|
|
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.
|
|
|
Experimentální studium adsorpce bakteriálních buněk na pevné povrchy
Kahanovská, Kristína ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Kľúčovou náplňou diplomovej práce bola optimalizácia laboratórnych modelových systémov ako inovativného nástroja pre experimentálne štúdium adsorpcie bakteriálnych buniek na pevné povrchy. Pri opise živých biologických systémov je adsorpcia označovaná ako adhézia. Navrhnuté modelové systémy boli overené fyzikálne-chemickými analýzami. Rôznymi technikami boli stanovené vlastnosti použitých baktérií, konkrétne Burkholderia cepacia a Bacillus megaterium. Použité pevné povrchy po sorpcii bakteriálnych buniek Bacillus megaterium boli podrobené štruktúrnej a vizuálnej analýze. Aplikácia teoretického prístupu (napr. použitím rôznych fyzikálno-chemických modelov) k štúdiu adhézie mikroorganizmov na konkrétny povrch nám umožňuje predpovedať podmienky úspešnej adhézie. Výsledky práce slúžia k lepšeniu pochopeniu vzniku a vývoja biofilmu.
|
|
|
Studium populace bakterií pomocí metod obrazové analýzy
Ševčík, Jan ; Veselá, Mária (oponent) ; Zmeškal, Oldřich (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na sledování a uplatnění metod obrazové analýzy na bakteriích druhu Bacillus megaterium a Cupriavidus necator. V úvodu práce jsou popsány obecné znalosti o bakteriích, mikroskopických metodách a metodách obrazové analýzy. K pozorování buněk bakterií, bylo nutné nejprve připravit vhodné mikroskopické preparáty pomocí metody Gramova barvení. Obrazy jednotlivých snímků bakterií byly zaznamenány pomocí CCD kamery a mikroskopu a potom analyzovány. Nejprve byla metodou Box–Counting zjištěna optimální hodnota prahu a jí odpovídající fraktální míry (resp. plochy pokryté bakteriemi) a fraktální dimenze (resp. entropie jejich uspořádání na ploše). Prahované obrázky byly dále zpracovány pomocí metody Mass–Radius, která umožnila zjistit distribuci bakterií vzhledem k těžišti jejich shluku.
|
|
|
Study of polyhydroxybutyrate production in bacteria
Melušová, Soňa ; Babák, Libor (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Presented work is focused on study of polyhydroxybutyrate production in bacteria. In theoretical part short characterization of PHB was given and the most common representative of wide group of polyhydroxyalkanoates (PHA) were described. Then, production of PHB and copolymer P(HB-co-HV) in selected bacterial strains was experimentally proven. First, PHB production in Bacillus megaterium using synthetic medium was studied. The PHB content in cells was increased during cultivation under limiting conditions, despite low growth. Addition of ethanol into production media resulted in increased PHB synthesis as well as biomass production (21 % PHB of 1,8 g/l biomass). Further, BM medium containing 8 g/l glucose was tested. PHB production was more than 1 g/l at significant growth increase when compared with synthetic medium. The bacteria B.megaterium showed, except glucose, ability to utilize maltose and xylose. Another cultivations were tested with bacterial strain Azotobacter vinelandii, which is capable of copolymer P(HB-co-HV) synthesis. Maximal growth and copolymer content was reached on Burk's medium with 30 g/l of glucose. Addition of peroxide to growth medium influenced P(HB-co-HV) synthesis to 46 % of 2,6 g/l biomass. Bacteria A.vinelandii showed the best growth on maltose, even compared with glucose (54 % copolymer of biomass content). Finally, PHB production on industrial waste product – whey was monitored. Using Plackett-Burman design for statistical media optimization, the whey content was modified. B.megaterium grown on adjusted whey reached 0,5 g/l PHB, 32 % of cell's content.
|
|
|
Produkce toxinů bakterií Bacillus subtilis a jejich role v konkurenčním boji s dalšími bakteriemi
Šureková, Kristína ; Krásný, Libor (vedoucí práce) ; Mikušová, Gabriela (oponent)
Bacillus subtilis je gram pozitivní půdní bakterie, která je v prostředí obklopena mnoha jinými mikroorganismy. Z tohoto důvodu je potřebné, aby byla bakterie schopná soutěžit s těmito mikroorganismy o živiny a životní prostor. B. subtilis má ve své genetické výbavě moduly, které ji pomáhají v konkurenceschopnosti. Tyto moduly jsou označeny jako toxin- antitoxin systémy. Tato diplomová práce je zaměřena na identifikaci dosud nepopsaných extracelulárních toxinů, produkovaných divokým kmenem B. subtilis BSB1. Jako konkurenční bakterie byl použit příbuzný mikroorganismus Bacillus megaterium. Na tomto systému byl demonstrován kontakt závislý a nezávislý způsob usmrcení konkurenční bakterie. Pomocí delečních analýz a porovnání genomů divokých kmenů B. subtilis byl zprvu identifikován profág SPβ jako oblast, která obsahuje neznámý toxin(y). Analýzou extracelulárního proteomu B. subtilis bylo následně odhaleno, že toxin (případně toxinový komplex) dosahuje molekulové hmotnosti přesahující 100 kDa. O to více bylo fascinující zjištění, že je takto veliká proteinová molekula odolná vůči působení pankreatické proteázy, trypsinu. Následné neenzymatické bromkyanové štěpení extracelulárních proteinů a jejich analýza hmotnostní spektrometrií odhalily potenciální toxinové kandidáty, které se nacházejí na profágu...
