|
|
Charakterizace vybraných bakteriálních kmenů získaných během evolučních experimentů
Hrabalová, Vendula ; Sedláček, Petr (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce se zabývá použitím evolučního inženýrství na bakteriální kmeny produkující polyhydroxyalkanoáty (PHA). Cílem této práce byla charakterizace adaptovaných bakteriálních kmenů na vybrané selekční tlaky. Pro evoluční experimenty byly vybrány dvě bakterie, Cupriavidus necator H16 a Halomonas halophila. Selekční tlaky, kterými se působilo na bakterie byly měďnaté kationty (Cu2+) a chlorid sodný (NaCl) pro C. necator H16, a kyselina octová (AA) a levulová (LA) pro H. halophila. Adaptované kmeny byly v průběhu dlouhodobých evolučních experimentů charakterizovány co do obsahu PHA a jeho Mw pomocí analýz GC-FID a SEC-MALS. Dále byl studován růst jednotlivých adaptovaných kmenů měřením optické hustoty. Pomocí spektrálního FC byla následně změřena procenta živých buněk po vystavení bakterií vybraným stresovým faktorům. Byly stanoveny specifické enzymové aktivity vybraných enzymů citrátového a glyoxalátového cyklu, enzymů generujících NADPH, enzymu zapojeného do metabolismu LA a enzymů biosyntézy PHA. U všech experimentů byly adaptované kmeny porovnávány s kmeny divokými. Optimální adaptace se projevila u bakterie C. necator H16 na Cu2+. Bakterie H. halophila byla na závěr kultivována v hydrolyzátu z lignocelulózových odpadů, kdy bylo zjištěno, že adaptovaný kmen H. halophila na LA je schopen produkovat více PHA než kmen původní.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Studium produkce PHB-HV bakterií Cupriavidus necator za využití hroznových výlisků jako uhlíkového zdroje
Jakešová, Michaela ; Kučera, Dan (oponent) ; Kovalčík, Adriána (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá produkcí kopolymeru PHB-HV za využití bakterie Cupriavidus necator H16. Mikroorganismus byl nejdříve kultivován v Erlenmeyerových baňkách za využití čisté fruktózy jako uhlíkového zdroje, přičemž byl studován režim přidávání kyseliny valerové na syntézu PHB-HV. Dále byl sledován vliv stresového faktoru (ethanolu) na syntézu PHB-HV tímto mikroorganismem. Metoda, získaná na základě optimalizace v Erlenmeyerových baňkách, byla aplikována na syntézu kopolymeru PHB-HV v bioreaktoru, taktéž za využití fruktózy jako uhlíkového zdroje. Dále byl z hroznových výlisků získán po enzymatické hydrolýze cukerný extrakt, který byl využit jako uhlíkový zdroj pro syntézu PHB-HV. Fermentace za využití extraktu z hroznových výlisků byly provedeny jak v Erlemeyerových baňkách, tak v bioreaktoru. Za využití tohoto alternativního uhlíkového zdroje bylo v Erlenmeyerových baňkách vyprodukováno 3,51 g/l kopolymeru PHB-HV a v bioreaktoru pak 5,06 g/l. Podíl 3-hydroxyvalerátu v rámci kopolymeru činil v prvním případě 23,78 mol. %, ve druhém pak 9,39 mol. %.
|
|
|
Vliv schopnosti akumulace PHA na odolnost bakterií vůči bakteriocidním léčivům
Hrabalová, Vendula ; Kučera, Dan (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá vlivem bakteriocidních léčiv na bakterii kmene C. necator H16 a jejímu mutantnímu kmenu PHB-4. Kmen H16 je schopen akumulace polyhydroxyalkanoátů (PHA) ve formě granulí, zatímco kmen PHB-4 tuto schopnost postrádá. Teoretická část bakalářské práce se zaměřuje na vliv antibiotik na bakterie obecně a možností stanovení citlivosti mikroorganismů vůči antimikrobiálním látkám. V experimentální části byl testován vliv tří vybraných antibiotik (nisin, streptomycin a penicilin) na oba kmeny. Stanovena byla viabilita bakterií pomocí plotnové metody a průtokového cytometru. Dále byly použity antimikrobiální testy, konkrétně agarová difúzní metoda a bujónová diluční metoda. Ukázalo se, že produkce PHA snižuje odolnost buněk vůči antimikrobiálním látkám, protože kmen C. necator H16 je citlivější vůči působení streptomycinu a penicilinu než kmen C. necator PHB-4.
|
|
|
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.
