V předložené práci byly testovány modifikované lignitické huminové kyseliny za účelem zjištění jejich schopnosti remediace zemědělské půdy. Před samotnou extrakcí jednotlivých huminových kyselin byl lignit modifikován jednou ze série deseti organických kyselin. Cílem modifikace byla simulace procesů vyskytujících se v rizosféře, tj. procesů, kdy malé organické molekuly způsobují změny ve struktuře půdní organické hmoty, během nichž dochází k produkci biologicky aktivních agregátů/molekul podílejících se na růstu rostlin. Prvním krokem této práce bylo zkoumání fyzikálně chemických vlastností vyprodukovaných huminových kyselin a jejich molekulové struktury prostřednictvím elementární analýzy, infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR), vysokoúčinné gelové chromatografie (HPSEC), metodou měření povrchového napětí a plynovou chromatografií s hmotnostní spektrometrií (GC-MS). Dalším krokem bylo studium parametrů biologické aktivity, získaných z experimentů zaměřených jak na vyšší rostliny, tak na remediaci mikrobiologické aktivity zemědělské půdy. Biologická aktivita vůči vyšším rostlinám byla zkoumána na základě experimentu s kukuřicí, byla měřena délka a hmotnost kořenů, rozvětvení jejich laterálních kořenů a obsah sacharidů a proteinů. Z experimentů cílených na půdu se jednalo o měření množství uvolněného CO2 při laboratorní inkubaci ošetřené půdy a půdní hydrofobicitu (metoda měření kontaktního úhlu). Na závěr byly výsledky podrobeny statistické analýze s využitím Pearsonova korelačního koeficientu s cílem nalézt vztahy mezi fyzikálně chemickými vlastnostmi a biologickou a povrchovou aktivitou studovaných huminových kyselin. Korelace byly zjištěny mezi biologickou aktivitou a fyzikálně chemickými vlastnostmi huminových kyselin. Naopak, nebyly zjištěny mezi povrchovými a fyzikálně chemickými vlastnostmi. Nejefektivnějším modifikačním činidlem z pohledu biologické aktivity byla 20% kyselina mravenčí, nejméně efektivním 20% kyselina propionová.

Huminové kyseliny představují hlavní součást půdní organické hmoty. Jedná se o všudypřítomné sloučeniny s komplexní chemickou a fyzikálně-chemickou strukturou. Předkládaná práce shrnuje několik způsobů modifikací huminových kyselin provedených za účelem úpravy jejich vlastností. V první části byl studován vliv vzdušné oxidace lignitu na velikost výtěžku a fyzikálně-chemický charakter produkovaných regenerovaných huminových kyselin. Druhý krok představoval snahu stabilizovat strukturu lignitických huminových kyselin a zlepšit zádrž vody. Bylo provedeno síťování pomocí formaldehydu a karbodiimidů, které předpokládá vznik nových kovalentních vazeb v různých částech struktury huminových kyselin. Produkce zesíťované struktury byla motivována snahou vytvořit systémy podobné hydrogelům, založené na huminových látkách s možností úpravy jejich reaktivity a retence vody. Chemické složení a fyzikálně-chemické vlastnosti připravených vzorků byly studovány různými metodami, mezi nejdůležitější patří DSC a NMR relaxometrie. Chemické složení bylo studováno pomocí FTIR a elementární analýzy za účelem posoudit a porovnat změny s původním neupraveným vzorkem. Stability vzorků byly stanoveny pomocí termogravimetrie. Nejdůležitějším sledovaným parametrem této práce byla změna hydratačních charakteristik. K jejich studiu jsme vyvinuli a aplikovali několik nových termoanalytických a NMR relaxometrických přístupů. Ve snaze napodobit přírodní procesy byla studována sorpce vody huminovými kyselinami z prostředí s kontrolovanou vzdušnou vlhkostí. Byly pozorovány kvalitativní a kvantitativní hlediska sorpce vody. Zesíťování za použití formaldehydu způsobilo snížení sorpční kapacity vlhkosti. Tato změna je připisována separaci funkčních skupin a menší strukturní kompaktnosti. Zesíťované huminové kyseliny dále vykazovaly rychlejší příjem vody a přibližně třikrát větší kapacitu zádrže vody než původní huminové kyseliny. V případě použití karbodiimidu (ve vodě rozpustného N-Ethyl-N-(3-dimethylaminopropyl)karbodiimidu (EDC)) obsahovaly výsledné produkty 14–40 % původních karboxylových skupin. I přesto tyto látky překonaly schopnost sorpce vlhkosti původního nemodifikovaného vzorku o 10–14 % po kondiciaci v prostřední se 100% relativní vzdušnou vlhkostí. Navzdory rigidnější struktuře vykazovaly EDC deriváty rychlejší bobtnání a dosáhly téměř stejné kapacity zádrže vody po 18 dnech jako původní vzorek. Vzorky modifikované karbodiimidy vykazovaly známky degradace již po 3–9 dnech což částečně snižuje jejich využitelnost. Získané výsledky naznačují, že kapacita zádrže vody, kinetika bobtnání a schopnost sorpce vlhkosti huminových kyselin nejsou výhradně určeny koncentrací karboxylových skupin, nebo dalších polárních fragmentů, ale také jejich vzájemným rozmístěním a distribucí velikosti pórů na povrchu a také uvnitř struktury. Získané poznatky této studie mohou sloužit například k produkci půdních kondicionérů založených na huminových kyselinách, tj. remediačních preparátů s požadovanými, ale především nastavitelnými schopnostmi poutat a následně uvolňovat vodu do okolního prostředí. V neposlední řadě přispějí uvedené závěry ke zkvalitnění základního porozumění procesu hydratace v modifikovaných a původní vzorcích, což je přínosné ve vztahu k objasnění hydratace komplexních přírodních systémů a to zejména přírodní organické hmoty.

