Charakterizace povrchových a mechanických vlastností mikrobiálních buněk
Loading...
Date
Authors
Khýrová, Markéta
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Předmětem této diplomové práce je charakterizace bakteriálních kmenů schopných produkce polyhydroxyalkanoátů (PHA) z hlediska morfologie a mechanických vlastností. Za tímto účelem byl použit mikroskop atomárních sil (AFM) spolu s nanoindentačním přístrojem, kde byly provedeny mikrokompresní testy na zvolených mikroorganismech. Modelové bakteriální kmeny, Cupriavidus necator a Rhodospirillum rubrum, byly testovány ve formě produkující PHA i v jejich mutantní variantě PHA neprodukující, za účelem studia vlivu množství PHA na morfologii i mechanické vlastnosti bakterií. Experimentální část této práce zahrnuje nejprve optimalizaci přípravy vzorků nativních bakterií pro obě techniky, kdy byly upravovány skleněné substráty pomocí plazmatu a buňky následně fixovány pomocí Poly-L-lysinu. Pro mikrokompresní testy byla navíc optimalizována i příprava vzorků včetně fluorescenčního barvení s cílem snadné detekce a určení rozměrů buněk. V neposlední řadě byly hodnoceny vlivy různých parametrů měření a výpočetních modelů na data získaná z AFM. Výsledky odhalily vliv PHA na morfologii bakteriálních buněk a ukázaly, že producenti PHA vykazují průměrně vyšší Youngův modul oproti jejich příslušné mutantní variantě. Experimentálně též bylo prokázáno, že mikrokompresní testy poskytují významně vyšší hodnoty Youngova modulu než tato veličina stanovená pomocí AFM.
The subject of this diploma thesis is the characterization of bacterial strains capable of polyhydroxyalkanoates (PHA) production in terms of morphology and mechanical properties. With this aim, an atomic force microscope (AFM) was used together with a nanoindentation instrument to perform microcompression tests on selected microorganisms. The model bacterial strains, Cupriavidus necator and Rhodospirillum rubrum, were tested in their PHA-producing form and in their mutant non-producing variant, in order to study the effect of PHA amount on bacterial morphology and mechanical properties. In the experimental part of this work, the preparation of native bacterial samples for both techniques were first optimised. Glass substrates were treated with plasma and the cells were subsequently fixed with poly-L-lysine. In addition, sample preparation including fluorescent staining was optimized for the microcompression tests in order to easily detect cells and determine their size. Finally, the impact of different measurement parameters and mathematical models for calculating Young's modulus on the AFM data were evaluated. The results revealed the effect of PHA on bacterial cell morphology and showed that PHA producers exhibit higher Young´s modulus on average compared to their mutant. It was also shown experimentally that microcompression tests provide significantly higher Young's modulus values than those obtained by AFM.
The subject of this diploma thesis is the characterization of bacterial strains capable of polyhydroxyalkanoates (PHA) production in terms of morphology and mechanical properties. With this aim, an atomic force microscope (AFM) was used together with a nanoindentation instrument to perform microcompression tests on selected microorganisms. The model bacterial strains, Cupriavidus necator and Rhodospirillum rubrum, were tested in their PHA-producing form and in their mutant non-producing variant, in order to study the effect of PHA amount on bacterial morphology and mechanical properties. In the experimental part of this work, the preparation of native bacterial samples for both techniques were first optimised. Glass substrates were treated with plasma and the cells were subsequently fixed with poly-L-lysine. In addition, sample preparation including fluorescent staining was optimized for the microcompression tests in order to easily detect cells and determine their size. Finally, the impact of different measurement parameters and mathematical models for calculating Young's modulus on the AFM data were evaluated. The results revealed the effect of PHA on bacterial cell morphology and showed that PHA producers exhibit higher Young´s modulus on average compared to their mutant. It was also shown experimentally that microcompression tests provide significantly higher Young's modulus values than those obtained by AFM.
Description
Keywords
Citation
KHÝROVÁ, M. Charakterizace povrchových a mechanických vlastností mikrobiálních buněk [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Chemie bioaktivních látek
Comittee
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Renata Mikulíková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr. (člen)
Date of acceptance
2024-05-27
Defence
1. Studentka seznámila členy komise s náplní a cílem diplomové práce.
2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci.
3. Studentka akceptovala všechny připomínky oponenta a na všechny otázky odpověděla v plné šíři.
Diskuse:
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.
Oponent zdůrazňuje, že jste provedla celou řadu experimentů, jaké experimenty jste tedy konkrétně prováděla? Jak probíhala kultivace mikroorganismů? Jaký stres byl aplikován pro produkci polyhydroxalkanoátu? Odkud byl kmen, který neprodukuje PHA?
doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D.
Jak docházelo k výběru buněk při měření? Kolik míst jste v rámci jedné buňky analyzovala?
prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D.
Kolik typu buněk jste k vizualizaci používala? Kolik buněk jednoho typu jste měřili? Jak docházelo k vyhodnocení dat?
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D.
Uvádíte, že jste používali bakterii Cupriavidus necator PHB -4, co znamená tato zkratka? Jedná se o geneticky modifikovaný organismus?
Studentka odpověděla na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. V diskusi studentka prokázala výbornou orientaci v dané problematice. Po diskusi následovalo hodnocení závěrečné práce. Diplomantka prokázala nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení