Viscosity and Diffusion: Crowding and Salt Effects in Protein Solutions

We report on a joint experimental-theoretical study of collective diffusion in, and static shear viscosity of solutions of bovine serum albumin (BSA) proteins, focusing on the dependence on protein and salt concentration. Data obtained from dynamic light scattering and rheometric measurements are compared to theoretical calculations based on an analytically treatable spheroid model of BSA with isotropic screened Coulomb plus hard-sphere interactions. The only input to the dynamics calculations is the static structure factor obtained from a consistent theoretical fit to a concentration series of small-angle X-ray scattering (SAXS) data. This fit is based on an integral equation scheme that combines high accuracy with low computational cost. All experimentally probed dynamic and static properties are reproduced theoretically with an at least semi-quantitative accuracy. For lower protein concentration and low salinity, both theory and experiment show a maximum in the reduced viscosity, caused by the electrostatic repulsion of proteins. The validity range of a generalized Stokes-Einstein (GSE) relation connecting viscosity, collective diffusion coefficient, and osmotic compressibility, proposed by Kholodenko and Douglas [PRE 51, 1081 (1995)] is examined. Significant violation of the GSE relation is found, both in experimental data and in theoretical models, in semi-dilute systems at physiological salinity, and under low-salt conditions for arbitrary protein concentrations

Strukturní analýza v hutním podniku

PrezenčníNeuvedenoNeuveden

The effect of wheat straw quality on the rate of its mineralisation in soil

The aim of this study was to assess the effect of straw of two spring wheat cultivars, Tybalt – with the culm filled with pith, and Ostka Smolicka – with the hollow culm, added to light textured soil, on the mineralisation rate of organic matter. The incubation experiment was established under laboratory conditions and comprised three experimental combinations: K1 was soil with an addition of pith-filled culms, K2 – soil with an addition of straw with hollow culms, and K0 – the control with no straw added. In all the combinations, mineral fertilisation was applied in the form of urea. Incubation lasted for 14 months. At specific dates the amounts of CO2 released within 24 h and pH values were recorded. The rate of organic matter mineralisation was expressed in mg CO2·d−1. Analyses showed that the addition of straw, both with pith-filled and hollow culms, significantly influenced the mineralisation of organic matter in the first months of incubation. Mineralisation was most intensive in the soil incubated with straw with hollow culms. The large amount of released carbon dioxide in the first days of incubation caused a decrease in pH both in the control soil and in soils with the addition of straw. The change in the soil reaction to its initial value was recorded at day 222 for the soil combination K0 and at day 250 of incubation in soils fertilised with straw

Rheology of starch-based colloidal microgels

Obtaining high-quality crystals for X-ray diffraction from membrane proteins has proven to be a difficult task. One recently presented method utilises the cubic phases formed by 1-monooleoyl-rac-glycerol (MO). Removing the proteins from their native environment requires the use of surfactants. One commonly used surfactant is n-octyl-beta-D-glucopyranoside (OG). Using NMR techniques and visual observations, the ternary phase diagram of MO/OG/(H2O)-H-2 was outlined at 25 degreesC. The preliminary data show that all phases present in the binary systems at this temperature are also found in the ternary. Further, at the OG-rich side, an additional phase that appears to be hexagonal occurs. Addition of minor amounts (approximate to1.5 wt/wt %) of OG converts the cubic phases of MO to a lamellar structure, while the OG-rich cubic phase is able to dissolve about 15 wt/wt % MO. OG in water forms a large micellar solution phase;. Increasing the MO concentration at constant water content leads to a series of two- and three-phase areas in which one or two phases are in equilibrium with almost pure water

The influence of trichoderma harzianum isolate and wheat straw on the numbers of fungi and bacteria in soil