Teoretická část předložené dizertační práce popisuje princip radikálového roubování a faktory ovlivňující reakční průběh. Radikálové roubování poly(mléčné kyseliny) (PLA) reaktivní modifikací je vhodnou technikou přípravy biodegradabilních polymerních materiálů s rozličnými vlastnostmi. Současný stav problematiky modifikace poly(mléčné kyseliny) radikálovým roubováním v tavenině je obsahem literární rešerše včetně možných aplikací. Experimentální část se zabývá modifikací PLA anhydridem kyseliny itakonové (IAH) radikálovým roubováním v tavenině. Reakce byla iniciována 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexanem (L101). V první části je průběh radikálového roubování pozorován “in situ” pomocí diferenciální kompenzační kalorimetrie (DSC) a termogravimetrické analýzy (TGA). Exotermní pík na DSC záznamu odpovídá průběhu radikálové reakce, na jehož základě lze definovat aktivační energii reakce. Průběh TGA křivky “in situ” radikálové reakce umožňil detekovat vedlejší produkty vznikající v průběhu radikálové modifikace. Ve druhé části byla PLA funkcionalizována reakcí v diskontinuálním laboratorním mixéru za reakčních podmínek navržených dle poločasu rozpadu zvoleného iniciátoru a zpracovatelských podmínek PLA. Reakční teplota 190 °C byla stanovena výpočtem z Arrheniovy rovnice pro reakční čas 6 min. Uvedené reakční parametry byly zvoleny s ohledem na kinetiku rozkladu L101 a potlačení degradace PLA. Infračervená spektroskopie (FTIR) potvrdila navázání IAH na PLA řetězec na základě výskytu –CH2 vibrací s absorpčními pásy při vlnočtu 2860 a 2920 cm-1. Vzrůstající intensita absorpčního pásu 1750 cm-1 potvrdila přítomnost minoritních C=O vibrací anhydridového kruhu překrytých dominantními C=O vibracemi PLA řetězce. Nukleární magnetická rezonance (1H-NMR) nepotvrdila roubování oligomerního IAH na PLA. Koncentrace reaktantů ve zvoleném rozsahu (0.5–10 hm % IAH, 0.1–2 hm % L101) byla použita pro posouzení jejího vlivu na obsah naroubovaného IAH a míru vedlejších reakcí, např. -štěpení, větvení a síťování. Při vysoké koncentraci IAH a L101 byla potvrzena homopolymerace IAH i přes její zanedbávání v tématicky podobných studiích. Tvrzení o IAH homopolymeraci bylo podpořena výsledky kolorimetrické analýzy, charakterizací vzorků připravených polymerací IAH za podmínek radikálového roubování a termickou stabilitou frakcí extrahovaných z PLA-g-IAH. Radikálovou modifikací PLA došlo ke zvýšení flexibility polymerních řetězců díky objemné struktuře IAH navázané na PLA řetězci, což se projevilo poklesem teploty skelného přechodu (Tg). Zvýšený obsah amorfní fáze, hydrofilní chování, rozvětvená struktura a štěpení řetězců má pozitivní vliv na zvýšenou biodegradabilitu PLA-g-IAH v porovnání s nemodifikovanou PLA. Neradikálová degradace, probíhající v průběhu zpracování PLA, byla prokázána změnou tokových vlastností taveniny. Tento nežádoucí jev byl potlačen přídavkem tzv. “prodlužovače řetězců” obsahujícího reaktivní epoxy skupiny. Reakce mezi epoxy skupinami a karboxylovými skupinami byla potvrzena pomocí FTIR a změnou reologických vlastností PLA-g-IAH.

Humic acids are part of the natural organic matter occurring all around us. The aim of this thesis is to study the molecular organization, conformation of humic acids in aqueous solutions, that always raise a number of questions. For a long time, the scientists all over the world argue, if humic acid are polymers, micelles or supramolecules. Over time, thanks to new technologies, their opinions are moving away from a polymer model and tend rather to supramolecular arrangement of humic acids. Studying humic complex systems is not easy, because they are polydisperse and heterogeneous, which significantly complicates any characterization. Moreover, its molecular organization is affected by many factors such as e.g. pH, ionic strength and etc. For the study of the conformation of humic acids, concentration series of IHSS (International humic substances asociation) Leonardite humic acids stamdards in four different mediums were prepared: 0,1 M NaOH, humic acids in water with pH modified to 12 (basic medium), 0,1 M NaOH + 0,1 M HCl, 0,1 M NaCl (neutral environment). Furthermore it has been performed the fractionation of humic acids for the purpose of simplifying the complicated structure. Prepared concentration series were characterized with several analytical methods such as ultraviolet and visible spectroscopy, dynamic light scattering, electrophoretic light scattering, microrheology, gel permeation chromatography, potentiometric pH determination and direct conductometry. Diploma thesis is built on the previous bachelor thesis in which different sample of humic acids was studied. The measured results indicate that the studied systems show supramolecular behavior and in some cases are subject to aggregation into larger units (micelles).

The aim of this work was to study the influence of the pasteurization and filtration on selected chemical compounds in beer. Specifically, the influence on elemental composition, content of organic acids, carbohydrates and phenolic substances was studied. Optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-OES) was used for elemental analysis of beer. Analysis of organic acids was evaluated by Ion chromatography. For analysis of carbohydrates was used High performance liquid chromatography with ELSD detector (HPLC-ELSD), phenolic compounds was evaluated by HPLC with diode array detector (HPLC-DAD). Data from analysis of beer was performed by usage of statistical methods (analysis of variance and principal component analysis). Parameters that showed the most significant differences between individual groups of beers were obtained. Correlations between the variables and the technological beer processing operations were found. 12 parameters of total 23 were affected. The effect of filtration and pasteurization was observed in content of the iron, silicon, potassium and magnesium, malate, monosaccharides glucose and fructose and phenolic compounds.

This diploma thesis is focused on the study of diffusion of metal ions in hydrogel of humic acid. The objective of this thesis was to investigate the effect of the concentration of metal ions supply source and duration of diffusion on transport through the gel using method of diffusion couple. Cupric, nickel and cobalt ions were esed like the diffusion medium. All these ions were selected thanks to their high affinity for the humic acids and because they are ideal to investigate the diffusion through the humic gel. Chloride salts of these metals, namely CuCl2, NiCl2 and CoCl2, were used like supply sources. Three different concentrations of each solution were compared, specifically 0,05M, 0,1M and 1M, and also were three different durations of diffusion, specifically 10 hours, 1 day and 3 days. Metal ions were compared with each other in order to determine which one has the best transport properties through the humic hydrogel. The data, necessary for calculation, were obtained by UV-VIS spectrophotometry. Diffusion coefficients and duffusive flux of individual metal ions were determined from measured data.

