Science and Technology - Bachelor's theses. Kuni 2024
Permanent URI for this collection
Browse
Browsing Science and Technology - Bachelor's theses. Kuni 2024 by Issue Date
Now showing 1 - 20 of 151
Results Per Page
Sort Options
Item Deep Eutectic Solvents as Electrolytes in Ionic Electromechanically Active Polymer Actuators(Tartu Ülikool, 2019) Volobujeva, Jelena; Elhi, Fred, supervisor; Põhako-Esko, Kaija, supervisorIn English: In the twenty-first century, electroactive polymer actuators have found new application as artificial muscles. Previously, the bending efficiency was in the priority, that is why ionic liquids have been used as electrolytes for such type of actuators, though it was known that they are a hazard for living organisms. Since these artificial muscles are planned to be used in medical devices and human bodies, it is essential that actuators should be bio-friendly and prepared from low-toxic materials. That is why a new type of choline-based deep eutectic solvents has been tested in the current study as electrolytes for actuators. Such electrolytes could be prepared from inexpensive and low toxic materials. Additionally, in comparisons to ionic liquids, they show comparable results in displacement and exceed in capacitor like behavior. Eesti keeles: Elektroaktiivsed polümeerid on 21. sajandil leidnud laialdast tähelepanu tänu võimalusele kasutada neid tehislihastes. Varasemalt pöörati tähelepanu peamiselt nende materjalide liikumisamplituudi suurendamisele ning leiti, et ioonsete vedelike kasutamine elektrolüüdina aitab sellele kaasa. Elektroaktiivsete polümeersete täiturite üheks rakendusvaldkonnaks on mitmesugused meditsiiniseadmed, mistõttu on oluline välja töötada bioühilduvad materjalid. Traditsiooniliste ioonsete vedelike toksilisuse tõttu otsitakse neile käesolevas töös biosõbralikku alternatiivi. Testiti koliini baasil ioonseid vedelikke ja eutektilisi segusid kui madala toksilisusega elektrolüüte elektroaktiivsete polümeersete täiturite jaoks. Ioonsete vedelike ja eutektiliste segude võrdlusest selgus, et testitud süsteemides võib eutektilisi segusid kasutada asendamaks ioonseid vedelikke.Item Classification of Alzheimer’s Disease From MRI Images(Tartu Ülikool, 2019) Elshatoury, Heba Hesham Hamed; Avots, Egils, supervisor; Anbarjafari, Gholamreza, supersvisorIn English: In this thesis work machine learning techniques are used to classify MRI brain scans of people with Alzheimers Disease. This work deals with binary classification between Alzheimers Disease (AD) and Cognitively Normal (CN). Supervised learning algorithms were used to train a classifier using MATLAB Classification Learner App in which the accuracy is being compared. The dataset used is from The Alzheimers Disease Neuroimaging Initiative (ADNI). Histogram is used for all slices of all images. Based on the highest performance, specific slices were selected for further examination. Majority voting and weighted voting is applied in which the accuracy is calculated and the best result is 69.5% for majority voting. Eesti keeles: Käesolevas töös kasutatakse masinõppe meetodeid, et klassifitseerida Alzheimeri tõvega inimeste MRI aju skaneeringuid. Töös rakendatakse binaarset liigitust Alzheimeri tõve (AD) ja kognitiivse normaalsuse (CD) vahel. Kasutati juhendatud masinõppealgoritme, et treenida klassifikaatoreid MATLAB’i klassifikaatorite õpperakenduses (Classification Learner App), kus võrreldi algoritmi täpsust. Kasutatav andmestik pärineb ADNI andmebaasist (The Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative). Kõikidest piltidest võetud osadele arvutati histogrammid. Kõrgeima jõudluse põhjal valiti konkreetsed osad edasiseks uurimiseks. Võtteldi enamus ja kaalutud valikute täpsust ja parimaks tulemuseks saadi enamusvalikuid kasutades 69.5%.Item Molecular characterization of microglial populations in CX3CR1-GFP mutant mouse line in an LPS induced inflammatory model(Tartu Ülikool, 2019) Thoondee, Lakshmi; Lilleväli, Kersti, supervisor; Piirsalu, Maria, supervisorIn English: Microglia are the resident macrophages of the central nervous system (CNS). They constitute the first line of defence within the CNS. Microglia have a crucial role in the development of the central nervous system and also in the mature CNS. Microglia are often attributed a ‘resting’ state under homeostatic conditions. However, studies have shown that resting microglial cells are actively scanning their environment for detection of pathogens. Microglia have a typical ramified shape under homeostatic conditions. Upon detection of external stimuli, they become activated and undergo morphological changes. Activated microglia can produce trophic and anti-inflammatory factors, which serve the purpose of protecting the CNS. However, when microglia are over activated, they release pro inflammatory neurotoxic factors such as superoxide, nitric oxide (NO) and cytokines that contribute to the pathology of neurodegenerative conditions such as Parkinson’s disease (PD). Fractalkine (CX3CL1), a unique chemokine which is the only ligand for its receptor CX3CR1, is expressed by microglia. Several studies have shown that fractalkine acts to protect neurons in vitro in lipopolysaccharide (LPS)-activated microglia by limiting the release of inflammatory factors. The purpose of the thesis was to study the molecular signature of microglial cells of CX3CR1GFP/+ mice and how it is altered by lipopolysaccharide (LPS) administration in an LPS induced inflammatory model. Eesti keeles: Mikrogliia rakud on kesknärvisüsteemis (KNS) elavad makrofaagid ja on KNS-i esimene kaitseliin. Mikrogliial on oluline roll nii kesknärvisüsteemi arengus kui ka täiskasvanud KNS- is. Mikrogliiast rakkudest räägitakse sageli kui homeostaatilistes tingimustes "puhkeolekus" olevatest rakkudest. Tegelikult, uuringud on näidanud, et puhkavad mikrogliia rakud skaneerivad pidevalt KNS-i otsides patogeene. Mikrogliia