Environmentální biotechnologie

Studium bakteriální oxidace železa(II) a anorganických sirných látek na buněčné a enzymové úrovni ve vztahu k aktivitě acidofilních chemolitotrofních bakterií v biohydrometalurgii a životním prostředí.

doc. Ing. Martin Mandl, CSc.

Vedoucí skupiny

Martin Mandl studoval chemii zakončenou specializací „biochemická technologie“ v Bratislavě. Na zdejší pracoviště nastoupil v roce 1988 a brzy se stal jednou z vedoucích osobností ústavu. doc. Mandl studuje chemolitotrofní mikroorganismy se zájmem o jejich aplikace v bioloužení. V součastnosti je také doc. Mandl garantem profesního studijního programu Biotechnologie.

MUNI | ResearchGate

O doc. Mandlovi

Kontaktní informace:

  • Kancelář – C05/332
  • Telefon – 549 49 5728
  • E-mail – mandl@chemi.muni.cz

Pedagogická činnost

  • C7872 Aplikovaná biostatistika
  • C6211 Biotechnologie
  • C8111 Bioinženýrství
  • CDB a CA Oborový seminář z biochemie
  • C9320 Metody biochemického výzkumu
  • C7877 Praxe z biotechnologie

Vzdělání

  • 1998 – docent Biochemie, PřF MU
    • Metabolismus bakterie Thiobacillus ferrooxidans v biotechnologii a ekologii
  • 1992 – CSc., Chemicko-technologická fakulta, STU Bratislava
  • 1978 – Ing., Biochemická technologie, Chemicko-technologická fakulta, STU Bratislava

Univerzitní aktivity

  • Garant magisterského programu Biotechnologie
  • Člen Oborové rady a Oborové komise Biochemie
  • Člen Programové rady pro biochemické obory
  • Člen Volební a mandátové komise ASMU

Mimouniverzitní aktivity

  • Čestný člen stálého výboru „International Biohydrometallurgy Symposium
  • Člen Rady Biotechnologické společnosti v ČR
  • Člen Československé společnosti mikrobiologické

Akademické stáže

  • INRA (Francie) – 2013, 2015, 2017
  • Delft University of Technology (Nizozemí) – 1995
Obr. 1 | Bioloužení sulfidových minerálů pomocí acidofilních chemolithotrofních mikroorganismů (A). Energetický metabolismus modelové acidofilní chemolithotrofní bakterie Acidithiobacillus ferrooxidans v aerobním a anaerobním prostředí (B).

Oblast výzkumu

Naše výzkumné cíle se zabývají studiem chemolithotrofních acidofilních bakterií a jejich role v oxidaci sulfidových minerálů. Tyto bakterie se používají v biohydrometalurgii ke získávání cenných kovů z chudých rud a koncentrátů (Obr. 1). Nejdříve dochází k bio-extrakci kovů z minerálů a poté k jejich separaci z kyselého loužicího roztoku, nejčastěji elektrolýzou po jejich extrakci organickým rozpouštědlem a re-extrakci do vody. Vedle průmyslových procesů vede spontánní abiotická i biotická oxidace sulfidových minerálů v opuštěných dolech a důlních odpadech ke tvorbě kyseliny sírové a mobilizaci toxických kovů s negativním dopadem na životní prostředí.

Kromě teoretického studia biochemických mechanismů bakteriální oxidace anorganických substrátů se naše výzkumné cíle týkají i aplikovaných environmentálních studií v postižených oblastech po klasické těžbě s nedokonalou revitalizací krajiny. Podílíme se na vývoji a optimalizaci inovativních energeticky nenáročných bioloužicích procesů šetrných k přírodnímu prostředí, jako jsou např. postupy pro získávání cenných kovů ze sekundárních zdrojů – elektroodpad a produkty spalování městského a průmyslového odpadu (popel a struska).

Hlavní cíle výzkumu

  • Molekulární detekce acidofilních sirných bakterií
  • Kinetika bioprocesů
  • Studium bakteriálního metabolismu pomocí omických metod
  • Charakterizace enzymů zapojených do biologického loužení
  • Genetické inženýrství bioloužicích mikroorganismů
  • Bioloužení sulfidových a jiných odpadů

Členové skupiny

Jiří Kučera, Ph.D. lecturer II – MUNI | WOS | RG

Doktorandi: Martin Gajdošík, Lenka Jurasová
Diplomanti: Jakub Svinka, Matěj Masař, Daniel Solčiansky
Bakalářští studenti: Viktor Hankovský
Laborantka: Hedvika Říčánková
Absolventi doktorského studia: Pavla Češková, Iva Bartáková, Jiří Kučera, Blanka Pokorná-Omesová, Eva Pakostová, Jitka Kašparovská, Šárka Bořilová.

 

Metodické přístupy

  • Kultivace a produkce – bioprocesy zprostředkované bakteriemi a kvasinkami vedené v různých laboratorních zařízeních až po úroveň bioreaktorů (Labfors 5, Techfors, Biostat B-DCU).
  • Biochemické metody – izolace, separace, purifikace a identifikace biomolekul (ultrafiltrace, ultracentrifugace Beckman-Coulter Optima XPN-90, 1-D a 2-D gelová elektroforéza, ÄKTA pure 25 M FPLC, Agilent HPLC), enzymová kinetika (UV/VIS spektrofotometrie).
  • Molekulárně-biologické metody a metody genetického inženýrství – PCR, qPCR, RT-qPCR, hybridizace, imunodetekce, analýza fragmentů, sekvenování, klonování, transformace, mutageneze, protein-proteinové interakce.
  • Omické metody – genomika a transkriptomika (NGS), proteomika a metabolomika (UHPLC-MS/MS).
  • Biotechnologické metody – heterologní exprese proteinů (Escherichia coli, Pichia pastoris), bioloužení.

Mezinárodní a tuzemské spolupráce

  • Department of Microbiology, Ohio State University, USA – Olli H. Tuovinen
  • School of Natural Sciences, Bangor University, GB – D. Barrie Johnson
  • Laboratory of Microbial Ecophysiology, Fundación Ciencia & Vida, Chile – Raquel Quatrini
  • Institute of Life Sciences, TU Bergakademie, Germany – Sabrina Hedrich
  • Institute of Environmental Biotechnology, BOKU, Austria – Georg Gübitz
  • Centre of Sport, Exercise and Life Sciences, Coventry University, GB – Eva Pakostová
  • K1-MET GmbH, Austria
  • Proteomika CEITEC, Masarykova univerzita – Zbyněk Zdráhal
  • Ústav geologických věd, Masarykova univerzita – Josef Zeman
  • Ústav chemie, Masarykova univerzita – Tomáš Vaculovič
  • Ústav biochemie, Masarykova univerzita – Pavel Bouchal a Jan Lochman

Výzkumné projekty

  • Optimalizace výroby biogenní kyseliny sírové pro (bio)loužicí procesy v odvětví odpadu (ATCZ291) Hlavním cílem projektu je prokázat vysoký potenciál acidofilních sirných bakterií pro úspornou a účinnou výrobu kyseliny sírové ze síry. Na MU bude v rámci navrhovaného projektu studována substrátová limitace bakteriální tvorby kyseliny sírové a prováděny molekulárně-biologické analýzy.

Přehled všech aktuálních a dokončených projektů je na stránkách MUNI.

Recent publications

Přehled všech publikací lze dohledat na stránkách MUNI.

Používáte starou verzi internetového prohlížeče. Doporučujeme aktualizovat Váš prohlížeč na nejnovější verzi.

Další info