Biologija

Hristina Stajić (2007), Beograd, 2. razred, Peta beogradska gimnazija
Mihajlo Kojić (2007), Smederevo, 2. razred, Peta beogradska gimnazija

Mentorka:
Iva Atanasković, naučni saradnik, Biološki fakultet, Univerzitet u Beogradu

Pasulj (Phaseolus vulgaris L.) je mahunarka koja se široko komercijalno uzgaja i često koristi u prehrambene svrhe. Fitopatogene bakterije predstavljaju učestali uzrok smanjenja kvaliteta i prinosa ove kulture. Pseudomonas syringae je patogena bakterija koja inficira mnoge biljne vrste i čija se infekcija manifestuje kroz nekrotične lezije na listovima. Određeni mikroorganizmi su u stanju da modulišu imunski odgovor biljaka na infekcije izazvane patogenim mikroorganizmima, kroz različite puteve, što dovodi do stanja pojačanog odbrambenog kapaciteta koje se naziva indukovana sistemska rezistencija. Pseudomonas putida je endofitna bakterija koja potencijalno može da podstiče rast biljaka, da povećava prinose, ali i da se koristiti kao agens za indukovanje sistemske rezistencije. Cilj ovog projekta je bio ispitati da li bakterija Pseudomonas putida može dovesti do nastanka indukovane sistemske rezistencije kod pasulja (Phaseolus vulgaris L.). Na početku istraživanja, rađeni su in vitro kompeticijski testovi da bi se utvrdilo postojanje kontaktno zavisne inhibicije. Za in vivo eksperiment biljke su podeljene u dve grupe: grupa biljaka koje su predtretirane suspenzijom P. putida broja ćelija 108 CFU/ml i grupa koja nije izlagana predtretmanu. Obe grupe su inokulisane suspenzijama različite brojnosti patogena P. syringae, broja ćelija 105, 106 i 107 CFU/ml, dok su kontrolne biljke inokulisane sterilnom vodom. Biotički stres kvantifikovan je merenjem površine lista pod nekrotičnim lezijama i koncentracije salicilne kiseline i malondialdehida (MDA) u listovima. Na osnovu rezultata in vitro eksperimenata, zaključeno je da između izabranih sojeva nema kompeticije, što ukazuje na mogućnost indukovanja sistemske rezistencije. Rezultati in vivo eksperimenta ukazuju na smanjenje površine nekrotičnih lezija i koncentracije salicilne kiseline kod predtretiranih biljaka u odnosu na netretirane. Dobijeni rezultati potvrđuju mogućnost korišćenja P. putida kao agensa za indukovanje sistemske rezistencije kod pasulja na P. syringae, ali je potrebno detaljnije ispitati mehanizme ostvarivanja pozitivih efekata P. putida u zaštiti biljaka od patogena.

Mateja Fajndović (2008), Beograd, 2. razred, Prva beogradska gimnazija

Mentori:
Brana Pantelić, istraživač saradnik, Institut za molekularnu genetiku i genetičko inženjerstvo, Univerzitet u Beogradu
Marija Stefanović, istraživač pripravnik, Institut za hemiju, tehnologiju i metalurgiju, Univerzitet u Beogradu