on homeostaatilistes tingimustes tüüpilise harunenud kujuga, kuid väliste stiimulite avastamisel muutuvad rakud aktiveerituks ja läbivad morfoloogilisi muutusi. Aktiveeritud mikrogliia võib toota troofilisi ja palavikuvastaseid faktoreid, mis töötavad KNS-i kaitsmiseks. Seevastu , kui mikrogliia on üleaktiveeritud, eritavad need rakud neurotoksilisi faktoreid nagu superoksiid, lämmastikoksiid (NO) ja tsütokiinid, mis aitavad kaasa neurodegeneratiivsete seisundite patoloogiale, näiteks Prakinson'i tõbi (PD). Mitmed uuringud on näidanud, et neuronite poolt eskpresserritud fraktalkiin (CX3CL1) - kemokiin, mis on ligand mikrogliia poolt ekspresseeritud retseptorile CX3CR1, piirab põletikuvastaste faktorite vabastamist in vitro lipopolüsahhariid (LPS)- aktiveeritud mikrogliia rakkudes. Antud töö eesmärgiks oli uurida kuidas CX3CR1(GFP/+) hiirte mikrogliiarakkude molekulaarne muster on mõjutatud LPS manustamise poolt.Item Image-based automated leaf area calculation using OpenCV(Tartu Ülikool, 2019) Demišin, Kirill; Kollist, Hannes, supervisor; Anbarjafari, Gholamreza, supervisor; Pedor, Jenni Katri, supervisorIn English: Analyzing RGB images with the help of computer vision is an affordable and reliable tool to study plants. This approach is becoming widely used due to the low cost of high-resolution RGB cameras and the existence of open source software. The main purposes are phenotyping, development observation and detection of illnesses among different crop types for both scientific purposes and breeding. Nowadays, leaf area extraction, leaf segmentation and 3D reconstructions of plants are popular problems solved with image processing and machine learning. This thesis describes an algorithm for automated leaf area calculation in captured images. It explains the program’s features and compares the results with the calculations of specialists. Finally, a usable GUI application is designed to help Tartu University lab workers with automation of a manual task. Eesti keeles: RGB kujutiste analüüsimine arvutinägemise abil on taskukohane ja usaldusväärne vahend taimede tuvastamiseks ja nende omaduste hindamiseks. Seda lähenemist kasutatakse laialdaselt kõrge resolutsiooniga RGB-kaamerate madalate kulude ja avatud lähtekoodiga tarkvara olemasolu tõttu. Peamised eesmärgid on taimede fenotüpiseerimine, arengu jälgimine ja haiguste avastamine erinevate kultuuriliikide vahel nii teaduslikul eesmärgil kui ka aretamiseks. Tänapeval on lehtede ala ekstraheerimine, lehtede segmenteerimine ja taimede 3D rekonstrueerimine populaarsed probleemid, mis on lahendatud pilditöötluse ja masinõppega. Käesolevas töös loodi automaatselt toimiv lehtede pindala arvutuse algoritm, mis kasutab pildistatud piltide ja arvutab lehtede pindala. Töö selgitab programmi omadusi ja võrdleb tulemusi spetsialistide arvutustega. Lõpuks on kasutatav GUI rakendus mõeldud selleks, et aidata Tartu Ülikooli taimsete signaalide uurimisrühma töötajatel manuaalülesande automatiseerimist.Item L-Phenylalanine Biosensor in Saccharomyces cerevisiae(Tartu Ülikool, 2019) Ivanovs, Dainis; Lahtvee, Petri-Jaan, supervisor; Bonturi, Nemailla, supervisorIn English: In vivo biosensors can be used for the detection of intracellular and extracellular stimuli leading to a reporter molecule response. Biosensors are becoming increasingly popular in synthetic biology and metabolic engineering for implementation in synthetic pathways to control the expression of reporter genes in response to specific metabolites or external tors. In vivo biosensors are generally divided into three categories: transcription-based, translation-based and post-translational biosensors. L-phenylalanine is one of the most demanded amino acids and it faces an increasing commercial interest since it is a precursor metabolite for flavonoids and other chemicals including the artificial sweetener aspartame, vanillin, aromadedrin, rutin and many others. Therefore, it is of interest in various tries such as pharmaceutical, cosmetic and biotechnology. L-phenylalanine is one of the aromatic amino acids yielded from the Shikimate pathway, also including tyrosine and tryptophan. In this paper the author constructed a transcription factor-based Lphenylalanine biosensor in the yeast Saccharomyces cerevisiae. The newly constructed strain has two genetic constructs integrated into its genome. First construct uses tional regulatory protein TyrR which forms a dimer only in the presence of Lphenylalanine. The dimer later binds to a TYR strong box sequence in the CYC1p_T1 promoter region of the second construct initiating green fluorescent protein production resulting in a fluorescent signal. Eesti keeles: In vivo biosensoreid võimaldavad detekteerida kindlaid rakusiseseid või -väliseid stiimuleid ning reageerida neile mõne soovitud molekulaarse vastusega. Biosensorite kasutamine on tänu sünteetilise bioloogia ning metaboolse inseneerimise metoodikate arengule pidevalt kasvanud, sest võimaldab kontrollida ning reguleerida soovitud valkude või metaboliitide tasemeid rakus. In vivo biosensorid jagatakse tavaliselt kolmeks: (i) transkriptsiooni-põhised, (ii) translatsiooni-põhised ning (iii) translatsiooni-järgsed biosensorid. L-fenüülalaniin on aminohape ning prekursor-molekul näiteks flavanoididele – keemiliste elementide grupile, kuhu kuuluvad ka kunstlik magusaine aspartaam, vaniliin, aromadedriin, rutiin ning paljud teised kemikaalid. Seetõttu on sel molekulile suur kommertsiaalne huvi nii farmaatsias, kosmeetika-tööstuses kui biotehnoloogias. Lfenüülalaniini biosünteesitakse Sikimaadi rajas, mis toodab ka teisi aromaatseid aminohappeid nagu türosiin ja trüptofaan. Käesolevas lõputöös kirjeldatakse transkriptsioonifaktori meetodil põhinevat L-fenüülalaniini biosensori konstrueerimist pärmis Saccharomyces cerevisiae. Uudset biosensorit sisaldava pärmi tüve genoomi on lisatud kaks uut kostrukti. Esimene konstrukt kasutab transkriptsiooni