iv Abstract Subject: Determination of structure and dynamics of biomolecules by theoretical calcu- lations of NMR spectroscopic parameters Author: Ladislav Benda, ladislav.benda@gmail.com Department/Institute: Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, AS CR Supervisor: Dr. Vladim'ır Sychrovsk'y, Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, AS CR, vladimir.sychrovsky@uochb.cas.cz Abstract: This doctoral work was focused on theoretical modeling of nuclear magnetic resonance (NMR) parameters in peptides and nucleic acids. Dependences of NMR para- meters on molecular structure and solvation were primarily modeled. Great emphasis was put on the comparison of the calculated data with the NMR experiment. The molecular models studied included the l-alanyl-l-alanine di-peptide (AA) and the phosphate group of nucleic acid backbone. Conformations of all three charged forms of AA in solution were determined and the respective pH-induced changes of experimental NMR chemical shifts and nuclear spin-spin coupling constants were explained. Dependences of NMR cross-correlated relaxation rates on the AA backbone geometry were calibrated. The 31 P NMR parameters in nucleic acid phosphate were systematically calculated in dependence on the backbone conformation and the phosphate solvation pattern. Qualitative rules...

Sleep apnea syndrome, or sleep apneic syndrome, is a serious illness that causes a high risk of cardiovascular disease development in patients. This disease is characterized by a breathless breathing disorder and falls into a class of disorder that accompanies sleep disturbances. Sleep apnea syndrome (SAS) affects 5-15% of the population, and 50-80% of patients with type 2 diabetes mellitus (T2DM) or severe obesity. SAS has a causal contribution to the development of disorders in glucose metabolism and T2DM. Diabetes mellitus type 2 is a complex metabolic disorder in which the organism is unable to process glucose as under normal physiological conditions due to a relative insulin deficiency and simultaneous peripheral insulin resistance. Insulin resistance is eventually compensated for by increased insulin secretion, which leads to the development of hyperglycemia after failure of this compensation. T2DM is very often associated with the presence of obesity, arterial hypertension, dyslipidemia and hyperuricemia. The aim of this study is to determine if the presence of SAS in non-diabetic subjects and patients with type 2 diabetes mellitus leads to disorders in the metabolism of fatty acids in the skeletal muscle. The results of the study contribute to the understanding of the molecular mechanisms...

Bile acids are the end products of cholesterol metabolism and are important biological surfactants. The curved shape of their chains allows the cyclization of molecules, and the formation of a supramolecular structure. The goal of this thesis was to study the electrochemical and adsorption behavior of selected bile acids: lithocholic, deoxycholic and cholic acids. The measurements were carried out in the medium Brittonův-Robinson buffer:methanol in the ratio 9:1 using cyclic voltammetry and AC voltammetry methods and measuring the dependence of the differential capacitance Cd on the applied potential E. A hanging mercury drop electrode was used as a working electrode. The measurements showed that bile acids are adsorbed on the surface of the electrode and organizing themselves in self assembled monolayers (SAM). In our case we have observed formation of 2D condensed layers as specific form of SAM. Transfer techniques were used to demonstrate bile acid adsorption. A study of the behavior of lithocholic acid as a function of different pH values showed that only at pH 10.0 to 12.0 2D 2D condensation occurs, i. e. that at pH values in the range of 2.0 to 9.0 it is another type of adsorption. On AC voltammograms, there are a maximum of two areas in which peaks occur: the first is around -0.2 V and the...

This master's thesis contains a study of electrochemical processes of selected bile acids possessing 7 hydroxyl group (cholic, chenodeoxycholic and −muricholic). The measurements were performed on boron−doped diamond electrode in the non-aqueous medium of acetonitrile and perchloric acid (water content 0.55 %) by cyclic voltammetry. It is known that the electrochemical activity of 7 bile acids is increased by a dehydration reaction between perchloric acid and the 7 bile acid. The subject of the study was the stability of the voltammetric response of chemically activated bile acids in the region of negative potentials. It was found that the presence of oxygen in the measured solution is an important factor for obtaining the cathodic signal of 7 bile acids. It probably performs a regenerative function; the product of the electrochemical reduction is re-oxidized in its presence, which leads to an increase in the voltammetric response. At the same time, it is important that the direction of the scan in cyclic voltammetry first proceeds to positive values. A potential of +2.0 V (vs. Ag/AgNO3 in acetonitrile) must be reached for the HO● radicals to be formed. It is these radicals that presumably lead to the formation of the product(s) of bile acids electrochemical oxidation that can be subsequently...