Poli(etilentereftalat) (PET) je dugolančani sintetički poliestar koji zbog visoke mehaničke i hemijske stabilnosti ima široku primenu u proizvodnji tekstila i plastične ambalaže. Zbog svoje izdržljivosti teško se razgrađuje, što dovodi do akumuliranja PET otpada i predstavlja značajan ekološki problem. Mikrobiološka degradacija PET-a predstavlja energetski i ekološki prihvatljiviju alternativu konvencionalnim hemijskim i mehaničkim metodama obrade. Do sada otkriveni bakterijski sojevi sporo razgrađuju ograničeni deo strukture PET-a, što ukazuje na potrebu za identifikacijom novih, efikasnijih sojeva sposobnih za ove biotransformacije. Cilj ovog projekta bila je pretraga producenata PET-degradujućih enzima među bakterijskim sojevima izolovanim iz zemljišta sa deponija u Beogradu (Vinča), Novom Sadu i Valjevu. Bakterijski sojevi izolovani iz zemljišta identifikovani su do nivoa roda na osnovu morfoloških karakteristika, a njihova sposobnost hidrolize različitih (poli)estarskih supstrata ispitana je difuzionim esejima na agaru. Kod selektovanih sojeva ispitana je sposobnost rasta na minimalnoj podlozi s PET-om i bis(2-hidroksietil)-tereftalatom (BHET), kao i aktivnost ekstracelularnih lipaza prema p-nitrofenilpalmitatu. Izolovano je 68 različitih bakterijskih sojeva iz uzoraka zemljišta za koje se pretpostavlja da pripadaju rodu Bacillus po morfološkim karakteristikama. Ukupno 40 sojeva bilo je pozitivno na produkciju esteraza, 30 sojeva na produkciju lipaza, dok je 34 soja eksprimiralo PET-aze. Među odabrana 34 soja 54,05% pokazalo je rast na minimalnoj podlozi sa PET-om. Na minimalnoj podlozi sa BHET-om zabeležen je sporiji rast bakterijskih kultura u odnosu na onu sa PET-om. Sojevi označeni brojevima 9, 25, 51 i 52 pokazali su najveću aktivnost prema koloidnoj disperziji Impranilu, PET-u i BHET-u. Rezultati ovog istraživanja ukazuju na to da odabrani mikroorganizmi izolovani iz zemljišta deponija imaju potencijal za razgradnju PET-a, kao i njegovog degradacionog međuprodukta bis(2-hidroksietil)-tereftalata. U daljim istraživanjima, odabrani bakterijski sojevi će biti identifikovani do nivoa vrste 16S rRNK sekvenciranjem, a formiranje proizvoda biotransformacije PET-a biće praćeno HPLC-om.

Danijela Mijatov (2007), Novi Kneževac, 3. razred, Gimnazija i stručna škola “Dositej Obradović”

Mentorka:
Marija Nedeljković, istraživač pripravnik, Katedra za biohemiju i molekularnu biologiju, Biološki fakultet, Univerziteta u Beogradu

Inovativni pristupi u tretmanu bakterijskih infekcija uključuju primenu supstanci prirodnog porekla u kombinaciji sa antibioticima, čime se smanjuje rizik od razvijanja bakterijske rezistencije na antibiotike. Formiranje biofilma i bakterijska pokretljivost, kao faktori virulencije, utiču na sposobnost bakterija da razviju rezistenciju. Cilj ovog istraživanja bio je ispitivanje efekta zajedničkog dejstva gentamicina i eukaliptola na formiranje i degradaciju biofilma, kao i pokretljivost bakterijskog soja Escherichia Coli SY252. Testom minimalne inhibitorne koncentracije utvrđen je MIC eukaliptola od 8% i MIC gentamicina od 0,02 mg/mL. Ispitano je zajedničko dejstvo supstanci metodom šahovske table i utvrđene su kombinacije koncentracija sa aditivnim i sinergističkim dejstvom. Efekat supstanci na biofilm ispitan je analizom debljine biofilma nakon tretmana, dok je dejstvo na bakterijsku pokretljivost utvrđeno tretiranjem bakterija po standardnom protokolu praćenja pokreta plivanja, trzanja i rojenja. Rezultati istraživanja pokazuju da kombinacija eukaliptola sa gentamicinom omogućava smanjenje MIC gentamicina čak četiri puta. Utvrđene sinergističke kombinacije ovih supstanci, pokazuju efikasan uticaj na degradaciju biofilma kao i inhibiciju njegovog formiranja, gde je zabeležena degradacija biofilma od 96,6% pri kombinaciji gentamicina (0,00125 mg/mL) i eukaliptola (2%). Iste koncentracije eukaliptiola i gentamicina su sinergistički inhibirale produkciju biofilma za 78,3% u odosu na netretiranu kontrolu. Testovi pokretljivosti baktetrija sugerišu da ispitane koncentracije inhibiraju bakterijske pokrete u potpunosti. Ovi rezultati impliciraju da kombinovanje eukaliptola i gentamicina može biti efikasna strategija u inhibiciji rasta, smanjenju poketljivosti bakterija, degradaciji i inhibiciji biofilma. Buduća istraživanja treba usmeriti ka pronalasku novih kombinacija sintetičkih antibiotika i prirodnih antimikrobnih supstanci kako bi se postigao efikasniji tretman bakterijskih infekcija i smanjio rizik od razvoja rezistencije bakterija.

Lidija Milovanović (2005), Beograd, 4. razred, Deseta gimnazija “Mihajlo Pupin”

Mentorka:
Milica Mladenović, student IV godine, Medicinski fakultet, Univerzitet u Beogradu

Elektronske cigarete su uređaji koji funkcionišu tako što zagrevanjem tečnog rastvora (e-tečnost) stvaraju dim koji korisnik udiše. E-tečnost se sastoji primarno od propilen-glikola, glicerina, etilen glikola, ali i nekih toksičnih supstanci poput policikličnih aromatičnih ugljovodonika i akroleina, koji mogu naštetiti ljudskom zdravlju. Elektronske cigarete su česta alternativa konvencionalnoj konzumaciji duvana, ali su dejstva njihovih isparenja na pluća nedovoljno poznata. Cilj ovog istraživanja je bio ispitivanje uticaja e-tečnosti i dima elektronskih cigareta na ćelijsku liniju humanog bronhijalnog epitela BEAS-2B. Prva eksperimentalna postavka podrazumevala je tretanje ćelija rastvorima e-tečnosti u koncentracijama od 0,11 – 3,5%, u trajanju od 24h, 48h i 72h. Dok je druga postavka predstavljala direktno izlaganje ćelija dimu, 3 puta dnevno po 15 minuta, u trajanju od 24h, 48h i 72h. Za svaku od tretiranih grupa utvrđen je vijabilitet ćelija uz pomoć MTT i Crystal violet (CV) eseja. Nakon tretmana ćelija dimom e-cigareta prikupljeni su medijumi iz kojih su urađeni su malonialdehid (MDA) i Greiss esej sa ciljem procene nivoa oksidativnog stresa. Rezultati MTT i CV eseja su kod ćelija tretiranih e-tečnošću pokazali značajnu redukciju vijabiliteta u koncentracijama od 3.5% i 1.75% nakon 24h. Kod ćelija izlaganih dimu utvrđena je značajna redukcija vijabiliteta (≥ 50%) u sva tri vremenska intervala. Takođe, rezultati Greiss eseja su u vremenskim intervalima od 48h i 72h pokazali značajno povećanje koncentracije NO jona u medijumu, dok su rezultati MDA eseja pokazali značajan porast malondialdehida u medijumu nakon 24h tretmana. Ovi podaci ukazuju na povišen nivo parametara oksidativnog stresa u grupi ćelija tretiranih dimom elektronskih cigareta. Rezultati ovog istraživanja sugerišu potencijalno štetno dejstvo elektronskih cigareta na vijabilnost ćelija pluća, kao i mogućnost indukcije oksidativnog stresa i izazivanje peroksidacije lipida u ćelijskoj membrani. Zbog svega navedenog, daljim istraživanjima treba dodatno ispitati njihov efekat na ljudsko zdravlje.

