Novel CO2 Regulated Proteins in Synechocystis PCC 6803

The large biodiversity of cyanobacteria together with the increasing genomics and proteomics metadata provide novel information for finding new commercially valuable metabolites. With the advent of global warming, there is growing interest in the processes that results in efficient CO2 capture through the use of photosynthetic microorganisms such as cyanobacteria. This requires a detailed knowledge of how cyanobacteria respond to the ambient CO2. My study was aimed at understanding the changes in the protein profile of the model organism, Synechocystis PCC 6803 towards the varying CO₂ level. In order to achieve this goal I have employed modern proteomics tools such as iTRAQ and DIGE, recombinant DNA techniques to construct different mutants in cyanobacteria and biophysical methods to study the photosynthetic properties. The proteomics study revealed several novel proteins, apart from the well characterized proteins involved in carbon concentrating mechanisms (CCMs), that were upregulated upon shift of the cells from high CO₂ concentration (3%) to that in air level (0.039%). The unknown proteins, Slr0006 and flavodiiron proteins (FDPs) Sll0217-Flv4 and Sll0219-Flv2, were selected for further characterization. Although slr0006 was substantially upregulated under C_i limiting conditions, inactivation of the gene did not result in any visual phenotype under various environmental conditions indicating that this protein is not essential for cell survival. However, quantitative proteomics showed the induction of novel plasmid and chromosome encoded proteins in deltaslr0006 under air level CO₂ conditions. The expression of the slr0006 gene was found to be strictly dependent on active photosynthetic electron transfer. Slr0006 contains conserved dsRNA binding domain that belongs to the Sua5/YrdC/YciO protein family. Structural modelling of Slr0006 showed an alpha/beta twisted open-sheet structure and a positively charged cavity, indicating a possible binding site for RNA. The 3D model and the co-localization of Slr0006 with ribosomal subunits suggest that it might play a role in translation or ribosome biogenesis. On the other hand, deletions in the sll0217-sll218- sll0219 operon resulted in enhanced photodamage of PSII and distorted energy transfer from phycobilisome (PBS) to PSII, suggesting a dynamic photoprotection role of the operon. Constructed homology models also suggest efficient electron transfer in heterodimeric Flv2/Flv4, apparently involved in PSII photoprotection. Both Slr0006 and FDPs exhibited several common features, including negative regulation by NdhR and ambiguous cellular localization when subjected to different concentrations of divalent ions. This strong association with the membranes remained undisturbed even in the presence of detergent or high salt. My finding brings ample information on three novel proteins and their functions towards carbon limitation. Nevertheless, many pathways and related proteins remain unexplored. The comprehensive understanding of the acclimation processes in cyanobacteria towards varying environmental CO₂ levels will help to uncover adaptive mechanisms in other organisms, including higher plants.

Ion selective electrodes for determination of low and ultra low concentrations of lead (II) in natural waters

Att övervaka förekomsten av giftiga komponenter i naturliga vattendrag är nödvändigt för människans välmående. Eftersom halten av föroreningar i naturens ekosystem bör hållas möjligast låg, pågår en ständig jakt efter kemiska analysmetoder med allt lägre detektionsgränser. I dagens läge görs miljöanalyser med dyr och sofistikerad instrumentering som kräver mycket underhåll. Jonselektiva elektroder har flera goda egenskaper som t.ex. bärbarhet, låg energiförbrukning, och dessutom är de relativt kostnadseffektiva. Att använda jonselektiva elektroder vid miljöanalyser är möjligt om deras känslighetsområde kan utvidgas genom att sänka deras detektionsgränser. För att sänka detektionsgränsen för Pb(II)-selektiva elektroder undersöktes olika typer av jonselektiva membran som baserades på polyakrylat-kopolymerer, PVC och PbS/Ag2S. Fast-fas elektroder med membran av PbS/Ag2S är i allmänhet enklare och mer robusta än konventionella elektroder vid spårämnesanalys av joniska föroreningar. Fast-fas elektrodernas detektionsgräns sänktes i detta arbete med en nyutvecklad galvanostatisk polariseringsmetod och de kunde sedan framgångsrikt användas för kvantitativa bestämningar av bly(II)-halter i miljöprov som hade samlats in i den finska skärgården nära tidigare industriområden. Analysresultaten som erhölls med jonselektiva elektroder bekräftades med andra analytiska metoder. Att sänka detektionsgränsen m.hj.a. den nyutvecklade polariseringsmetoden möjliggör bestämning av låga och ultra-låga blyhalter som inte kunde nås med klassisk potentiometri. Den verkliga fördelen med att använda dessa blyselektiva elektroder är möjligheten att utföra mätningar i obehandlade miljöprov trots närvaron av fasta partiklar vilket inte är möjligt att göra med andra analysmetoder. Jag väntar mig att den nyutvecklade polariseringsmetoden kommer att sätta en trend i spårämnesanalys med jonselektiva elektroder.

