátom 80, tuk s glycerolom, tuk s polyetylénglykolom, tuk s vyšším a nižším prídavkom kyseliny palmitovej, enzymatický hydrolyzát tuku, kyslý hydrolyzát a bázický hydrolyzát. Bola sledovaná aktivita extracelulárnej lipázy po 96 hodinovej kultivácii, koncentrácia -karoténu, celkových karotenoidov, ergosterolu a ubichinónu v bunkách pomocou HPLC, koncentrácia mastných kyselín a množstvo tuku pomocou GC. Produkcia sa líšila v závislosti na použitej kvasinke a použitom substráte. Karotenoidy boli najviac produkované kvasinkou Cystofilobasidium macerans, ergosterol kvasinkou Sporidiobolus salmonicolor. Ubichinón bol takmer ekvivalentne produkovaný u každej kvasinky. Lipázová aktivita bola najvyššia u kvasinky Sporidiobolus salmonicolor. Vybraná vzorka média s vysokou lipolytickou aktivitou bola ďalej separovaná a analyzovaná pomocou ultrafiltrácie a PAGE-SDS elektroforézy. Táto diplomová práca bola robená v rámci medzinárodného projektu ,,LipoFungi“.
|
|
|
Valorizace odpadního živočišného tuku pomocí karotenogenních kvasinek
Chrástová, Nikola ; Němcová, Andrea (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá valorizací odpadního živočišného tuku pomocí karotenogenních kvasinek a konverze na biomasu obohacenou o cenné a hodnotné látky. Tyto mikroorganismy mají schopnost utilizovat různé odpadní substráty a převést je na zajímavé produkty jako jsou karotenoidy, lipidy, ergosterol a ubichinon. V práci byly použity čtyři kmeny kvasinek (Rhodotorula glutinis, Cystofilobasidium macerans, Rhodotorula mucilaginosa, Sporidiobolus pararoseus). Teoretická část je zaměřena na charakterizaci kvasinek, enzymů a lipáz, produkované metabolity, kultivaci kvasinek a popis analytických metod. V experimentální části byly provedeny kultivace při čtyřech C/N poměrech na médiích s různým zdrojem uhlíku, kterým byla glukóza, glycerol, tuk, tuk s přídavkem emulgátoru, enzymaticky hydrolyzovaný tuk a tuk s přídavkem enzymu. U všech vzorků byla gravimetricky stanovena biomasa. Karotenoidy, ergosterol a ubichinon byly analyzovány na sestavě HPLC/PDA. Obsah intracelulárních lipidů byl stanoven pomocí GC/FID. Produkce těchto látek byla u všech kmenu rozdílná v závislosti na zdroji uhlíku a C/N poměru. K produkci biomasy a karotenoidů je nejvhodnější kvasinka Rhodotorula glutinis. Ergosterol a ubichinon byly nejvíce produkovány kvasinkou Cystofilobasidium macerans. Největší obsah lipidů v biomase měla kvasinka Sporidiobolus pararoseus. Tato diplomová práce byla zpracována v rámci mezinárodního projektu „LipoFungi“.
|
|
|
Optimalizace extrakce metabolitů produkovaných vybranými kmeny mikrořas a karotenogenních kvasinek.