Luka Kostić (2006), Lazarevac, 3. razred, Gimnazija u Lazarevcu
Nikoleta Mohora (2007), Vršac, 2. razred, Farmaceutsko-fizioterapeutska škola

Mentorka:
Ana Graovac, istraživač pripravnik, Biološki fakultet, Univerzitet u Beogradu

Sagorevanje fosilnih goriva dovodi do zagađenja vazduha sumpornim i azotnim oksidima, što za posledicu ima narušavanje zdravlja živih organizama. Dugotrajno zagađenje može ugroziti ravnotežu ekosistema i dovesti do smanjenja biodiverziteta. Lišajevi su organizmi koji se sastoje iz dve komponente, fotobionta (alge ili cijanobakterije) i mikobionta (gljive). Lišajevi su dobri bioindikatori jer upijaju polutante celim talusom, ali samo mali broj vrsta toleriše visoke koncentracije zagađivača. Cilj ovog istraživanja bio je utvrđivanje zagađenosti vazduha kroz poređenje diverziteta i zastupljenosti lišajeva u okolini termoelektrane “Kolubara A” i Petnice. Uzorkovanje je vršeno na 12 lokaliteta, od kojih je šest u okolini Petnice i šest u okolini termoelektrane “Kolubara A”. Nakon uzorkovanja sa lokaliteta vršena je identifikacija jedinki. Na osnovu dobijenih rezultata izračunati su kvalitativni indeksi, Sorensov i Jakardov, i kvantitativni indeks atmosferske čistoće. Identifikovano je 26 vrsta lišajeva, od kojih je u Petnici nađeno 24 vrste, u okolini elektrane i pepelišta devet, a za oba lokaliteta zajedničko je bilo sedam vrsta lišajeva. Najčešće vrste u Petnici su Lepraria lobificans i Melandelixia subaurifera, dok su u okolini elektrane i pepelišta najčešće bile Physcia caesia i Candelariella reflexa, što su vrste koje bolje podnose zagađenje sumporovim oksidima. Prema izračunatim kvalitativnim indeksima sličnost između lokaliteta je niska i pokrovnost vrsta koje su zajedničke na svim lokalitetima je manja na lokalitetima u okolini termoelektrane. Na osnovu izračunatog IAP Petnica pripada zoni čistog vazduha sa vrednošću od 60,52, dok okolina termoelektrane “Kolubara A” pripada zoni veoma zagađenog vazduha sa vrednošću od 14,78. Možemo zaključiti da je vazduh u okolini termoelektrane “Kolubara A” narušen, verovatno zbog nepoštovanja propisanih ekoloških mera, kao i zbog korišćenja lignita koji predstavlja nekvalitetnu vrstu uglja. Ovi rezultati potvrđuju značaj lišajeva kao bioindikatora zagađenja vazduha i ukazuju na hitnu potrebu za primenom strožijih ekoloških mera u industrijskim zonama.

Jelena Kojić (2005), Subotica, 4. razred, Gimnazija “Svetozar Marković”

Mentorka:
Dina Tenji, naučni saradnik, Prirodno-matematički fakultet, Univerzitet u Novom Sadu

Cijanobakterije proizvode cijanotoksine, toksične sekundarne metabolite. Ova jedinjenja predstavljaju sve veći problem po zdravlje ljudi i ostalih organizama. Naime, povećan antropogeni pritisak dovodi do sve češće pojave eutrofikacije, tj. premnožavanja cijanobakterija u vodenim ekosistemima, te je izloženost ovim toksinima sve učestalija. Cijanobakterija Raphidiopsis raciborskii je lako prilagodljiva i široko rasprostranjena vrsta koja proizvodi dve poznate vrste cijanotoksina: sakshi toksine, kao odgovor na visok salinitiet i/ili tvrdoću vode i cilindrospermopsine koji nastaju u nedefinisanim uslovima. Ispitivanja toksičnosti ove vrste sve su učestalija na globalnom nivou, a rezultati pokazuju da toksičnost varira u zavisnosti od ekoloških faktora poput klime, temperature i izvora nutrijenata. Cilj ovog projekta bilo je ispitivanje toksičnosti sojeva cijanobakterije Raphidiopsis raciborskii izolovane iz jezera u Poljskoj, Australiji i Izraelu koristeći in vivo i in vitro metode. Za in vitro testiranja rađeni su MTT test za određivanje metaboličke aktivnosti ćelija i SRB bioesej na ćelijskoj liniji humanog neuroblastoma SH-SY5Y, dok je in vivo eksperiment podrazumevao test akutne toksičnosti na model organizmu Artemia salina. Tretmani su uključivali tri koncentracije (3 mg/ml, 1.5 mg/ml i 0.75 mg/ml) sa dva do tri nezavisna ponavljanja. Rezultati MTT eseja su pokazali značajnu toksičnost sojeva iz Australije i sojeva iz jezera Kierskie (Poljska) pri višim koncentracijama (3mg/ml i 1.5 mg/ml), dok su sojevi iz Izraela pokazali najmanju toksičnost. SRB bioesej i in vivo testiranja potvrdili su ove nalaze, pri čemu su australijski sojevi pokazali najveći toksični efekat. Može se zaključiti da toksičnost sojeva cijanobakterije Raphidiopsis raciborskii zavisi od mesta uzorokovanja. Kako bi se utvrdila povezanost toksičnosti analiziranih sojeva sa ekološkim faktorima prisutnim na datim lokalitetima, dalji tok istraživanja bi trebalo usmeriti ka analizi metabolita prisutnim u uzorcima i in silico modelima koji bi predvidele potencijalne mehanizme delovanja, kao i složenijim statističkim analizama koje bi ukazale na uzročno-posledične veze.