Określono wpływ izolatu Trichoderma harzianum na liczebność mikroorganizmów autochtonicznych, występujących w glebie wzbogaconej słomą z pszenicy odmiany ‘Ostka Smolicka’ oraz ‘Tybalt’. Do doświadczenia przeprowadzonego w warunkach laboratoryjnych, wykorzystano próbki gleby zakwalifikowanej jako płowa właściwa, należącej do klasy bonitacyjnej IVb i kompleksu żytniego dobrego. Określenie liczebności grzybów pleśniowych w tym Trichoderma sp. przeprowadzono metodą płytkową Kocha z zastosowaniem wybiórczych podłoży. Badania wykazały, że działanie zastosowanego izolatu Trichoderma harzianum na drobnoustroje występujące w poszczególnych wariantach było zróżnicowane. Wykonane testy na antagonizm wg Mańki udowodniły, że zastosowany izolat przejawiał zdolności antagonistyczne w stosunku do wyizolowanych grzybów pleśniowych (Penicillium sp., Rhizopus sp., Fusarium sp., Mucor sp.). Z doświadczeń przeprowadzonych w kokulturach na podłożu PDA wynika, że zastosowany grzyb strzępkowy Trichoderma harzianum w największym stopniu ograniczył rozwój Rhizopus sp. Wprowadzenie wybranego izolatu wpłynęło na zmniejszenie liczebności grzybów pleśniowych oraz wzrost liczebności bakterii. Dodatek słomy pszennej do gleby nie miał wpływu na wzrost testowanego szczepu Trichoderma.The study determined the influence of the Trichoderma harzianum isolate on the count of autochthonous microorganisms in soil enriched with ‘Ostka Smolicka’ and ‘Tybalt’ wheat straw cultivars. The experiment was conducted in a laboratory on samples of surface lessive soil, belonging to soil valuation class IVb and good rye complex. Determination of the number of molds including Trichoderma sp. was carried out using the Koch plaque method using selective media. The study proved that the Trichoderma harzianum isolate exhibited diversified influence on microorganisms in individual combinations. Mańka tests proved antagonism between the isolate and moulds isolated in the experiment (Penicillium sp., Rhizopus sp., Fusarium sp., Mucor sp.). Experiments conducted in co-cultures on a PDA substrate proved that the T. harzianum inhibited the development of Rhizopus sp. to the greatest extent. The application of the selected isolate caused a decrease in the count of filamentous fungi and an increase in the bacteria count. Wheat straw added to the soil did not increase the count of the Trichoderma strain

The role of microorganisms in the decomposition of petroleum products in soil

Składniki ropy naftowej oraz produkty petrochemiczne o złożonej budowie stanowią istotne zagrożenie dla środowiska przyrodniczego. Największą szkodliwością w odniesieniu do ekosystemu charakteryzują się węglowodory aromatyczne, występujące w ropie naftowej, do których należy zaliczyć: benzen, toluen, etylobenzen, ksyleny. Wyżej wymienione substancje wykazują negatywny wpływ na człowieka ze względu na właściwości kancerogenne i toksyczne. Źródłami skażenia związkami ropopochodnymi środowiska gruntowego najczęściej są: miejsca wydobywania ropy naftowej, zakłady rafineryjne i petrochemiczne, transport ropy naftowej i produktów naftowych, miejsca magazynowania oraz dystrybucji ropy i produktów ropopochodnych, bazy i obiekty wojskowe, transport lotniczy oraz miejsca przetwarzania odpadów ropopochodnych i zaolejonych. Do zanieczyszczeń środowiska może dochodzić długotrwale lub w sposób awaryjno-wyciekowy. Przyśpieszenie rozkładu substancji ropopochodnych w glebie uzyskuje się w procesach stymulacji czynnikami fizykochemicznymi i/lub biologicznymi. W celu oczyszczenia gruntów z produktów ropopochodnych stosuje się proces bioremediacji, który polega na wykorzystaniu szlaków i cykli metabolicznych współdziałających ze sobą mikroorganizmów do ograniczenia zanieczyszczeń lub ich transformacji w formy, które są mniej szkodliwe. Usuwanie zanieczyszczeń gruntów związkami ropopochodnymi może następować w miejscu skażenia (in situ) lub po usunięciu zanieczyszczonej gleby z jej naturalnego pochodzenia (ex situ).Diversified and specific components of petroleum and petrochemical products are a significant threat to the natural environment. Benzene, toluene, ethylobenzene and xylenes are aromatic hydrocarbons which can be found in petroleum. They are particularly harmful because of their carcinogenicity and toxicity for people and the ecosystem. The contamination of the soil environment with petroleum products is usually caused by oil extraction sites, refineries and petrochemical plants, transport, storage and distribution of oil and petroleum products, military bases and facilities, air transport and places where petroleum and oily waste is stored. The environment may be polluted successively in a long-term process or due to breakdowns resulting in leaks. Due to numerous dangers caused by petroleum products land decontamination has become a necessity. The decomposition of petroleum products in soil can be accelerated by stimulation with physiochemical and/or biological agents. Petroleum products can be eliminated in the process of land bioremediation, which consists in using the metabolic pathways and cycles of interacting microorganisms to reduce contaminations or transform them into less harmful products. Groups of microorganisms which participate in bioremediation are called biocenoses or consortiums of microorganisms. The elimination of petroleum products from soil can take place at the place of contamination (in situ) or after removal of contaminated soil from its natural location (ex situ)