regulaator-valku TyrR, mis moodustab dimeerse kompleksi vaid L-fenüülalaniini juuresolekul. Dimeerne TyrR kompleks on aga võimaline seonduma TYR ‟strong box‟ järjestusega CYCp_T1 promootor-regioonis teise kontruktiga, mis seejärel initsieerib rohelise floresentsvalgu sünteesi, mis ongi disainitud biosensori väljund-signaal.Item Redundant salicylate 1-hydroxylase genes of the Pseudomonas pseudoalcaligenes C70(Tartu Ülikool, 2019) Smirnova, Ksenija; Jõesaar, Merike, supervisorIn English: Naphthalene, salicylate and phenol-degrading Pseudomonas pseudoalcaligenes C70 has two redundant salicylate 1-hydroxylases genes, n ahG and n ahW. The comparison of the deduced amino acid sequence of n ahW and n ahG of C70 showed that they are almost identical (identity 99.8-100%) with those of the P. stutzeri strain AN10. NahWs of the C70 and AN10 formed separate group on phylogenetic tree and they were phylogenetically different from classical NahG sequences. In the mid-logarithmic growth phase the n ahW expression level was higher than n ahG, but both n ahW and n ahG were expressed at the similar level in the early stationary growth phase. The lag-phase length of C70 did not change significantly on used salicylate concentrations (1-3 mM). Strain C70 was able to tolerate salicylate concentrations up to 25 mM, although concentrations higher than 17 mM were stressful for cells. There is a strong possibility that the degradation of the salicylate is enhanced due to the presence of two salicylate hydroxylases. Eesti keeles: Naftaleeni, salitsülaati ja fenooli lagundav Pseudomonas pseudoalcaligenes tüvi C70 omab kahte redundantset salitsülaadi 1-hüdroksülaasi geeni, n ahG ja n ahW . Tüve C70 n ahW ja n ahG ennustatud aminohappeliste järjestuste võrdlus näitas, et need on väga sarnased P. stutzeri tüve AN10 vastavate järjestustega (identsusprotsent 99,8-100%). Tüvede C70 ja AN10 NahW järjestused moodustasid fülogeneetilisel puul eraldi rühma ja need olid fülogeneetiliselt erinevad klassikalistest NahG järjestustes. Logaritmilises kasvufaasis oli nahW ekspressioonitase kõrgem kui n ahG , samas kui nii n ahW kui n ahG on ekspresseeritud sarnasel tasemel varajases statsionaarses kasvufaasis. Tüve C70 lag-faasi pikkus ei muutunud oluliselt kasutatud salitsülaadi kontsentratsioonidel (1-3 mM). Tüvi C70 oli võimeline taluma kuni 25 mM salitsülaadi kontsentratsiooni kasvukeskkonnas, kuigi kontsentratsioonidel üle 17 mM oli rakkude kasv häiritud ning söötmesse tekkisid rakkude kogumikud. Tõenäoliselt aitab tüvel C70 kõrgeid salitsülaadi kontsentratsioone taluda kahe salitsülaadi 1-hüdroksülaasi olemasolu.Item Flow cytometry analysis of fluorescently-labelled extracellular vesicles(Tartu Ülikool, 2019) Rajabli, Naila; Reinsalu, Olavi, supervisor; Kurg, Reet, supervisorIn English: In the recent decade, there was a rise of interest in extracellular vesicles (EVs) due to their potential as biomarkers and drug delivery. However, for better understanding of extracellular vesicles standardized isolation and detection protocols that would take into account their heterogeneity and small size are needed. The present thesis studies the efficiency of studying fluorescently tagged extracellular vesicles by flow cytometry and the challenges of this method. Taken together, the findings in this thesis suggest that flow cytometry has the potential to be utilized as an EVs analysis method but after all, further studies are needed for enhancing small particles detection and reading noise decreasing. Eesti keeles:Viimase kümnendi jooksul on ekstratsellulaarsete vesiikulite (EV), kui potentsiaalselt heade biomarkerite ja ravimikandjate, vastu tõusnud suur teaduslik huvi. Kuigi standartsed EV-de puhastamise ning tuvastamise meetodid, mis võimaldaksid EV-sid paremini tundmaõppida, vajavad veel väljatöötamist. Käesolevas uurimustöös hinnatakse voolutsütomeetria sobivust fluorestsentselt märgistatud EV-de analüüsimiseks ning tuuakse välja selle puudused. Kokkuvõtvalt, uurimustöö tulemuste põhjal võib väita, et voolutsütomeetria on potentsiaali olla sobiv meetod EV-de uurmiseks, kuid on vaja teostada edasisi uuringuid väikseste partiklite tuvastamise parandamiseks ning taustamüra vähendmiseks.Item The Roles for Early Responsive to Dehydration 15 and Early Responsive to Dehydration 15-Like in Guard Cells Functioning(Tartu Ülikool, 2019) Hossain, MD Sakhawat; Yarmolinsky, Dmitry, supervisor; Gerhold, Joachim Matthias, supervisorIn English: Availability of water is important for plants as it is frequently a limiting stress factor for plants. Drought is one of the most common environmental stresses that soil plants are exposed to and it distresses the growth and development of plants through interchanges in absorption and gene expression. Abscisic acid (ABA) regulates many aspects of plant adaptation to stress conditions, including closure of stomatal pores, located on leaf surfaces and regulating water loss and CO2 uptake for photosynthesis. It is known from previous studies that overexpression of ERD15 (EARLY RESPONSIVE TO DEHYDRATION 15) in Arabidopsis plants results in an impaired response to ABA and enhanced sensitivity to drought. Our previous studies also showed that one of the ERD15 overexpressor lines had a secondary mutation in TREHALOSE-6-PHOSPHATE PHOSPHATASE (TPP) B, resulting in reduced stomatal response to ABA and darkness. To verify this notion, we characterized stomatal behavior of the novel double mutants carrying ERD15 overexpression and knockout of TPPB and TPPG. We also used BiFC (Bimolecular fluorescence complementation) to study protein-protein interactions of potential partners for ERD15 and ERD15-like, showing high similarity to ERD15. Our results show that phenotype in the double mutants had unaffected stomatal responses to ABA and darkness, while PAB4 (Poly(A)-binding protein 4) strongly interact with both ERD15 and ED15-like. Eesti keeles: Vee kättesaadavus taimedele on oluline, kuna see on sageli limiteerivaks stressifaktoriks taimede kasvule ja arengule. Põud on üks sagedasemaid keskonnast tingitud stressistiimuleid taimedele, häirides nende kasvu ja arengut absorptsiooni ja geeniekspressiooni vaheliste muutuste kaudu. Abstsiishape (ABA) reguleerib taimede adapteerumist stressitingimustes, muuhulgas õhulõhede sulgumist, mis asuvad lehepindadel ning reguleerivad vee kadu ning CO2 neeldumist fotosünteesiprotsessis. Eelnevatest uuringutest on teada, et ERD15 üleekspressioon Arabidopsis’es põhjustab häirunud ABA vastust ning suurenenud tundulikkust põuale. Meie varasemad uuringud on näidanud, et üks ERD15 üleekspresseerivatest liinidest omas sekundaarset mutatsiooni trehaloos-6-fosfaat fosfataas (TPP) B geenis, põhjustades vähenenud õhulõhede vastust ABA-le ning pimedusele. Selle kinnitamiseks iseloomustasime uute topeltmutantide, mis ekspresseeruvad üle ERD15 geeni ning kannavad TPPB ja TPPG KO (knockout), õhulõhede käitumist. Oma töös kasutasin bimolekulaarse fluorestsentsi komplementatsiooni (BiFC - biomolecular fluorescence complementation) uurimaks ERD15 ja ERD15-sarnase (omab kõrget sarnasust ERD15-ga) geenide potentsiaalseid interaktsioonipartnereid. Meie tulemused näitasid, et topeltmutantide fenotüüpidel puudusid muutused õhulõhede vastustes ABA-le ja pimedusele, samal ajal kui PAB4 (poly(A)-seonduv valk 4) omas tugevat interaktsiooni ERD15 ja ERD15-sarnase valkudega.Item Privacy preserving using face replacement-based image anonymisation tool(2020) Popens, Maris; Karabulut, Doğuş; Anbarjafari, GholamrezaThe General Data Protection Regulation that was implemented in 2018 put increased stress on online privacy of people. This increased the pressure on social media platforms to protect privacy and follow the new set of guidelines. Currently, the only possible tool for preserving personal privacy is censorship, which either covers up or blurs out a part of an image that could potentially conceal vital details. This thesis proposes a proof of concept for a solution that could keep the image undisrupted while preserving the privacy of the person. This potential solution replaces the face with a generated face that lacks distinguishing features. This thesis describes the steps required to carry out face replacement. It takes advantage of precise facial detection in combination with a face collage that was generated by averaging copious amounts of facial images. The result is an image that still has all its details while preserving the privacy of the person. In estonian: Isikuandmete kaitse üldmäärus, mis võeti kasutusele aastal 2018, rõhutas inimeste privaatsust veebis. See nõudis, et sotsiaalmeedia kanalid peavad kaitsma inimeste privaatsust ja järgima uusi suuniseid. Hetkel ainuke vahend eraelu privaatsuse säilitamiseks on tsensuur, mis katab või hägustab osa pildist, kuid võib potentsiaalselt varjata tähtsaid detaile. Selles lõputöös esitletakse lahenduse kontseptsioon, mis ei moonda pilti, kuid säilitab inimese privaatsuse. See potentsiaalne lahendus asendab inimese näo genereeritud näoga, millel puuduvad eristatavad iseärasused. Selles lõputöös kirjeldatakse vajalikke etappe, et teostada näovahetust. See kasutab täpset näotuvastust koos näokollaažiga, mis loodi mitmete nägude kokku ühtlustamise teel. Tulemuseks on pilt, mis sisaldab kõiki vajalikke detaile, kuid säilitab inimese privaatsuse.Item Quantitative evaluation of sodium and potassium salts stress in yeasts(2020) Illarionov, Aleksandr; Kumar, Rahul; Lahtvee, Petri-JaanSaline stress is commonly encountered by microbial cell factories. The molecular mechanisms of saline stress are identified in the conventional budding yeast Saccharomyces cerevisiae that is used in biotechnology. However, for diversification of microbial cell factories, non-conventional yeasts provide an attractive opportunity but saline stress in these yeasts is not very well investigated. This thesis is focused on achieving foundational understanding of morphological and physiological response to saline stress of conventional and non-conventional yeasts by comparing Saccharomyces cerevisiae W303 and CEN.PK113-7D together with Kluyveromyces marxianus and Rhodotorula toruloides. The results showed that effects of Na+ stress could be ameliorated by potassium supplementation in S. cerevisiae CEN.PK113-7D increasing its specific growth rate by almost four-fold. In addition, combination of sodium and potassium salts resulted in impaired acetic acid and/or ethanol metabolism in S. cerevisiae. Further, in this thesis, a neural network-based image analysis software pipeline for a quantitative evaluation of saline stress response was developed that could be used to determine differences in cell volume among the strains. Quantitative image analysis found a high variability in cell volume dynamics implying distinct stress response mechanisms among different yeasts. The cell volume differences could be used to model saline stress responses in various bioprocesses in biotechnology. In estonian: Kõrgete soola kontsenteratsioonide poolt põhjustatud osmootne stress on levinud stressifaktor tööstuslikult kasutavatele mikroorganismidel põhinevatele rakuvabrikutele. Soola stressi molekulaarsed mehhanismid on tuvastatud tavapärases punguvas pärmis Saccharomyces cerevisiae, mida kasutatakse biotehnoloogias. Mittekonventsionaalsed pärmid kujundavad endast atraktiivset võimalust mikrobioloogiliste rakuvabrikute diversifitseerimiseks, kuid soola stress sellistes pärmides on tänini praktiliselt kirjeldamata. Käesoleva bakalaureusetöö eesmärk on fundamentaalse arusaama saavutamine konventsionaalsete ja mittekonventsionaalsete pärmide ja nende soola stressi morfoloogilise ja füsioloogilise vastuste suhtes. Võrdluseks on kasutatud Saccharomyces cerevisiae CEN.PK113-7D ja W303, Kluyveromyces marxianus ja Rhodotorula toruloides pärmide tüvesid. Tulemused näidavad, et naatriumi