|
|
|
Změna produkčních charakteristik modelových rostlin po aplikaci vermikompostu s přídavkem bakteriálního inokula
Malsová, Anna
Tato diplomová práce se zabývá změnou produkčních charakteristik modelových rostlin po aplikaci vermikompostu s přídavkem bakteriálního inokula. V práci je zpracován lite-rární přehled zaměřený na proces vermikompostování, kompostování a stimulaci kořeno-vé soustavy kulturních plodin pomocí symbiotických , či růst podporujících mikroorga-nismů. Dále byl proveden praktický experiment – založen vlastní nádobový pokus s modelovými rostlinami, který byl vyhodnocen. Z výsledných dat vyplývá, že nejú-spěšnějšími variantami při tvorbě nadzemní biomasy byly ty obsahující vermikompost. Nejvyšší hmotnosti nadzemní biomasy bylo dosaženo ve vermikompostu s přídavkem přípravku Rizocore, kdy se 1,5 x navýšila produkce nadzemní biomasy oproti kontrolní půdě.
|
|
|
Experimentální studium adsorpce bakteriálních buněk na pevné povrchy
Kahanovská, Kristína ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Kľúčovou náplňou diplomovej práce bola optimalizácia laboratórnych modelových systémov ako inovativného nástroja pre experimentálne štúdium adsorpcie bakteriálnych buniek na pevné povrchy. Pri opise živých biologických systémov je adsorpcia označovaná ako adhézia. Navrhnuté modelové systémy boli overené fyzikálne-chemickými analýzami. Rôznymi technikami boli stanovené vlastnosti použitých baktérií, konkrétne Burkholderia cepacia a Bacillus megaterium. Použité pevné povrchy po sorpcii bakteriálnych buniek Bacillus megaterium boli podrobené štruktúrnej a vizuálnej analýze. Aplikácia teoretického prístupu (napr. použitím rôznych fyzikálno-chemických modelov) k štúdiu adhézie mikroorganizmov na konkrétny povrch nám umožňuje predpovedať podmienky úspešnej adhézie. Výsledky práce slúžia k lepšeniu pochopeniu vzniku a vývoja biofilmu.
|
|
|
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.
|
|
|
Study of polyhydroxybutyrate production in bacteria
Melušová, Soňa ; Babák, Libor (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Presented work is focused on study of polyhydroxybutyrate production in bacteria. In theoretical part short characterization of PHB was given and the most common representative of wide group of polyhydroxyalkanoates (PHA) were described. Then, production of PHB and copolymer P(HB-co-HV) in selected bacterial strains was experimentally proven. First, PHB production in Bacillus megaterium using synthetic medium was studied. The PHB content in cells was increased during cultivation under limiting conditions, despite low growth. Addition of ethanol into production media resulted in increased PHB synthesis as well as biomass production (21 % PHB of 1,8 g/l biomass). Further, BM medium containing 8 g/l glucose was tested. PHB production was more than 1 g/l at significant growth increase when compared with synthetic medium. The bacteria B.megaterium showed, except glucose, ability to utilize maltose and xylose. Another cultivations were tested with bacterial strain Azotobacter vinelandii, which is capable of copolymer P(HB-co-HV) synthesis. Maximal growth and copolymer content was reached on Burk's medium with 30 g/l of glucose. Addition of peroxide to growth medium influenced P(HB-co-HV) synthesis to 46 % of 2,6 g/l biomass. Bacteria A.vinelandii showed the best growth on maltose, even compared with glucose (54 % copolymer of biomass content). Finally, PHB production on industrial waste product – whey was monitored. Using Plackett-Burman design for statistical media optimization, the whey content was modified. B.megaterium grown on adjusted whey reached 0,5 g/l PHB, 32 % of cell's content.
|
|
|
Studium populace bakterií pomocí metod obrazové analýzy
Ševčík, Jan ; Veselá, Mária (oponent) ; Zmeškal, Oldřich (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na sledování a uplatnění metod obrazové analýzy na bakteriích druhu Bacillus megaterium a Cupriavidus necator. V úvodu práce jsou popsány obecné znalosti o bakteriích, mikroskopických metodách a metodách obrazové analýzy. K pozorování buněk bakterií, bylo nutné nejprve připravit vhodné mikroskopické preparáty pomocí metody Gramova barvení. Obrazy jednotlivých snímků bakterií byly zaznamenány pomocí CCD kamery a mikroskopu a potom analyzovány. Nejprve byla metodou Box–Counting zjištěna optimální hodnota prahu a jí odpovídající fraktální míry (resp. plochy pokryté bakteriemi) a fraktální dimenze (resp. entropie jejich uspořádání na ploše). Prahované obrázky byly dále zpracovány pomocí metody Mass–Radius, která umožnila zjistit distribuci bakterií vzhledem k těžišti jejich shluku.
|
host ::
RSS.