Studium PHA produkujících mikroorganismů pomocí kombinace cryo-SEM, TEM a Ramanovy spektroskopie

0535208 - ÚPT 2021 RIV CZ cze J - Journal Article
Hrubanová, Kamila - Mrázová, Kateřina - Obruča, S. - Samek, Ota - Nebesářová, Jana - Šlouf, Miroslav - Krzyžánek, Vladislav
Studium PHA produkujících mikroorganismů pomocí kombinace cryo-SEM, TEM a Ramanovy spektroskopie.
[The study of PHA producing microorganism using a combination of cryo-SEM, TEM and Raman spectroscopy.]
Jemná mechanika a optika. Roč. 65, č. 6 (2020), s. 179-181. ISSN 0447-6441
R&D Projects: GA TA ČR(CZ) TN01000008
Institutional support: RVO:68081731 ; RVO:60077344 ; RVO:61389013
Keywords : cryo-SEM * TEM * cyanobacteria * Raman spectroscopy
OECD category: Electrical and electronic engineering; Optics (including laser optics and quantum optics) (BC-A); Polymer science (UMCH-V)
Method of publishing: Limited access
https://jmo.fzu.cz/sites/jmo.fzu.cz/files/oldweb/2020/2020-06/jmo_20_06_obsah.pdf

Mikroorganismy produkující polyhydroxyalkonáty (PHA) jsou biotechnologicky významné, protože PHA mají výrazný potenciál jako alternativa pro petrochemické plasty. Navíc lze použít odpadní suroviny, např. fritovací oleje, či celulózu, jako zdroje uhlíku pro jejich kultivaci. V této studii jsme pomocí kombinace kryogenní rastrovací elektronové mikroskopie (cyro-SEM), transmisní elektronové mikroskopie (TEM) a Rmanovy mikrospektroskopie zkoumali zástupce PHA producentů - nepatogenní gramnegativní bakterii Cupriavidus necator H 16 a cyanobakterii Synechocystis sp. PCC 6803. Metoda cryo-SEM nám umožnila vizualizovat povrchovou strukturu mikroorganismů včetně jejich distribuce. Pro zobrazení vnitřní struktury buněk jsme aplikovali techniku mrazového lámání (freeze fracture) s cílem identifikovat polmerní částice. Prostřednictvím TEM bylo možné vizualizovat a porovnat buněčnou ultrastrukturu obou mikrobiálních systémů. Pro obě metody byla použita fixace vzorku založená na vysokotlakém zmrazení (HPF). Morfologickou studii jsme doplnili o chemickou analýzu pomocí Ramanovy mikrospektroskopie, která umožnila posoudit chemické složení mikrobů in vitro v závislosti na množství polyhydroxyalkonátů. Identifikovali jsme jednotlivé spektrální vrcholy a použili jsme hlavní analýzu komponent (PCA).

PHA-producing microorganisms are biotechnologically important because polyhydroxyalkanoates (PHA) have a strong potential as an alternative for petrochemical plastics. Furthermore, it is possible to use waste material, such as frying oil or cellulose, as a carbon source for cultivation of these organism. In this study, we used a combination of cryogenic scanning electron microscopy (cryo-SEM), transmission electron microscopy (TEM) and Raman spectroscopy for observation of PHA producers-nonphatogenic gramnegative bacteria Cupriavidus necator H 16 and cyanobacteria Synechocystis sp. PCC 6803. Cryo-SEM method allowed us to the surface structure of microorganism including their distribution. For observation of the inner structure of cells, we applied the freeze-fracture technique with the main aim to identify polymer particles. Using TEM, it was possible to visualize and compare cellular ultrastructure of both microbial strains. Fixation of samples for both methods was based on high-pressure freezing. We extended the morphological study by chemical analysis using Raman microspectroscopy that allowed us to evaluate teh chemical composition of the microbes in vitro depending on the amount of polyhydroxyalkanoates. We identified individual spectral peaks and used principal component analysis /PCA).
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0313291