Bachelor's Thesis

Study of the morphology of polyhydroxyalkanoate-producing bacteria in the presence of iron nanoparticles

Final Thesis 2.48 MB

Author of thesis: Bc. Alesia Harauskaya

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D.

Abstract:

This study investigates the effect of synthetic magnetic iron oxide nanoparticles on the bacterial strains Cupriavidus necator H16 and Cupriavidus necator PHB-4, with a focus on their growth, viability, polyhydroxybutyrate (PHB) production, and cell morphology. The results showed that the applied nanoparticle concentrations did not exhibit significant cytotoxic effects or cause substantial changes in cell morphology, while increased PHB production was observed in strain H16 in the presence of nanoparticles, likely associated with a cellular stress response. Microscopic analysis further demonstrated that the nanoparticles were located predominantly outside the bacterial cells and were only rarely detected intracellularly.

Keywords:

Cupriavidus necator H16, Cupriavidus necator PHB-4, polyhydroxyalkanoates (PHA), artificial magnetic nanoparticles, low-voltage electron microscopy, transmission electron microscopy, flow cytometry, gas chromatography.

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

1. Studentka seznámila členy komise s náplní a cílem bakalářské práce. 2. Byly přečteny posudky na bakalářskou práci. 3. Studentka akceptovala všechny připomínky oponenta a na všechny otázky odpověděla v plné šíři. Diskuse: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. Využívají se v praxi železité částice obdobě jako stříbrné, které mají antimikrobiální účinky? doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. Jaká je definice nanočástic? 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. Studentka prokázala nejen výborné odborné znalosti, ale i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry and Technology of Foodstuffs (BPCP_CHTPO)

Specialization

Biochemical Technology (BT)

Composition of Committee

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)

Studentka Alesia Harauskaya přistoupila k řešení své bakalářské práce velmi odpovědně a s vysokou mírou samostatnosti. Aktivně se podílela na návrhu tématu i dílčích experimentů a v dobré spolupráci s konzultanty vypracovala zajímavou a kvalitní práci, která představuje hodnotný základ pro navazující výzkum.
Z pozice vedoucího práce bych chtěl vyzdvihnout zejména zodpovědný, samostatný a iniciativní přístup studentky, který výrazně přispěl ke zdárnému dokončení práce.
Bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou A.
Evaluation criteria Grade
Quality of the Results A
Interpretation and Discussion of the Results A
Conclusions and Their Formulation A
Use of Consultations during the Preparation of the Thesis A
Overall Approach to the Assigned Tasks A
Fulfilment of the Assignment Requirements A
Study and Processing of the Literature A
Use of Knowledge Gained from the Literature A

Grade proposed by supervisor: A

Předložená bakalářská práce se zaměřuje na studium vlivu přítomnosti nanočástic (NP) železa na bakterie, a to v kontextu posouzení případné protektivní úlohy intracelulárních polyhydroxyalkanoátů (PHA) při této expozici. Téma práce je zajímavé, dobře koresponduje se studijním oborem autorky (Biochemické technologie) a jeho zpracování je velmi kvalitní, a to jak po obsahové, tak po formální stránce.

Práce je psána česky a navzdory tomu, že autorka není rodilou mluvčí, je text srozumitelný, čtivý a obsahuje pouze zanedbatelné množství gramatických a stylistických chyb. Také z formálního hlediska mám jen několik drobných připomínek, které spolu s výčtem nalezených překlepů uvádím na konci posudku.

Množství zpracované literatury (37 zdrojů, z toho 31 časopiseckých článků) splňuje požadavky kladené na tento typ práce.

Odborný obsah práce přináší originální výsledky nejen biotechnologického charakteru (vliv expozice nanočásticím železa na růst studovaných kmenů a jejich produkci PHA), ale také metodologického charakteru ((S)TEM analýza exponovaných kultur). Této části bych vytkl pouze absenci elektromikrogramů kontrolních kultur (neexponovaných železným NP) a chybějící informaci o procentuálním obsahu PHA v biomase, která by podpořila autorčiny závěry o tom, že expozice NP u PHA-produkujícího kmene indukuje zvýšenou produkci PHA.

V předložené bakalářské práci autorka prokázala schopnost samostatně realizovat a vyhodnocovat výzkumné experimenty a interpretovat jejich výsledky. Splnila všechny cíle definované v zadání práce. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji stupněm Výborně (A).

Formální a gramatické připomínky
• Str. 8: „problému“ místo „problémů“.
• Obrázek 3 a obdobně i další obrázky: i u převzatých obrázků z literatury je vhodné v popisku vysvětlit použité grafické zvýraznění (šipky, hvězdičky apod.).
• Str. 13: chybný odkaz na obrázek („viz Obrázek 5 a Obrázek 5“).
• Str. 14: „řetěze“ místo „řetězce“.
• Str. 15: „nízkonapěťový“ místo „nízkonapěťová“.
• Str. 18: „CuSO“ místo „CuSO₄“.
• Str. 22: nedoporučuji používat zkratky v nadpisech kapitol (zde DLS).
• Str. 24: chybný odkaz („Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.“).
• Obr. 9: chybí informace o stáří kultur, pro které je uvedena optická hustota.
• Pozor na opakování stejných informací (zde třikrát opakovaná informace o principu viabilitního testu pomocí PI).
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of the Assignment Requirements A
Logical Structure of the Thesis A
Quality of the Results B
Interpretation and Discussion of the Results B
Use of Literature and Citations A
Language Quality A
Overall Formal Quality of the Thesis A
Conclusions and Their Formulation A
Topics for thesis defence:
  1. 1. Na základě čeho byly zvoleny koncentrace NP (300–500 mg·l⁻¹)? Vzhledem k tomu, že autorka sama uvádí, že NP byly v kulturách pozorovány převážně v agregované podobě, doporučila by v navazující práci zaměřit pozornost spíše na vyšší koncentrace NP, nebo na úpravu experimentálního postupu vedoucí ke snížení míry agregace NP v kultuře? Může navrhnout možnosti, jak toho dosáhnout?
  2. 2. Srovnání obr. 9 a 10 naznačuje, že kultura H16 exponovaná koncentraci 400 mg·l⁻¹ NP vykazovala vyšší optickou hustotu, ale nižší biomasu než ostatní exponované kultury. Jak si autorka tuto diskrepanci vysvětluje?
  3. 3. Jakou má autorka představu o dalším směřování výzkumu, zejména ve vztahu k bakteriálním kmenům přímo produkujícím magnetosomy?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová