Včela medonosná (Apis mellifera) je významný zástupce společenského hmyzu s nepostradatelnou rolí opylovače rostlin a producenta lidmi široce využívaných včelích produktů. V průběhu svého života jsou včely vystavovány řadě stresových faktorů, které mohou vést k rozvoji tzv. oxidačního stresu, tedy významnému zvýšení hladiny reaktivních forem kyslíku v organismu. Ačkoliv tyto reaktivní sloučeniny mají při fyziologických koncentracích funkci jako signální molekuly v komplexní buněčné signální síti, je potřeba regulovat jejich hladinu pomocí nízkomolekulárních antioxidantů (kyselina askorbová, vitellogenin, tokoferoly aj.) a antioxidačních enzymů (superoxiddismutasa, askorbátperoxidasa, katalasa aj.).
V teoretické části jsou shrnuty dostupné poznatky o neenzymovém i enzymovém vzniku reaktivních forem kyslíku, jejich katabolismu a funkci v signálních drahách hmyzu se zaměřením na včelu medonosnou. V neposlední řadě jsou zde shrnuty i poznatky o tématech oxidačního stresu a antioxidační ochrany, následuje přehled publikovaných metod detekce a kvantifikace antioxidačních enzymů v hmyzích buňkách.
V praktické části byly zavedeny metody spektrofotometrického stanovení aktivity superoxiddismutasy a askorbátperoxidasy ve vzorcích včel (hlava, hrudník, zadeček), tyto enzymy byly také detekovány pomocí diskontinuální elektroforézy v polyakrylamidovém gelu za nativních podmínek. Stejným způsobem byla elektroforeticky detekována také katalasa. Nejvyšší aktivita superoxiddismutasy byla detekována v hrudnících, jež obsahují letové svaly spojené s vysokými metabolickými nároky při letu a tím i vyšší pravděpodobností vzniku reaktivních forem kyslíku. Nejvyšší aktivita askorbátperoxidasy byla detekována v zadečcích. V této tělní části se nachází velká část trávicího ústrojí a vysoká enzymová aktivita může být vysvětlena ochranou před prooxidanty přijímanými z potravy či vznikajícími v průběhu trávení.
Anotace v angličtině
Honey bee (Apis mellifera) is an important representative of social insects with an essential role of a plant pollinator and producer of bee products widely used by humans. During their life, bees are exposed to a number of stress factors that can lead to the development of so-called oxidative stress, a significant increase in the level of reactive oxygen species in the organism. Although these reactive compounds are present at physiological concentrations as signal molecules in the complex cell signal network, it is necessary to regulate their level with low-molecular antioxidants (ascorbic acid, vitellogenin, tocopherols, etc.) and antioxidant enzymes (superoxide dismutase, ascorbate peroxidase, catalase etc.).
The theoretical part of this Bachelor thesis summarises available knowledge about non-enzymatic and enzymatic formation of reactive oxygen species, their catabolism and function in insect signaling pathways with focus on honey bees.This part includes also a summary of actual knowledge related to topics of oxidative stress and antioxidant protection, followed by an overview of published methods of detection and quantification of antioxidant enzymes in insect cells.
In the experimental part methods of spectrophotometric determination of superoxide dismutase and ascorbate peroxidase activity in bee samples (head, thorax, abdomen) were implemented, these enzymes were also detected by discontinuous polyacrylamide gel electrophoresis under native conditions. Catalase was also detected electrophoretically under the same conditions. The highest activity of superoxide dismutase was detected in the thoraces, which includes the flight muscles associated with high metabolic demands during flight, and thus causing a higher probability of reactive oxygen species formation. The highest activity of ascorbate peroxidase was detected in the abdomen. A large part of the digestive tract is present in this part of body and high enzyme activity can be explained by protection from prooxidants originating from food or from prooxidants that arise during food digestion.
Klíčová slova
Včela medonosná, antioxidační systém, reaktivní formy kyslíku, superoxiddismutasa, askorbáperoxidasa
Včela medonosná (Apis mellifera) je významný zástupce společenského hmyzu s nepostradatelnou rolí opylovače rostlin a producenta lidmi široce využívaných včelích produktů. V průběhu svého života jsou včely vystavovány řadě stresových faktorů, které mohou vést k rozvoji tzv. oxidačního stresu, tedy významnému zvýšení hladiny reaktivních forem kyslíku v organismu. Ačkoliv tyto reaktivní sloučeniny mají při fyziologických koncentracích funkci jako signální molekuly v komplexní buněčné signální síti, je potřeba regulovat jejich hladinu pomocí nízkomolekulárních antioxidantů (kyselina askorbová, vitellogenin, tokoferoly aj.) a antioxidačních enzymů (superoxiddismutasa, askorbátperoxidasa, katalasa aj.).
V teoretické části jsou shrnuty dostupné poznatky o neenzymovém i enzymovém vzniku reaktivních forem kyslíku, jejich katabolismu a funkci v signálních drahách hmyzu se zaměřením na včelu medonosnou. V neposlední řadě jsou zde shrnuty i poznatky o tématech oxidačního stresu a antioxidační ochrany, následuje přehled publikovaných metod detekce a kvantifikace antioxidačních enzymů v hmyzích buňkách.
