|
|
Study on PHa biosynthesis by cyanobacteria
Drinka, Jakub ; Kouřilová, Xenie (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
This bachelor thesis concerns with the effect of selected environmental stresses towards the viability of cyanobacterial species Synechocystis sp. PCC 6803 and Synechocystis salina CCALA 192. Both strains were studied via flow cytometry using the appropriate fluorochromes while also observing the applicability of these stains and precision of this method in the analysis of cyanobacterial cultures. In spite of the optimization being carried out, fluorescein diacetate was not suitable for the analysis of these cells because of their autofluorescence interfere with the fluorochrome emissions. Therefore, SYTOXTM Blue Dead Cell stain was used for the further experiments. A cryoprotective effect of polyhydroxybutyrate was observed during the freezing-thawing cycles. On the other hand, the culture rich in PHB seemed to be less resistant towards the oxidative stress induced by the hydrogen peroxide, probably justifiable by the state of chlorosis. Furthermore, this thesis deals with the increase/decrease in biomass concentration and intracellular PHB pool as a response to the external carbon source addition, analysed by the gas chromatography paired with FID detection. The most intesive cell growth in Synechocystis sp. PCC 6803 was detected in the presence of sodium acetate combined with gamma-butyrolactone while the highest PHB content in the medium supplied with acetate and 1,4-butanediol. Nevertheless, Synechocystis salina CCALA 192 showed markedly higher polyhydroxybutyrate accumulation under both photoautotrophic and mixotrophic conditions, the only non-suitable substrate was gamma-butyrolactone.
|
|
|
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.
|
|
|
Study on PHA production by selected thermophillic bacteria
Brondová, Zuzana ; Müllerová, Lucie (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with the study of thermophilic bacterial strains Tepidiphilus thermophilus and Chelatococcus daeguensis aimed at the production of polyhydroxyalkanoates (PHA). Experiments were developed to determine properties of use of these microorganisms in the biotechnological industry. In the experimental parts, the presence of the phaC gene indicating PHA production was confirmed by both bacteriological strains by polymerase chain reaction (PCR). Subsequently, the conditions for PHA production were optimized. Condition profiling aimed at determining the optimal temperature, optimal carbon source, and the effect of the precursor on cell growth, composition and amount of PHA through GC-FID. The last experiment was to determine the utilization of selected substrates. The optimal conditions for the Tepidiphilus thermophilus strain were temperature above 55 ° C and glycerol as the best carbon source. Precursors inhibited cell growth, but the highest amount of 3HV was determined when valeric acid was added to medium. The Chelatococcus daeguensis strain had an optimal temperature of 45 ° C and glucose was optimal carbon source. The best cell metabolizing precursor was 1,4-butanediol. Both bacterial strains were capable of utilizing many substrates where glucose and valeric acid were best.
|
|
|
Molekulárně biologická charakterizace vybraných producentů PHA
Kubáčková, Eliška ; Brázda, Václav (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá molekulárně biologickou charakterizací vybraných producentů polyhydroxyalkanoátů (PHA). V rámci práce byly pomocí molekulárně biologických metod identifikovány a charakterizovány PHA produkující termofilní izoláty pocházející ze vzorků aktivovaného kalu a kompostu. Sekvenací 16S rRNA genu byly termofilní izoláty identifikovány a taxonomicky zařazeny do kmene bakterií Firmicutes. U těchto bakteriálních izolátů byla stanovena schopnost produkce PHA na úrovni genotypu pomocí konvenční PCR detekcí phaC genu kódujícího PHA syntázu, který je klíčovým enzymem biosyntézy PHA. U většiny izolovaných bakterií byly detekovány PHA syntázy I., II. a IV. třídy, přičemž PHA syntázy tříd I a II nejsou pro detekované rody bakterií charakteristické. Největšího zastoupení izolátů představoval druh termofilní bakterie Aneurinibacillus thermoaerophilus, u kterého byla detekována PHA syntáza IV. třídy. V druhé části diplomové práce byla zavedena metoda RT-qPCR pro studium exprese vybraných genů bakterie Cupriavidus necator H16 zapojených do metabolismu PHA. V rámci zavedení metody byla provedena optimalizace PCR detekce vybraných genů a optimalizována kvantifikace genů pomocí real-time PCR. Testovaná metoda zahrnovala kroky izolace RNA, syntézu cDNA a kvantifikaci úseků genů, u nichž byly na základě získaných dat stanoveny kritické body metody.
|
|
|
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.
|
|
|
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 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.
|
|
|
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).
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.