tingitud stressi effektid võib leevendada kaaliumi lisamisega pärmis S. cerevisiae CEN.PK113-7D, peaaegu neljakordistades tema erikasvukiirust. Lisaks, naatriumi ja naatriumi/kaaliumi kombinatsioonid põhjustasid nõrgenenud atsetaadi ja/või etanooli metabolismi pärmis S. cerevisiae. Peale selle, tehisnärvivõrgul põhinev pilditöötluse tarkvara oli välja töötatud soola stressist põhjustatud rakkude ruumala muutuste kvantitatiivseks analüüsiks. Kvantitatiivne piltide analüüs on leidnud suurt variatiivsust rakkude mahus, vihjates eristuvatele stressile vastuste mehhanismidele erinevates pärmides. Rakkude mahu erinevusi võib kasutada soola stressile vastuste modelleerimiseks mitmesugustes biotehnoloogia bioprotsessides.Item The Absence of GacA/S signal transduction system af-fects the frequency of base substitution and frameshift mutations in Pseudomonas putida KT2400(2020) Phan, Huynh Ngoc Chau; Kivisaar, Maia; Ilmjärv, TanelGacA/GacS two-component system can be found in Gram-negative bacteria, including enteric bacteria and Pseudomonas. gacS gene encodes for a membrane-bound sensor kinase GacS, whereas a transcriptional response regulator GacA is encoded by gacA gene. The aim of this thesis was to investigate whether the inactivation of the GacA/GacS two-component system could affect mutation frequency in Pseudomonas putida. Two test systems were employed for measuring mutation frequency: chromosomal RifR assay and a plasmidial test system based on lactose degradation. RifR phenotype of bacteria is a result of mutations that decrease the affinity of rifampicin binding to the β subunit of RNA polymerase. This makes this enzyme insensitive to rifampicin. The second test system is based on the monitoring mutations in lacZ gene encoding for β-galactosidase, which turns the tester strains from Lac- to Lac+ phenotype. Usage of both test systems revealed that the inactivation of the gacA gene elevates mutation frequency in P. putida. In estonian: GacA/GacS kahekomponendiline süsteem on kirjeldatud erinevates Gram negatiivsetes bakteriliikides, kuhu kuuluvad ka enterobakterid ja erinevad Pseudomonase liigid. Geen gacS kodeerib membraan-seoselist sensorkinaasi GacS ning transkriptsiooni regulaator GacA, mis saab signaali GacS-lt, on kodeeritud geeni gacA poolt. Käesoleva bakalaureusetöö eesmärgiks oli välja selgitada, kas GacA/GacS süsteemi inaktiveerimine mõjutab bakteris Pseudomonas putida mutatsioonisagedust. Mutatsioonisageduse mõõtmiseks kasutati kahte testsüsteemi: kromosomaalset RifR süsteemi ja plasmiidset laktoosi lagundamisel põhinevat Lac+ süsteemi. RifR fenotüübiga bakterites on tekkinud mutatsioonid, mis vähendavad rifampitsiini seondumist RNA polümeraasi β-subühikuga, muutes sel viisil ensüümi rifampitsiini suhtes tundetuks. Teine testsüsteem põhineb β-galaktosidaasi kodeerivas geenis lacZ tekkivate mutatsioonide tuvastamisel, mis võimaldavad Lac- testertüvedel hakata lagundama laktoosi (Lac+ reversioon). Töö tulemustena selgus, et gacA geeni inaktiveerimine bakteris P. putida põhjustas mutatsioonisageduse suurenemist mõlemate testsüsteemide rakendamisel.Item Bioleaching of platinum group metals from electronic waste(2020) Khan, Jawad; Menert, AnneThe rapid economic development together with the short life span of electronic products lead to the generation of ever more electronic waste (e-waste). In this context, the researchers from all over the world have paid much attention to the study of metals and metalloids present in the composition of e-waste. In the present thesis methods for disposing of e-waste are introduced, including physical, mechanical, and biological technologies. Considering advantages in energy savings and eco-friendliness, biological approaches appear be the most effective ones. This thesis evaluated the worldwide generation of e-waste and the implementation of multiple technologies in the recovery of e-waste, specifically, the different applications of the biological method which utilizes microorganisms to extract the platinum group metals. The mechanisms as well as influencing factors for the biological method are discussed, some examples of the method are also introduced. Finally, the conclusions on the implementation of the biological treatment method for e-waste and the prospects for its further use are presented. In estonian: Kiire majandusareng koos elektroonikaseadmete lühikese elueaga tekitab üha enam elektroonikaromusid (e-jäätmeid). Sellega seoses on kogu maailma teadlased pööranud palju tähelepanu e-jäätmete koostises olevate metallide ja metalloidide uurimisele. Käesolevas lõputöös tutvustatakse e-jäätmete kõrvaldamise meetodeid, sealhulgas füüsikalisi, mehaanilisi ja bioloogilisi tehnoloogiaid. Arvestades energiasäästu ja keskkonnasõbralikkuse eeliseid, näivad kõige tõhusamad olevat bioloogilised lähenemisviisid. Selles lõputöös hinnati e-jäätmete ülemaailmset teket ning mitmete tehnoloogiate rakendamist e-jäätmete taaskasutamisel, täpsemalt bioloogilise meetodi erinevaid rakendusi, milles plaatina rühma metallide eraldamiseks kasutatakse mikroorganisme. Käsitletakse bioloogilise meetodi mehhanisme ja mõjutegureid, toodud on ka mõned meetodi näited. Lõpuks tutvustatakse järeldusi e-jäätmete bioloogilise töötlusmeetodi rakendamise kohta ja selle edasise kasutamise väljavaateid.Item Shungite as a Catalyst Support for Highly Active Bifunctional Oxygen Electrocatalyst(2020) Kazimova, Nargiz; Kongi, Nadezda; Tammeveski, KaidoMetal-air batteries (MABs) and regenerative fuel cells (RFCs) are based on oxygen evolu-tion reaction (OER) and oxygen reduction reaction (ORR). Creating efficient bifunctional oxygen electrocatalysts to promote both OER and ORR simultaneously is highly desirable but full of great challenges. The major limitation is that active ORR catalysts are often not efficient for OER, and vice versa. Therefore, the development of novel bifunctional oxygen electrocatalyst should ensure the