|
|
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.
|
|
|
Souvislost mezi schopností bakterií odolávat teplotnímu stresu a akumulovat PHA
Nováčková, Ivana ; Benešová, Pavla (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá zapojením polyhydroxyalkanoátů (PHA) do stresové odpovědi bakterií, a to konkrétně při působení teplotního stresu. Teoretická část práce se zaměřuje na stresovou odpověď bakterií obecně, na mechanismus odpovědi vůči teplotnímu stresu a na zapojení PHA do stresové odpovědi. V rámci experimentální práce byla zkoumána souvislost mezi množstvím PHA v biomase bakterií a jejich viabilitě po působení teplotního stresu. Pro práci byly využity PHA produkující kmeny Cupriavidus necator H16, Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari a PHA neprodukující mutantní kmen Cupriavidus necator PHB4. Bakterie akumulovaly poly(3-hydroxybutyrát) (PHB), přičemž jeho množství v biomase bylo stanovováno pomocí plynové chromatografie s FID. Viabilita živých bakteriálních buněk i buněk po expozici teplotním stresům byla stanovována pomocí průtokové cytometrie. Ukázalo se, že obsah PHB v biomase napomáhal bakteriím odolávat mrazovému šoku. Na základě porovnání viability bakterií C. necator H16 a C. necator PHB4 po expozici kombinovaným stresům bylo rovněž pozorováno, že PHB zvyšoval odolnost buněk vůči teplotnímu stresu a stresu způsobenému nízkým pH.
|
|
|
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.
|
|
|
Studium odolnosti bakterií vůči vybraným stresovým faktorům
Miléřová, Miluše ; Samek,, Ota (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem diplomové práce bylo studium vlivu akumulace polyhydroxyalkanoátů (PHA) na odolnost bakterií vůči vybraným stresovým faktorům. V teoretické části byla zpracována literární rešerše zabývající se vybranými stresovými faktory, polyhydroxyalkanoáty a zapojením polyhydroxyalkanoátů do stresové odpovědi. V experimentální části byla použita bakterie Cupriavidus necator H16 a její mutantní kmen Cupriavidus necator H16/PHB-4 neschopný akumulace polyhydroxybutyrátu (PHB). Byla testována odolnost výše zmíněných bakteriálních kmenů vůči teplotnímu a osmotickému stresu. Na základě výsledků experimentu, kdy byly bakterie vystaveny 3 různým koncentracím NaCl (50, 100 a 200 g/l), bylo zjištěno, že PHB akumulující kmen vykazuje vyšší odolnost vůči hyperosmotickému stresu než jeho PHB neprodukující mutant. Ramanovou spektroskopií bylo dokázáno, že v hyperosmotickém prostředí došlo ke krystalizaci intracelulárních PHB granulí. Transmisní elektronovou mikroskopií bylo zjištěno, že kmen Cupriavidus necator H16/PHB-4 podléhá při hyperosmotickém stresu plazmolýze. U kmene Cupriavidus necator H16 dochází vlivem hyperosmotického stresu k agregaci intracelulárních PHB granulí, ale k plazmolýze nedochází nebo je výrazně méně intenzivní.
|
|
|
Controlled Production and Degradation of Selected Biomaterials
Obruča, Stanislav ; Demnerová, Kateřina (oponent) ; Vávrová, Milada (oponent) ; Němec, Miroslav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Proposed dissertation thesis is aimed at the study of production and degradation of polymeric materials using microorganisms. The main attention is given to polyesters of bacterial origin - polyhydroxyalkanoates. These materials are accumulated by a wide variety of bacterial strains which use polyhydroxyalkanoates as a storage of carbon, energy and reducing power. Thanks to their mechanical properties, that are similar to those of traditional synthetic plastics such as polyethelene or polypropylene, and thanks to their biodegradability, polyhydroxyalkanoates are considered to be environmental-friendly alternative to traditional plastics of petrochemical origin. Thus, polyhydroxyalkanoates have many potential applications in industry, agriculture as well as in medicine. Important part of this thesis is focused on production of polyhydroxyalknotes from waste substrates coming from food industry. Among tested substrates was waste cheese whey or waste plant edible oils of different origin. Utilization of cheap waste substrates for polyhydroxyalkanoates production could facilitate economically feasible process of large scale production of polyhydroxyalkanoates. According to the results presented in this thesis, waste oils are very promising substrates for biotechnological production of polyhydroxyalkanoates. Next part of the thesis deals with involvement of polyhydroxyalkanoates into stress response of bacteria. It was observed, that exposition of bacterial culture to controlled dose of ethanol or hydrogen peroxide resulted in significantly enhanced yields (abut 30 %). After stress factors application, particular metabolic pathways involved in stress response were activated in order to endure stress conditions. Subsequently, NAD(P)H/NAD(P)+ ratio increased and, thus, Krebs cycle was partially inhibited whereas polyhydroxyalkanoates synthetic pathway was activated. Moreover, application of stress factors increased molecular weights of polymers. Therefore, strategy based on application of controlled dose of stress not only enhanced polymer yields, but, moreover, improved properties of materials. The last part of thesis describes the investigation of biodegradation of polyurethane elastomeric films modified by various biopolymers in presence of mixed thermophillic culture as a model of natural bacterial consortium. The presence of materials in cultivation medium resulted in delayed but intensive growth of bacterial culture. The unusually long lag-phase was caused by release of un-reacted polyether polyol and tin catalyst from materials. The main part of material degradation was caused by abiotic degradation of elastomeric films, nevertheless, also bacterial culture slightly contributed to material decomposition. The measure of biotic degradation strongly depended on type of used modification agent. The highest tendency to undergo biotic degradation was observed for elastomeric film modified by acetylated cellulose.