|
|
|
Využití Ramanovy spektroskopie a Ramanovské pinzety k analýze a isolaci PHA produkujících bakterií
Beránková, Barbora ; Enev, Vojtěch (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem využití Ramanovy spektroskopie a Ramanovské pinzety k analýze a isolaci bakteriálních kmenů produkujících polyhydroxyalkanoáty (PHA). Pomocí plynové chromatografie s FID detekcí jsme stanovili obsah polyhydroxybutyrátu (P(3HB)) vbiomase PHA produkujících bakteriálních kmenů Burkholderia cepacia, Halomonas halophila, Cupriavidus necator H16 a jeho mutantního kmene Cupriavidus necatorH16/PHB–4 a dále Lactobacillus delbrueckii, která sice není producentem polyhydroxyalkanoátů, ale byla vybrána jakožto zástupce grampozitivních bakterií. Následně jsme díky Ramanově mikrospektroskopii, Ramanovské pinzetě a FT-IR spektrometru v kombinaci s Ramanovým FT-modulem dokázali potvrdit či vyvrátit přítomnost P(3HB) u bakterií. Dále práce popisuje bakterii Cupriavidus necator H16, která je modelovým organismem pro produkci P(3HB), a její mutantní kmen Cupriavidus necator H16/PHB–4. Bakteriální kmen Cupriavidus necator H16 byl kultivován v produkčním minerálním médiu o různém obsahu dusíku, a zároveň kultivace probíhala i v tekutém médiu Nutrient Broth, čímž byla připravena bakteriální biomasa s různým obsahem P(3HB), spektra se následně porovnávala se spektrem bakteriálního kmene Cupriavidus necator H16/PHB–4. Ramanova spektroskopie nachází dobré uplatnění při charakterizaci složení jednotlivých bakteriálních buněk, je rychlým, všestranným a prakticky neinvazivním nástrojem pro studium buněk.
|
|
|
Metody stanovení obsahu polyhydroxyalkanoátů v bakteriálních buňkách
Černayová, Diana ; Enev, Vojtěch (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Táto bakalárska práca sa zaoberá metódami na stanovenie polyhydroxyalkanoátov (PHA) v bunkách baktérie Cupriavidus necator H16. Medzi použité metódy patrí infračervnená spektroskopia s Fourierovou transformáciou (FTIR), Ramanova spektroskopia, turbidimetria a termické analýzy (termogravimetrická analýza a diferenčná skenovacia kalorimetria). Výsledky z metód boli porovnávané s obsahom PHA stanoveného plynovou chromatografiou. Pri infračervenej spektroskopií s Fourierovou transformáciou a Ramanovej spektroskopií sa zistila pozitívna korelácia pomeru charakteristických pásov k obsahu PHA. S použitím FTIR bolo možné okrem kvantitatívneho stanovenia PHA zistiť aj kvalitu vzorky (kryštalickosť /amorfnosť). Ďalej sa použila turbidimetrická analýza, pri ktorej sa sledovala závislosť rozptylu UV-VIS žiarenia na obsahu PHA v bakteriálnych bunkách. Najefektívnejšou technikou sa ukázala byť termogravimetrická analýza. Závislosť úbytku hmotnosti v oblasti spaľovania PHA, na jeho obsahu (zisteného plynovou chromatografiou) bola stanovená s najvyššou koreláciou k plynovej chromatografií. Metóda DSC sa neukázala byť vhodnou alternatívnou náhradou na stanovenie obsahu PHA, ale umožnila stanoviť či sa polymér nachádza v stave kryštalickom, alebo amorfnom.
|
|
|
Evoluční inženýrství bakterií produkujících polyhydroxyalkanoáty
Nováčková, Ivana ; Kovalčík, Adriána (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá aplikací evolučního inženýrství na PHA produkující kmeny. Cílem práce je připravit prostřednictvím metod evolučního inženýrství kmeny adaptované na kyselinu levulovou, jakožto vybraný stresový faktor, a následně tyto kmeny charakterizovat. Teoretická část práce se zabývá především evolučním inženýrstvím a polyhydroxyalkanoáty. Pro evoluční experimenty byl využit bakteriální kmen Cupriavidus necator H16. Za účelem přípravy adaptovaných kmenů byla aplikována jednak samotná kyselina levulová, jednak kyselina levulová v přítomnosti mutagenu MMS. Selekce vhodných mutantů byla posuzována na základě růstového potenciálu a obsahu PHA v biomase. U pěti získaných PHA produkujících adaptovaných mutantů a kontroly byly prostřednictvím metod GC-FID, SEC-MALS, DSC a FT-IR charakterizovány vyizolované polymery. Bylo zjištěno, že vyšší obsah 3HV v kopolymeru vedl k nižší krystalinitě a tím i k nižší teplotě tání, z trendu se vymykal pouze kopolymer kmene M0151. Kromě charakteristik polymerů byly z biochemického hlediska posuzovány i samotné kmeny, a to prostřednictvím stanovování aktivit vybraných enzymů citrátového, glyoxalátového a 2-methylcitrátového cyklu, vybraných enzymů generujících NADPH, enzymu katabolismu kyseliny levulové a enzymů biosyntézy PHA. Na základě získaných dat byly diskutovány možné adaptační strategie, kdy se nejvíce odlišovat kmen E0575. Hodnoty specifických enzymových aktivit byly podrobeny metodám statistické analýzy AHC a PCA.
|
host ::
RSS.