Obračaj, Jan ; Holub, Jiří (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřená na produkci mikrobiální biomasy pomocí vybraných kmenů sinic a karotenogenních kvasinek. Následnou přípravu extraktů a studium jejich stability za různých teplotních podmínek s přídavkem antioxidantu tokoferolu. V rámci experimentu byly připraveny 2 série extraktů s hexanem a ethanolem. V teoretické části práce jsou popsány studované metabolity karotenoidy, chlorofyly, ubichinon, ergosterol a mikrobiální lipidy. Dále jsou zde popsány použité kmeny sinic a karotenogenních kvasinek. V neposlední řadě jsou popsány metody extrakce a analýzy metabolitů. Experimentální část popisuje použité kultivační techniky, přípravu mikrobiálních extraktů a použité analytické metody. Výsledková část práce poté obsahuje souhrn výsledků dlouhodobých stabilitních testů extraktů. Výsledky práce jasně potvrzují teplotní závislost stability jednotlivých metabolitů. Tento fenomén byl nejvíce patrný u pigmentů chlorofylů a karotenoidů. Jako nejlepším rozpouštědlem z hlediska stability použitých látek se jeví hexan. Výsledky této práce poskytují důležitou informaci z hlediska ekonomiky skladování těchto cenných látek využitelných v potravinářském, farmaceutickém či krmivářském průmyslu
|
|
|
Aplikace chemických a fyzikálních stresů v pozdní fázi růstu na vybrané kmeny mikroorganismů
Langer, Marek ; Holub, Jiří (oponent) ; Szotkowski, Martin (vedoucí práce)
V biotechnologickém průmyslu je využíváno široké spektrum mikroorganismů, které slouží k produkci významných metabolitů. Mezi ně patří karotenoidy a chlorofyly s antioxidačními účinky, mastné kyseliny, ubichinon a ergosterol. Pro zefektivnění a ekonomickou udržitelnost v průmyslu jsou hledány způsoby, jakými by bylo možno zvýšit výtěžek metabolitů na maximum. Jednou z cest, která je využita i v této práci, je aplikace chemických stresových faktorů na mikroorganismy. V teoretické části byly popsány vybrané mikroorganismy, jejich důležité intracelulární metabolity, ale také jejich metabolismus. Poslední podkapitolou je využití stresových faktorů v průmyslu. V experimentální části byly podrobeny jednotlivé mikroorganismy různým koncentracím chloridu sodného, síranu kobaltnatého a chloridu železitého. Významné zvýšení produkce lipidů bylo zjištěno při aplikaci chloridu sodného na kvasinkový kmen Rhodosporidium toruloides. Zvýšení produkce karotenoidu torularhodinu nastalo po aplikaci železité soli u Sporidiobolus pararoseus, po aplikaci chloridu sodného byl vzrůst torularhodinu značný u kmenů Cystofilobasidium macerans a Rhodosporidium toruloides. Chlorid sodný byl taktéž vhodným stresovým faktorem pro tvorbu karotenoidu lykopenu u Rhodotorula mucilaginosa. Nejvýznamnějším stresovým faktorem u řas byl síran kobaltnatý, který zvýšil produkci metabolitů u Scenedesmus obliquus. Značné produkce dosáhla také sinice Anabaena torulosa v přítomnosti chloridu sodného.
|
|
|
Využití odpadních surovin k produkci obohacené kvasinkové biomasy
Starečková, Terezie ; Demnerová, Kateřina (oponent) ; Vávrová, Milada (oponent) ; doc.PharmDr.Petr Babula, Ph.D. (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Kvasinky jsou stejně jako ostatní organismy neustále vystavovány vlivům okolního prostředí. Jejich přežití závisí na dovednosti přizpůsobit se environmentálním změnám včetně schopnosti využívat různé alternativní zdroje živin. V předložené disertační práci byly karotenogenní kvasinky patřící mezi rody Rhodotorula, Sporobolomyces a Cystofilobasidium testovány z hlediska využitelnosti vybraných odpadních substrátů a rovněž podrobeny souběžně účinkům několika typů exogenního stresu a mutacím za účelem zvýšení produkce mikrobiální biomasy obohacené specifickými metabolity. Jako alternativní nutriční zdroje pocházející z odpadních substrátů ze zemědělské a hospodářské výroby byly testovány jablečné slupky, vláknina, kukuřičné klíčky a další. Kvasinky byly