Luka Borić (2007), Čajetina, 2. razred, Užička gimnazija

Mentorka:
Lenka Stević, student III godine, Prirodno-matematički fakultet, Univerzitet u Novom Sadu

Zagađenje teškim metalima potiče iz brojnih izvora, poput rudnika, industrije, otpadnih voda i deponija. Teški metali se u prirodi nalaze u malim koncentracijama i potrebni su biljkama i životinjama. Previsoke koncentracije uzrokuju različite probleme i mogu dovesti do uvenuća biljaka ili smrti životinja. Biljke koje rastu na područjima zagađenim teškim metalima nazivaju se metalofite. Jedan od odbrambenih mehanizama koje su razvile je hiperakumulacija – usvajanje teških metala u visokim koncentracijama. Fitoremedijacija je proces detoksikacije zemljišta pomoću biljaka hiperakumulatora. Amaranthus retroflexus je hiperakumulatorska vrsta, koja je invazivna i kosmopolitski rasprostranjena. Cilj ovog istraživanja bilo je ispitivanje efikasnosti usvajanja teških metala biljke A. retroflexus na različitim tipovima zemljišta. Uzorkovanje je vršeno na tri tipa zemljišta, pseudoglejski tip u Valjevu, tehnogeni tip Lazarevcu i ultramafitsko zemljište na Divčibarama. Na lokalitetu u Valjevu izmerena je najveća brojnost i pokrovnost i najviša pH, a najniža pH na lokalitetu u Lazarevcu. Na osnovu izmerenih koncentracija računati su biokoncentracioni faktor, akumulacioni faktor, odnos mobilnosti i translokacioni faktor. Biokoncentracioni faktor i odnos mobilnosti za bakar su najviših vrednosti u Lazarevcu, što ukazuje da je usvajanje ovog metala najznačajnije u kiseloj sredini. Vrednosti akumulacionog faktora za olovo, kobalt i bakar na nekim lokalitetima prelaze vrednost 1, što znači da je A. retroflexus hiperakumulator ovih metala u pogodnim uslovima. Koncentracije nikla, mangana, kadmijuma i cinka su pokazali vrednosti faktora između 0.1 i 1, pokazujući time da je biljka akumulator ovih metala. Translokacioni faktor za sve merene metale osim gvožđa, na svim lokalitetima, je iznad vrednosti 1, ukazujući da biljka ima dobru translokacionu sposobnost metalnih jona od korena do nadzemnih organa. Amaranthus retroflexus se pokazao kao efikasan hiperakumulator teških metala, posebno u uslovima kiselog zemljišta, sa značajnom sposobnošću translokacije metalnih jona od korena do nadzemnih organa, što ga potencijalno čini pogodnim za fitoremedijaciju kontaminiranih područja.