|
|
|
Controlled biotechnological production of polyhydroxyalkanoates
Šnajdar, Ondřej ; Pekař, Miloslav (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
This diploma thesis deals with production of polyhydroxyalkanoates (PHA) by bacterial strain Cupriavidus necator H16. Goal of this work was preparation, selection and characterization of mutant strains overproducing PHA. Theoretical focuses on the most important PHA, bacteria Cupriavidus necator and mutagenesis techniques. In practical part mutant strains were prepared through physical and chemical mutagenesis. Mutant strains overproducing PHA were selected by cultivation in mineral medium with oil. For further study, 4 mutant strains overproducing PHA were selected. These mutants were biochemically characterized. Specific activities of several intracellular enzymes including enzymes involved in PHA biosynthesis were measured. Resistance of mutants against oxidative stress was measured as well. Mutant strains overproducing PHA revealed higher enzymatic activities of NADPH producing enzymes. Generally, NADPH is one of the substrates influencing flux of acetyl-CoA throughout the metabolism; higher intracellular concentration of NADPH partially inhibits TCA cycle and activates accumulation of PHA. Therefore, activities of acetoacetyl-CoA reductase and PHB synthase, enzymes directly involved in PHA synthesis were higher as compared to wild strain as well as molecular weight of produced materials. It can be concluded that biotechnologically perspective mutagens capable of PHA overproduction can be prepared by application of chemical and physical mutagens.
|
|
|
Studium bioremediace vybraných organických polutantů pomocí bakterie Cupriavidus necator
Miléřová, Miluše ; Hurtová, Jana (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem práce je studium bioremediace p-nitrofenolu pomocí bakterie Cupriavidus necator. V teoretické části je zpracován přehled organických polutantů a bioremediačních technologií sloužících k jejich odstranění ze životního prostředí. V experimentální části byla pro biodegradaci p-nitrofenolu použita bakterie Cupriavidus necator H16 a její mutantní kmen Cupriavidus necator H16/PHB-4 neschopný akumulace PHB. Biodegradační testy byly provedeny s různými koncentracemi p-nitrofenolu a také za neoptimálních teplotních podmínek. V průběhu testů byla kromě koncentrace p-nitrofenolu stanovována také viabilita bakteriálních buněk pomocí průtokové cytometrie. Při 4 °C se jevila jako odolnější bakterie Cupriavidus necator H16, avšak kmen Cupriavidus necator H16/PHB-4 byl odolnější při 37 °C. Biodegradace p-nitrofenolu byla také studována ve fermentoru, kdy došlo během 51 hodin k degradaci 65 % p-nitrofenolu. Navíc byl v průběhu fermentace pozorován posun vlnové délky maxima v absorpčním spektru p-nitrofenolu z 401 nm na 384 nm. Vedle p-nitrofenolu stanovovaného spektrofotometricky bylo analyzováno i množství PHB pomocí plynové chromatografie s FID detektorem, jehož maximálního obsahu PHB bylo dosaženo ve 20. hodině kultivace.
|
|
|
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 zapojení polyhydroxyalkanoátů do stresové odpovědi mikroorganismů
Kučera, Dan ; Skoumalová, Petra (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem práce bylo studium zapojení polyhydroxyalkonoátů (PHA) do stresové odpovědi bakterií. Teoretická část bakalářské práce se zabývá možností stanovení viability mikroorganismů s využitím moderních technik, především průtokové cytometrie. Dále pak byla zpracována rešerše zaměřená na vybrané stresové faktory a zapojení PHA do stresové odpovědi. V experimentální části práce byla posuzována stresová odpověď v souvislosti se schopností akumulovat PHA. Tomuto experimentu posloužila bakterie Cupravidus necator. Schopnost akumulace PHA v pozdější fázi růstové křivky navyšuje odolnost vůči ethanolu, vysoké teplotě a mražení. Naopak nižší odolnost jevil kmen produkující PHA při působení anorganickými kyselinami a zásadami. Důvodem může být odlišná morfologie PHA produkujících buněk. Dílčím cílem bylo i studium možnosti barvení živých buněk akumulujících PHA pomocí Nilské červeně. Studium ukázalo, že barvivo penetruje do živých buněk při teplotě zvýšené na 40-45 °C. Tato teplota není pro buňky letální a intenzita barvení je dostatečná k odlišení PHA produkujících buněk pomocí průtokové cytometrie, což může mít využití při selekci průmyslových producentů PHA.
|
host ::
RSS.