VRB

Předmět: Volné radikály v biologii a biomedicíně

Katedra/Zkratka: KBF/VRB

Rok: 2011

Garant: 'Doc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D.'

Anotace: Přednáška představuje biofyzikální pohled na základní procesy tvorby reaktivních forem kyslíku v biologii a biomedicíně. Podává stručný přehled biochemických reakcí spojených s reaktivními formami kyslíku v buňkách rostlin a živočichů. Mezi probíranými tématy je základní charakterizace reaktivních forem kyslíku, tvorba a eliminace reaktivních forem kyslíku a interakce reaktivních forem kyslíku s biomakromolekulami jako jsou lipidy, proteiny a nukleové kyseliny.

Přehled látky:
1. Charakterizace reaktivních forem kyslíku (ROS). Definice ROS, molekulární kyslík, rozdělení ROS podle elektronové konfigurace a tvorby. Tvorba ROS, excitované formy molekulárního kyslíku, reakce typu II a dekompozice peroxide (dioxetanu a tetroxidů), redukované formy molekulárního kyslíku, redukce molekulárního kyslíku (jednoelektronová a dvouelektronová), oxidace vody (jednoelektronová a dvouelektronová). Eliminace ROS, eliminace excitovaných forem molekulárního kyslíku (fyzikální a chemická), eliminace redukovaných forem molekulárního kyslíku (neenzymatická a enzymatická). ROS reakce, oxidace biomolekul (protein, lipidů a nukleových kyselin) radikálovými a neradikálovými ROS. 2. Tvorba ROS. Tvorba ROS přenosem excitační energie. Tvorba singletního kyslíku reakcí typu II v kůži a fotosyntetických systémech. Dekompozice peroxide v buňce (dioxetan a tetroxide). Tvorba ROS přenosem elektronu, tvorba superoxidového aniontového radikálu jednoelektronovou redukcí molekulárního kyslíku v mitochondriích, chloroplastech, plazmatické membráně, mikrotělíscích, endoplazmatickém retikulu, tvorba peroxidu vodíku jednoelektronovou redukcí superoxidového aniontového radikálu v mitochondriích, chloroplastech, plazmatické membráně, tvorba peroxidu vodíku dvouelektronovou redukcí molekulárního kyslíku a dvouelektronovou oxidací vody. Tvorba hydroxylového radikálu redukcí peroxidu vodíku volnými a vázanými kovy. 3. Antioxidační systém. Neenzymatické antioxidanty, bilirubin, kyselina alfa lipoová, koenzyme Q10, kyselina močová, melanin, glutathione, kyselina askorbová, alfa-tokoferol, karotenoidy. Enzymatické antioxidanty, superoxid dismutasa, typy SOD, peroxidasa, typy peroxidas. 4. Oxidativní poškození biomolekul. Radikálem-indukované oxidativní poškození biomakromolekul, oxidace lipidů hydroxylovým radikálem a superoxidovým aniontovým radikálem, oxidace proteinů hydroxylovým radikálem a superoxidovým aniontovým radikálem, oxidace bází hydroxylovým radikálem a superoxidovým aniontovým radikálem. Neradikálové oxidativní poškození biomakromolekul, oxidace lipidů singletním kyslíkem a peroxidem vodíku, oxidace proteinů singletním kyslíkem a peroxidem vodíku, oxidace bází singletním kyslíkem a peroxidem vodíku. 5. Volné radikály na buněčné úrovni. Fáze oxidativního stresu v buňce, vznik oxidativního stresu v buňce, adaptace buňky na oxidativní stress, buněčné poškození, buněčná smrt, oxidativní poškození biomolekul, oxidativní poškození protein, lipidů a nukleových kyselin. 6. Molekulární mechanismus tvorby volných radikály u některých nemocí a stárnutí. Arteioskleróza, cukrovka, ischemie, Alzheimerova a Parkinsonova nemoc, Nádorová onemocnění (buněčný cyklus a volné radikály, karcinogeny, oxidativní stres a chemoterapie). Proces stárnutí, molekulární mechanismus stárnutí, výživa, antioxidační terapie. 7. Metody detekce volných radikálů. EPR spin-trapping spektroskopie, detekce superoxidového aniontového radikálu, hydroxylového radikálu a singletního kyslíku. Detekce ROS pomocí absorpčních a luminiscenčních metod, biomarkery oxidativního poškození proteinů, lipidů a nukleových kyselin.