exhibition of high activity for both reactions. In this work, electrochemically active and stable bifunctional catalyst materials were prepared from natu-rally occurred shungite-derived carbon material doped with nitrogen, iron, and cobalt. Prior doping, the purification of raw shungite powder was optimized and the surface morphology, structure and porosity of all samples were extensively investigated by SEM, HRTEM, XRD, Raman spectroscopy, and the BET method. Bifunctional electrocatalytic activity and stabil-ity of shungite-based materials were examined toward ORR and OER in 0.1 M KOH solution by the rotation disk electrode (RDE) method. Shungite-based catalyst doped with iron and cobalt had much lower OER overpotentials compared to commercial RuO2 benchmark and the overall oxygen electroactivity parameter (ΔE) was close to that obtained for noble metal-based commercial electrocatalysts (Pt/C + RuO2). Electrochemical stability of bimetallic shungite-based catalysts examined by the chronoamperometry technique was superior to that obtained with commercial electrocatalysts. In estonian: Metall-õhk akudes (MAB) ja regeneratiivsetes kütuseelementides (RFC) on olulised hapniku eraldumisreaktsioon (OER) ja hapniku redutseerumisreaktsioon (ORR). Tõhusate bifunktsionaalsete ORR/OER katalüsaatorite loomine on suur väljakutse. Peamine piirang on see, et aktiivsed ORR-katalüsaatorid ei ole OER-i jaoks sageli efektiivsed ja vastupidi. Seetõttu peaks uudsete bifunktsionaalsete hapniku elektrokatalüsaatorite väljatöötamine ta-gama kõrge aktiivsuse mõlemale reaktsioonile. Selles bakalaureusetöös valmistati elektro-keemiliselt aktiivsed ja stabiilsed katalüsaatorid kasutades looduslikult esinevast šungiidist saadud süsinikmaterjali dopeerimist lämmastiku, raua ja koobaltiga. Eelnevalt optimeeriti šungiidipulbri puhastamisprotseduuri ning seejärel uuriti materjalide pinna morfoloogiat, struktuuri ja poorsust kasutades SEM, HRTEM, XRD, Ramani spektroskoopia ja BET mee-todit. Šungiidipõhiste materjalide bifunktsionaalset elektrokatalüütilist aktiivsust ja stabiil-sust uuriti pöörleva ketaselektroodi (RDE) meetodil ORR ja OER suhtes 0,1 M KOH lahu-ses. Raua ja koobaltiga dopeeritud šungiidipõhistel katalüsaatoritel oli OER-i ülepinge palju madalam kui kommertsiaalsel RuO2 katalüsaatoril ja hapniku elektroaktiivsuse parameeter (ΔE) oli lähedane väärismetallidel põhinevate kommertsiaalsete elektrokatalüsaatorite (Pt/C + RuO2) omale. Kronoamperomeetria meetodil uuritud bimetalsete šungiidil põhinevate ka-talüsaatorite elektrokeemiline stabiilsus oli parem võrreldes kommertsiaalsete elektrokata-lüsaatorite stabiilsusega.Item Liquid Biopsy Approach in Precision Oncology(2020) Ruiz Acosta, Alberto; Kurg, AntsLiquid biopsy serves as a tool to analyse cell-free nucleic acids (cfNAs) and circulating tu-mour cells (CTCs) in blood or other body fluids in individuals with cancer. These are con-sidered promising diagnostic and prognostic biomarkers but new discoveries are still being made in regard to their heterogeneity, therefore it is critical to continue researching to demonstrate a clinical advantage in precision oncology. For now they promise to reveal mo-lecular characterisation of tumours which can change the prognosis, monitoring and post-therapy of cancer care. This is challenging because the technologies and methodologies are still not mature enough for capturing and isolating viable cells. Higher affinity and sensitive techniques including a combination of these may result in an efficient characterisation of CTCs and cfNAs. From pre-treatment of blood samples to post-analysis of isolated markers it is required to standardize and regulate methods in order to prove clinical utility, as of now this remains in the experimental phase. Microfluidic systems have become an influential tool in cancer studies for their capability to analyse single cells or molecules and its integration with other techniques, miniaturization and fast analysis which will help overcome challenges these biomarkers face to eventually replace traditional biopsy with liquid biopsy. In estonian: Bakalaureusetöö on kirjutatud inglise keeles, kirjanduse põhjal ning on klassikalise ülesehi-tusega koosnedes sissejuhatusest, kirjanduse ülevaatest, töö eesmärkidest, diskussioonist ja kokkuvõttest. Töö on esitatud 40-l leheküljel, sisaldades ka ühe joonise ja neli tabelit. Töö koostamisel on kasutatud 48 kirjanduse allikat. Töö põhisisuks on ülevaate andmine erinevatest vedelbiopsia meetoditest, mille abil saab vähi patsientidel analüüsida veres või muudes kehavedelikes ringlevaid rakuvabasid nuk-leiinhappeid (cfNAd) ja ringlevaid vähirakke (CTCd). Neid peetakse paljutõotavateks diag-nostilisteks ja prognostilisteks biomarkeriteks, mis võimaldavad senisest paremini ning mitte-invasiivselt iseloomustada kasvajaid molekulaarsel tasemel. See on väga oluline vähi patsientide personaalses ravis, võimaldades kasvajate tekke ja arengu paremat jälgimist ning ravi. Töös on kirjeldatud cfNA-de ja CTC-de olemust, päritolu, eraldamist ning analüüsiks kasutatavaid tehnoloogiaid. Samuti on võrreldud vedelbiopsia kasutatavust ja perspektiive tänapäeval traditsiooniliselt rakendatava klassikalise biopsia meetoditega. Arutelu osas on antud ülevaade meetodite hetkeseisust ja võimalikest arengutest tulevikus.Item RNA Granules in Human Neuroblastoma Cell Line SH-SY5Y(2020) Astapenka, Artur; Pulk, Arto; Kipper, KalleWe aimed to establish a protocol for the purification of neuronal RNA granules from all-trans retinoic acid differentiated human neuroblastoma cell line SH-SY5Y. Different bio-chemical purification methods were tested for obtaining a homogenous preparation of RNA granules for later structural analysis by cross-linking coupled mass-spectrometry or single-particle cryo-electron microscopy. The major problem encountered was a significant amount of copurifying cellular glycogen granules in the RNA