Preparation and properties of starch-based colloidal microgels

Novel starch microgels were prepared by emulsion cross-linking and characterized with respect to shape, volume, and mass density. Starch microgels appear to be negatively charged (similar to-50 mV), with a particle size varying as a function of the type of cross-linker (ca. 0.25-10 mum). Environmental scanning electron microscopy observations show a dependence of the particle swelling on the cross-linking density. Viscosimetry reveals that starch microgels behave as charged polymers, where the reduced viscosity increases with dilution (anomalous viscosity behavior) for sufficiently low kappaa (ca. kappaa < 3), the ratio of the particle radius (a), and the Debye length (kappa(-1)). Analogous results are obtained for reference-charged rigid silica spheres, which approach the hard sphere limit for increasing ionic strengths. The shape of the microgels appears to play a minor role in the anomalous viscosity behavior, which is more likely dominated by electrostatic effects. (C) 2002 Elsevier Science

The use of synergistic microorganisms in the process of nitrogen biological fixation

W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie optymalizacją i zwiększeniem biologicznego wiązania azotu przez układy symbiotyczne z równoczesną poprawą właściwości chemicznych, biologicznych i fizycznych gleby. Cele te mogą być realizowane w ramach zielonej biotechnologii, w tym przez wykorzystanie mikroorganizmów stymulujących wzrost roślin, tzw. PGPR (ang. Plant Growth Promoting Rhizobacteria), poprzez zastosowanie koinokulacji (jednoczesnego szczepienia) makrosymbiontów (roślin) odpowiednim szczepem z rodziny Rhizobiaceae oraz endofitem o działaniu synergistycznym. Bakterie z grupy PGPR, stosowane do koinokulacji w uprawach roślin bobowatych mogą wpływać na rośliny bezpośrednio m.in. poprzez dostarczanie pokarmu roślinom, a także pośrednio przez indukuję odporności roślin na patogeny i szkodniki. Ponadto endofity mają zdolność wydzielania regulatorów wzrostu, takich jak auksyny, gibereliny czy cytokininy, które mają wpływ na zwiększenie wydajności diazotrofii. Poprzez zastosowanie koinokulacji obserwuje się zwiększenie liczby brodawek, wzmocnienie kolonizacji korzenia przez bakterie z rodziny Rhizobiaceae oraz wzrost poziomu aktywności nitrogenazy. Potencjał PGPR wykorzystywanych w układach symbiotycznych jest szeroko udokumentowany w licznych pracach naukowych, ale nie został dotychczas dostatecznie wykorzystany. Niniejszy przegląd literatury ma na celu przedstawienie i usystematyzowanie dotychczasowej wiedzy dotyczącej wpływu koinokulacji roślin na wydajność procesu biologicznego wiązania azotu.In recent years, researchers have increasingly focused their interests on searching for products allowing optimisation and enhancement of biological nitrogen fixation with the assistance of symbiotic systems accompanied by a simultaneous improvement of soil chemical, biological and physical properties. “Green biotechnology” confronted these issues indicating possibilities of utilisation of microorganisms stimulating plant growth, the so called Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) employing coinoculation (simultaneous inoculation) of (plant) macrosymbionts with an appropriate strain from the Rhizobiaceae family and an endophytic bacteria characterised by synergistic action. Bacteria from the PGPR group employed for the coinoculation of legume plants affect these plants directly, among others, by supplying nutrients for plants as well as indirectly by inducing plant resistance against patogens and pests. In addition, endophytes are capable of secreting growth regulators such as auxins, gibberellins or cytokinins, which can exert impact on increased diazotroph efficiency. Application of coinoculation results in amplified numbers of nodules, strengthening of root colonisation with bacteria from the Rhizobiaceae family and in increased levels of nitrogenase activity. Potentials of PGPR group employed in symbiotic systems have been documented extensively in numerous scientific publications but until now these capabilities have not been sufficiently utilised. The discussed literature review aims at presenting and systematising our current knowledge regarding influence of plant coinoculation on the optimisation of the biological nitrogen fixation process