Studium mikrokrystalických inkluzí v jednobuněčných řasách pomocí Ramanovy mikroskopie

• Thesis title in Czech: Studium mikrokrystalických inkluzí v jednobuněčných řasách pomocí Ramanovy mikroskopie
• Thesis title in English: Microcrystalline inclusions in microalgae studied via Raman microscopy
• Key words: jednobuněčné řasy, mikrokrystalické inkluze, Ramanova mikroskopie, chemické složení, molekulární identifikace
• English key words: microalgae, microcrystalline inclusions, Raman microscopy, chemical composition, molecular identification
• Academic year of topic announcement: 2016/2017
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Institute of Physics of Charles University (32-FUUK)
• Supervisor: doc. RNDr. Peter Mojzeš, CSc.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 02.03.2017
• Date of assignment: 02.03.2017
• Confirmed by Study dept. on: 20.03.2017
• Date and time of defence: 05.02.2019 00:00
• Date of electronic submission: 03.01.2019
• Date of submission of printed version: 03.01.2019
• Date of proceeded defence: 05.02.2019
• Opponents: doc. RNDr. Ivana Šloufová, Ph.D.
• Advisors: Mgr. Šárka Moudříková, Ph.D.

Guidelines

1. Prostudovat dostupnou literaturu a sepsat rešerši postihující současný stav znalostí o výskytu a chemickém složení mikrokrystalických inkluzí v jednobuněčných řasách.
2. Zvládnout metodiku mapování buněk pomocí Ramanova mikroskopu WITec alpha300 RSA.
3. Zvládnout metody kultivace různých jednobuněčných řas pro potřeby experimentu.
4. Optimalizovat experimentální podmínky a parametry měření pro rychlé mapování buněk.
5. Zvládnout metody zpracování a interpretace Ramanových spekter a chemických map.
6. Pomocí Ramanovy mikroskopie prostudovat vybraný soubor jednobuněčných řas z hlediska výskytu mikrokrystalických inkluzí.
7. Analyzovat a interpretovat naměřená data.

References

[1] T. Dieing, O. Hollricher, J. Toporski, Confocal Raman microscopy, Springer2011.
[2] Š. Moudříková, P. Mojzeš, V. Zachleder, C. Pfaff, D. Behrendt, L. Nedbal, Raman and fluorescence microscopy sensing energy-transducing and energy-storing structures in microalgae, Algal Research, 16 (2016) 224-232.
[3] P.L. Clode, M. Saunders, G. Maker, M. Ludwig, C.A. Atkins, Uric acid deposits in symbiotic marine algae, Plant Cell and Environment, 32 (2009) 170-177.
[4] T. Nakayama, A. Nakamura, A. Yokoyama, T. Shiratori, I. Inouye, K. Ishida, Taxonomic study of a new eustigmatophycean alga, Vacuoliviride crystalliferum gen. et sp nov, Journal of Plant Research, 128 (2015) 249-257.
[5] L.J. King, Biocrystallography - an Interdisciplinary Challenge, Bioscience, 19 (1969) 505-518.
[6] L. Addadi, A. Gal, D. Faivre, A. Scheffel, S. Weiner, Control of Biogenic Nanocrystal Formation in Biomineralization, Israel Journal of Chemistry, 56 (2016) 227-241.
[7] Š. Moudříková, L. Nedbal, A. Solovchenko, P. Mojzeš, Raman microscopy shows that nitrogen-rich cellular inclusions in microalgae are microcrystalline guanine, Algal Research, (2017) in print, DOI: 10.1016/j.algal.2017.02.009

Preliminary scope of work

Velké množství jednobuněčných řas obsahuje různé mikrokrystalické inkluze. Jejich extrakce a identifikace analytickými metodami je mnohdy obtížná a náchylná k artefaktům, proto u mnoha řas nebylo chemické složení mikrokrystalů určeno vůbec nebo může být nesprávné. Konfokální Ramanova mikroskopie představuje perspektivní metodu pro nedestruktivní a bezkontaktní studium chemického složení vnitrobuněčného prostředí s mikronovým prostorovým rozlišením. Vzhledem k tomu, že jednotlivé chemické komponenty jsou charakterizovány přímo svými vibračními spektry, Ramanova mikroskopie nevyžaduje jejich značení nebo barvení a lze jí použit na živé buňky v různých fázích přirozeného vývoje. Nedávno jsme ukázali, že Ramanova mikroskopie by mohla přispět k objasnění chemického složení některých mikrokrystalů přímo v živých buňkách, bez nutnosti jejich extrakce.
Předmětem diplomové práce bude studium mikrokrystalických inkluzí v jednobuněčných řasách různých fylogeneticky odlišných druhů vytipovaných na základě rešerše. Potřebné experimentální vybavení je k dispozici a problematika již byla na našem pracovišti studována. Vhodné řasy budou pořízené z veřejně dostupných sbírek mikroorganizmů. Úkolem diplomanta bude měření Ramanových map, jejich zpracování a interpretace. Cílem je zjištění přítomnosti mikrokrystalů a identifikace jejich skutečného chemického složení.