granule preparations obtained by a combination of velocity sedimentation and size-exclusion chromatography. However, a ma-jority of the contaminating glycogen could be removed from the RNA granule preparations using a maltose-binding protein (MBP) or artificial FLX protein based Ni-Sepharose or Flag-resin affinity chromatography. Besides, changes in the expression levels of mRNAs im-portant for neuronal differentiation and synaptic function upon SH-SY5Y differentiation were analyzed. A western blot analysis revealed the presence of key RNA granule compo-nents previously identified in rat cortical RNA granules (e.g. CAPRIN-1, G3BP-1, and G3BP-2) in the SH-SY5Y derived RNA granules. In estonian: Käesoleva bakalaureusetöö eesmärgiks oli välja töötada meetodid inimese luuüdikasvajast pärit SH-SY5Y rakuliini kasutamiseks in vitro mudelsüsteemina neuronaalsete RNA graanulite ekspressiooniks ja puhastamiseks. Töö käigus testiti erinevaid biokeemilise puhastamise meetodeid võimalikult homogeense RNA graanulite preparatsiooni valmistamiseks retinoolhappe toimel differentseeritud SH-SY5Y rakkudest hilisemaks RNA graanulite struktuuri analüüsiks ristsidumise massispektromeetria või krüo- elektronmikroskoopia abil. Peamiseks raskuseks osutus töös glükogeeni graanulite kaasapuhastumine RNA graanulitega. RNA graanulite esialgse preparaadi täiendav puhastamine maltoosi siduva valgu või tehisvalgu FLX afiinsusresinil (Ni-sefaroos või Flag, vastavalt) võimaldas siiski kontamineerivat glükogeeni edukalt eemaldada. Töö käigus analüüsiti lisaks retinoolhappe poolt indutseeritud differentseerumisega kaasnevaid muutusi neuronaalsete mRNA-de ekspressioonitasemes SH-SY5Y rakkudes. Western blot analüüs tuvastas roti ajukoorest eraldatud RNA graanulitele omaste oluliste RNA graanuli funktsiooni regulerivate valkude nagu Caprin-1, G3BP-1 ja G3BP-2 olemasolu SH-SY5Y rakkudest eraldatud RNA graanulites.Item Oxygen Reduction Catalysts Based on Iron and Cobalt Phthalocyanine Modified Shungite(2020) Tkesheliadze, Tinatin; Mooste, Marek; Tammeveski, KaidoElectrocatalytic oxygen reduction reaction (ORR) activity was studied on natural shungite-based materials prepared by functionalisation with Fe- and Co-phthalocyanine (Pc) com-plexes via pyrolysis. Structural and elemental composition of the pristine and modified cat-alysts were studied using several physical characterisation methods. The ORR activity of the materials was assessed by the rotating disc electrode method in alkaline and acidic media, resulting in superior ORR performance of KOH-treated FePc modified shungite material in 0.1 M KOH solution. Stability testing performed on most active catalysts in alkaline media showed a high stability of the prepared shungite-based electrocatalysts. The testing in 0.5 M H2SO4 solution also revealed the superior ORR activity of KOH-treated FePc modified shungite material. In estonian: Käesolevas töös uuriti hapniku redutseerumist katalüsaatormaterjalidel, mis põhinesid püro-lüüsi teel valmistatud Fe- ja Co-ftalotsüaniiniga (Pc) modifitseeritud šungiidil. Valmistatud materjalide omadusi uuriti mitmete füüsikaliste karakteriseerimismeetoditega. Hapniku elektrokeemilist redutseerumist valmistatud materjalidel uuriti nii aluselises kui ka happeli-ses lahuses. Kõige aktiivsem hapniku redutseerumise katalüsaator aluselise keskkonna jaoks valmistati KOH lahuses töödeldud šungiidist, mis oli modifitseeritud FePc ühendiga. Sta-biilsustestid 0,1 M KOH lahuses näitasid valmistatud katalüsaatormaterjalide head stabiil-sust. Happelises keskkonnas tehtud eksperimendid näitasid samuti kõige paremat aktiivsust hapniku redutseerumiseks KOH lahuses töödeldud ja FePc ühendiga valmistatud materjalil.Item Video Face Swapping(2020) Wilson Soto, Barbara; Anbarjafari, Gholamreza; Karabulut, DoğuşFace swapping is the challenge of replacing one or multiple faces in a target image with a face from a source image, the source image conditions need to be transformed in order to match the conditions in the target image (lighting and pose). A code for Image Face Swapping (IFS) was refactored and used to perform face swapping in videos. The basic logic behind Video Face Swapping (VFS) is the same as the one used for IFS since a video is just a sequence of images (frames) stitched together to imitate movement. In order to achieve VFS, the face(s) in an input image are detected, their facial landmarks key points are calculated and assigned to their corresponding (X,Y) coordinates, subsequently the faces are aligned using a procrustes analysis, next a mask is created for each image in order to determine what parts of the source and target image need to be shown in the output, then the source image shape has to warp onto the shape of the target image and for the output to look as natural as possible, color correction is performed. Finally, the two masks are blended to generate a new image output showing the face swap. The results were analysed and obstacles of the VFS code were identified and optimization of the code was conducted. In estonian: Näovahetusena mõistetakse käesolevalt lähtekujutiselt saadud ühe või mitme näo asendamist sihtpildil. Lähtekujutise tingimusi peab transformeerima, et nad ühtiksid sihtpildiga (valgus, asend). Pildi näovahetus (IFS, Image Face Swapping) koodi refaktoreeriti ja kasutati video näovahetuseks. Video näovahetuse (Video Face Swapping, VFS) põhiline loogika on sama kui IFSi puhul, kuna video on olemuselt ühendatud kujutiste järjestus, mis imiteerib liikumist. VFSi saavutamiseks tuvastatakse nägu (näod) sisendkujutisel, arvutatakse näotuvastusalgoritmi abil näojoonte koordinaadid, pärast mida joondatakse näod Procrustese meetodiga. Järgnevalt luuakse igale kujutisele image-mask, määratlemaks, milliseid lähte- ja sihtkujutise osi on vaja näidata väljundina; seejärel ühitatakse lähte- ja sihtkujutise kujud ja võimalikult loomuliku tulemuse jaoks viiakse läbi värvikorrektsioon. Lõpuks