dále vystaveny působení osmotického, oxidačního a kombinovaného stresu (přídavky NaCl a H2O2 o různých koncentracích do kultivačních médií), dále iontů kovů selenu a chromu v koncentracích 0,01 mM, 0,1 mM a 1 mM. Testoval se také vliv mutagenu ethylesteru kyseliny metansulfonové. Při provedených experimentech se sledovala schopnost adaptace buněk, morfologické změny, zabarvení médií produkovanými pigmenty, tvorba některých významných kvasinkových metabolitů a změny ve fragmentaci chromozomální DNA. Za účelem vyhodnocení potenciálních změn v kvasinkovém genomu po působení mutagenu a stresových faktorů se optimalizovaly metody izolace intaktní chromozomální DNA a následná analýza pulsní gelovou elektroforézou. Množství produkovaných metabolitů se analyzovalo zejména pomocí RP-HPLC s UV/VIS a MS detekcí. V práci bylo prokázáno, že většina kmenů je schopna využívat studované odpadní substráty a produkovat na nich vybrané cílové metabolity. Biomasa se např. u R. aurantiaca na jablečné vláknině pohybovala kolem 7 g/l a u C. capitatum při kultivaci na neupravené syrovátce dosahovala 9 g/l. Vyprodukované množství karotenoidů činilo u R. aurantiaca při kultivacích na pšeničné kaši a kukuřičných klíčcích s enzymatickou hydrolýzou F. solani 1,01 mg/g, u S. roseus na těstovinách až 4,3 mg/g. Hodnoty syntézy ergosterolu se u R. aurantiaca pohybovaly na jablečných slupkách kolem 4,8 mg/g, u S. roseus při kultivaci na těstovinách s enzymatickou hydrolýzou P. chrysosporium 8,9 mg/g. Nejvhodnějším substrátem pro produkci biomasy a indukci karotenoidů jsou odpady obsahující směs jednodušších a složených sacharidů obohacená o přídavek dusíkatých látek. Potenciální cytotoxický účinek stresových faktorů o nízkých koncentracích nebyl prokázán. Genom karotenogenních kvasinek se podařilo rozdělit optimalizovanou metodou PFGE, karyotypy jednotlivých zástupců obsahují 11 a více chromosomů s viditelnými odlišnostmi mezi jednotlivými druhy i rody. V rámci zahraniční stáže se testovala schopnost rekombinantní kvasinky S. cerevisiae přeměňovat xylózu na xylitol, čímž by se dosáhlo zvýšení produkce bioethanolu jakožto náhradního zdroje paliv. Ukázalo se, že jak využitím ligninocelulózových materiálů k produkci biolihu, tak i různých odpadních substrátů k mikrobiální syntéze karotenoidů by vedlo ke snížení průmyslových výrobních nákladů na produkci kvasinkových metabolitů, jakož i ke snížení negativní zátěže na životní prostředí.
|
|
|
Produkce beta-glukanů vybranými druhy kvasinek, řas a sinic
Veselá, Markéta ; Kočí, Radka (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Pro předloženou diplomovou práci bylo vytipováno několik druhů kvasinek a mikrořas a ve vybraných producentech byly analyzovány -glukany, lipidy, karotenoidy, ergosterol a koenzym Q. Podmínky kultivace kvasinek byly voleny s ohledem na co nejvyšší produkci -glukanů. Kultivace řas byla prováděna dle postupů Sbírky autotrofních mikroorganismů (CCALA). Ze zástupců mikrořas byly vybrány Desmodesmus acutus, Dunaliella salina, Arthrospira maxima a Cyanothece sp. Pro kultivace kvsinek byly vybrány druhy: Rhodotorula glutinis, Cystofilobasidium macerans a Sporidiobolus metaroseus. Kultivována byla také Saccharomyces cerevisiae, která je dnes již ověřeným zdrojem -glukanů a je považována za zdravotně bezpečný GRAS organismus. Z uvedených důvodů byla S. cerevisiae použita jako standard pro porovnání produkce -glukanů ve vybraných druzíh kvasinek. -glukany byly stanoveny pomocí enzymatického kitu K-YBGL Megazyme, karotenoidy, ergosterol a koenzym Q byly stanoveny pomocí HPLC/PDA a lipidy, respektive obsah mastných kyselin byl stanoven pomocí GC/FID. Nejlepším producentem kvasinkových -glukanů byla R. glutinis a S. metaroseus a nejlepší podmínky pro produkci -glukanů i ostatních metabolitů byl C/N poměr 70. U mikrořas byla prokázána pouze produkce -glukanů, jejichž největším producentem byl D. acutus.
|
host ::
RSS.