Adsorption of hydrogen sulfide by modified cellulose nano/microcrystals

Hydrogen sulfide is toxic and hazardous pollutant. It has been under great interest for past few years because of all the time tighten environmental regulations and increased interest of mining. Hydrogen sulfide gas originates from mining and wastewater treatment systems have caused death in two cases. It also causes acid rains and corrosion for wastewater pipelines. The aim of this master thesis was to study if chemically modified cellulose nanocrystals could be used as adsorbents to purify hydrogen sulfide out from water and what are the adsorption capacities of these adsorbents. The effects of pH and backgrounds on adsorption capacities of different adsorbents are tested. In theoretical section hydrogen sulfide, its properties and different purification methods are presented. Also analytical detection methods for hydrogen sulfide are presented. Cellulose nano/microcrystals, properties, application and different modification methods are discussed and finally theory of adsorption and modeling of adsorption is shortly discussed. In experimental section different cellulose nanocrystals based adsorbents are prepared and tested at different hydrogen sulfide concentrations and in different conditions. Result of experimental section was that the highest adsorption capacity at one component adsorption had wet MFC/CaCO3. At different pH the adsorption capacities of adsorbents changed quite dramatically. Also change of hydrogen sulfide solution background did have effect on adsorption capacities. Although, when tested adsorbents’ adsorption capacities are compared to those find in literatures, it seems that more development of MFC based adsorbents is needed.

LAPSEN TOIVOTTAVAN KÄYTTÄYTYMISEN EDISTÄMINEN PÄIVÄKOTI- JA ESIOPETUSRYHMÄSSÄ: Lastentarhanopettajien kokemuksia lasten käyttäytymisestä ja käyttäytymisen ohjaamisesta

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää ja kuvailla, millaista toivottavaa ja ei-toivottua käyttäytymistä lastentarhanopettajat ovat havainneet päiväkoti- ja esiopetusryhmien ruokailu-, leikki- ja ohjatuissa tilanteissa. Lisäksi tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää ja kuvailla, miten lastentarhanopettajat näissä tilanteissa pyrkivät edistämään lapsen toivottavaa käyttäytymistä. Tutkimuksen tavoitteena oli löytää toimivia menetelmiä käytännön työhön, tukea lastentarhanopettajien oman toiminnan reflektointia ja kasvatustietoisuutta sekä ylläpitää kasvattajatiimeissä pedagogista keskustelua. Tutkimukseen osallistui yhteensä seitsemän lastentarhanopettajaa erään eteläpohjalaisen kaupungin kahdesta eri päiväkodista. Aineistonkeruumenetelmänä tutkimuksessa käytettiin teemahaastattelua. Haastattelua ohjasi teemarunko, ja haastattelut nauhoitettiin. Puhemuotoinen nauhoitettu aineisto litteroitiin peruslitteroinnin periaatteita noudattaen. Analyysimenetelmänä tutkimuksessa käytettiin teemoittelua, ja sisällönanalyysi oli muodoltaan teoriasidonnaista eli teoriaohjaavaa. Haastatteluun osallistuneiden lastentarhanopettajien havaintojen mukaan ruokailu-, leikki- ja ohjatuissa tilanteissa esiintyy monenlaisia toivottavan ja ei-toivotun käyttäytymisen muotoja. Lastentarhanopettajat tukevat toivottavaa ja ennaltaehkäisevät ei-toivottua käyttäytymistä erilaisilla lapsen käyttäytymiseen, varhaiskasvatusympäristön fyysisiin, sosiaalisiin ja psyykkisiin tekijöihin sekä itseensä kohdistuvilla menetelmillä. Ei-toivottua käyttäytymistä lastentarhanopettajat ohjaavat toivottavaan suuntaan erilaisilla lapsen käyttäytymiseen kohdistuvilla pehmeillä, sovitteluun perustuvilla sekä kovilla ja ankarilla menetelmillä tai itseensä kohdistuvilla menetelmillä. Tämän tutkimuksen myötä varhaiskasvatusta toteuttavia kasvatus- ja opetusalan ammattilaisia kannustetaan pohtimaan kriittisesti, millaista käyttäytymistä he lapselta eri tilanteissa odottavat ja miksi. Lisäksi esimerkiksi PBS- ja ProKoulu-toimintamallien sekä tämän tutkimuksen tulosten pohjalta voitaisiin ryhtyä kehittämään suomalaiseen varhaiskasvatukseen soveltuvaa lapsen toivottavaa käyttäytymistä tukevaa toimintamallia. Yhteisen toimintamallin myötä varhaiskasvattajien ei jatkossa tarvitsisi ohjata lapsen käyttäytymistä kovilla ja ankarilla menetelmillä, sillä toimintamallissa keskityttäisiin toivottavan käyttäytymisen tukemiseen ja ei-toivotun käyttäytymisen ennaltaehkäisyyn tutkimusnäyttöön perustuvilla menetelmillä.