hajutatakse kaks maski uueks väljundkujutiseks, millel on näha näovahetuse tulemus. Tulemusi analüüsiti ja tuvastati VFS koodi takistused ning seejärel optimeeriti koodi.Item Characterisation of starter culture for yoghurt design(2020) Salabeea, Tovidya Devi Pavina; Maruste, Regina; Lahtvee, Petri-JaanYoghurt is produced by the fermentation of milk by two primary thermophilic lactic acid bacteria - Streptococcus thermophilus and Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. These two bacteria are the most essential components of the starter culture that makes up this dairy product. The thesis work represents part of a larger project, where a number of yoghurt strains are characterized as an input to a modeling approach for genotype-to-phenotype predictions for the selection of the best consortia. In the current study, batch experiments in anaerobic bottles were carried out for one strain of each microorganism and these two strains in a consortium. Growth curves were collected by measuring the optical density of samples over time and extracellular metabolites were analysed using High-Performance Liquid Chromatography. As results, the growth of the strains is compared as monoculture and co-culture and a qualitative analysis of metabolites is performed. The specific growth rate of the co-culture is higher than that of the mono cultures. Compounds contributing to the flavour of the yoghurt are detected amongst others. In estonian: Jogurtit toodetakse kääritamise meetodil, kus põhikomponendiks on kaks primaarset termofiilset piimhappebakterit - Streptococcus thermophilus ja Lactobacillus deldrueckii subsp. bulgaricus. Need kaks bakterit on antud piimatoote koostises oleva algkultuuri kõige olulisemad komponendid. Lõputöö on osa suuremast projektist, kus kirjeldatakse mitmeid jogurtitüvesid, kui sisendit genotüübi ja fenotüübi ennustamise modelleerimisele, parima konsortsiumi valimisel. Selles uuringus tehti anaeroobsetes pudelites partiikatseid, iga mikroorganismi ühe tüve ja nende kahe tüve kohta konsortsiumis. Kasvukõverad koguti, mõõtes proovide optilist tihedust aja jooksul ja rakuväliseid. Metaboliite analüüsiti kõrgtehnoloogilise vedelikkromatograafia abil. Tüvede kasvu võrreldakse monokultuuri ja ühiskultuurina ning viiakse läbi metaboliitide kvalitatiivne analüüs. Kopokultuuri erikasvumäär on kõrgem kui monokultuuridel. Muu hulgas tuvastatakse jogurti maitset soodustavad ühendid.Item Gesture Detection Software for Human-Robot Collaboration(2020) Rybalskii, Igor; Valner, Robert; Kruusamäe, KarlWith robots becoming more complex machines with more actions available at their disposal, it becomes harder for humans to control them without prior training. I propose a gesture detection system which uses OpenPose and ROS (Robot Operating System) to control mobile robotic platforms. Output from OpenPose is normalized into a joint angle form, which is also used to describe gestures in the system. Proposed normalization method in combination with the capability to change described gestures in a separate YAML configuration file makes the whole system scalable for a developer who can add, remove or modify gestures described by angle notation. The developed system is able to detect static gestures and was tested on three sets, each consisting of 5 gestures to control a Clearpath Jackal mobile robot. In estonian: Robotid on muutumas tehniliselt aina keerukamaks ning nende abil on võimalik täita üha enam ülesandeid. Ka robotite juhtimine on inimestele muutumas väga keeruliseks. Käesolevas lõputöös luuakse kehakeele-põhine süsteem, mis kasutab tarkvarateeke OpenPose ja ROS, et juhtida mobiilset robotplatvormi. OpenPose’i väljund normeeritakse nurkade esitlusele, milles on kirjeldatud ka kasutatavad žestid. Loodud süsteem on skaleeritav, sest normeeritud kujul žeste saab robotsüsteemi arendaja vastavalt vajadusele lisada, muuta ja eemaldada YAML-tüüpi konfiguratsioonifailis. Valminud lahenduse demostreerimiseks implementeeriti kolm erinevat 5-žestilist komplekti, mille abil juhiti Clearpath Jackal mobiilset robotit.Item Modelling of a Yeast-contained Material(2020) Nguyen, Thi Bich Phuong; Zadin, VahurThis work introduces a computational model to study the properties of a novel yeast-contained material. The model considers the catalysis properties of the material in converting glucose to fermentation products, mass transportation in the material, and the material’s mechanical properties. The model provides insights regarding the characteristics and behaviors of the material, putting a stepping-stone for further development in experiments. The study uses three different simulation methods, in particular a simple numerical model, a 2D and a 3D finite element model. The overview of the material, theoretical background, and the simulation methods accompanying the models are discussed in this thesis. The model forms a quantitative prototype to study the catalysis property of the material in glucose fermentation. In estonian: Käesolev bakalaureusetöö keskendub uudse, pärmi sisaldava elusmaterjali, uurimisele arvutisimulatsioonide abil. Töö tulemusena on loodud prototüüpmudel mis võimaldab uurida materjali katalüütilisi omadusi glükoosi fermenteerimisprotsessi käigus. Mudel võtab arvesse materjali massitranspordi piiranguid ja mehaanilisi omadusi ning selles tulenevaid reaktsioone piiravaid faktoreid võimaldades jälgida glükoosi konverteerimisprotsessis fermentatsiooniproduktideks. Mudel võimaldab uurida materjali omadusi ja selle käitumist ning on hüppelaud edasisteks eksperimentaalseteks arendusteks. Uuringus kasutatakse kolme erinevat simulatsioonimeetodid: lihtsustatud numbrilist mudelit, seejärel kahe- ja kolmemõõtmelisi lõplike elementide meetodil baseeruvaid mudeleid. Käesolev väitekiri annab detailse ülevaate uuritud materjalist, kasutatud ja arendatud mudelite teoreetilisest taustast ja rakendatud simulatsioonimeetodtest.