V praktické části byly zavedeny metody spektrofotometrického stanovení aktivity superoxiddismutasy a askorbátperoxidasy ve vzorcích včel (hlava, hrudník, zadeček), tyto enzymy byly také detekovány pomocí diskontinuální elektroforézy v polyakrylamidovém gelu za nativních podmínek. Stejným způsobem byla elektroforeticky detekována také katalasa. Nejvyšší aktivita superoxiddismutasy byla detekována v hrudnících, jež obsahují letové svaly spojené s vysokými metabolickými nároky při letu a tím i vyšší pravděpodobností vzniku reaktivních forem kyslíku. Nejvyšší aktivita askorbátperoxidasy byla detekována v zadečcích. V této tělní části se nachází velká část trávicího ústrojí a vysoká enzymová aktivita může být vysvětlena ochranou před prooxidanty přijímanými z potravy či vznikajícími v průběhu trávení.
Anotace v angličtině
Honey bee (Apis mellifera) is an important representative of social insects with an essential role of a plant pollinator and producer of bee products widely used by humans. During their life, bees are exposed to a number of stress factors that can lead to the development of so-called oxidative stress, a significant increase in the level of reactive oxygen species in the organism. Although these reactive compounds are present at physiological concentrations as signal molecules in the complex cell signal network, it is necessary to regulate their level with low-molecular antioxidants (ascorbic acid, vitellogenin, tocopherols, etc.) and antioxidant enzymes (superoxide dismutase, ascorbate peroxidase, catalase etc.).
The theoretical part of this Bachelor thesis summarises available knowledge about non-enzymatic and enzymatic formation of reactive oxygen species, their catabolism and function in insect signaling pathways with focus on honey bees.This part includes also a summary of actual knowledge related to topics of oxidative stress and antioxidant protection, followed by an overview of published methods of detection and quantification of antioxidant enzymes in insect cells.
In the experimental part methods of spectrophotometric determination of superoxide dismutase and ascorbate peroxidase activity in bee samples (head, thorax, abdomen) were implemented, these enzymes were also detected by discontinuous polyacrylamide gel electrophoresis under native conditions. Catalase was also detected electrophoretically under the same conditions. The highest activity of superoxide dismutase was detected in the thoraces, which includes the flight muscles associated with high metabolic demands during flight, and thus causing a higher probability of reactive oxygen species formation. The highest activity of ascorbate peroxidase was detected in the abdomen. A large part of the digestive tract is present in this part of body and high enzyme activity can be explained by protection from prooxidants originating from food or from prooxidants that arise during food digestion.
Klíčová slova
Včela medonosná, antioxidační systém, reaktivní formy kyslíku, superoxiddismutasa, askorbáperoxidasa
- Vypracovat literární rešerši shrnující dostupné poznatky o složkách a funkci enzymových a neenzymových složek antioxidačního systému hmyzu, se zaměřením na včelu medonosnou (Apis mellifera)
- Zavedení metody stanovení aktivity vybraných antioxidačních enzymů (superoxid dismutasa, askorbát peroxidasa)
- Studium změn aktivit antioxidačních enzymů po vystavení dospělých včel stresovým faktorům v laboratorních podmínkách
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce na oboru Biochemie PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biochemie (http://biochemie.upol.cz/index.php/cs/studium/zaverecne-prace).
Práce bude odevzdána na sekretariátě Katedry biochemie ve dvou svázaných výtiscích obsahujících CD s elektronickou verzí závěrečné práce, a to v řádném termínu uvedeném v harmonogramu Katedry biochemie.
Student je povinen vložit ekvivalentní elektronickou podobu závěrečné práce do systému STAG a doplnit povinné údaje o své práci (viz Opatření děkana Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci k provedení některých ustanovení
Studijního a zkušebního řádu UP v Olomouci a Rigorózního řádu UP v Olomouci).
Zásady pro vypracování
- Vypracovat literární rešerši shrnující dostupné poznatky o složkách a funkci enzymových a neenzymových složek antioxidačního systému hmyzu, se zaměřením na včelu medonosnou (Apis mellifera)
- Zavedení metody stanovení aktivity vybraných antioxidačních enzymů (superoxid dismutasa, askorbát peroxidasa)
- Studium změn aktivit antioxidačních enzymů po vystavení dospělých včel stresovým faktorům v laboratorních podmínkách
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce na oboru Biochemie PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biochemie (http://biochemie.upol.cz/index.php/cs/studium/zaverecne-prace).
Práce bude odevzdána na sekretariátě Katedry biochemie ve dvou svázaných výtiscích obsahujících CD s elektronickou verzí závěrečné práce, a to v řádném termínu uvedeném v harmonogramu Katedry biochemie.
Student je povinen vložit ekvivalentní elektronickou podobu závěrečné práce do systému STAG a doplnit povinné údaje o své práci (viz Opatření děkana Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci k provedení některých ustanovení
Studijního a zkušebního řádu UP v Olomouci a Rigorózního řádu UP v Olomouci).
Seznam doporučené literatury
- Corona M. a Robinson G.E. (2006): Genes of the antioxidant system of the honey bee: annotation and phylogeny. Insect Molecular Biology 15, 687-701
- Kodrík D.,Bednářová A., Zemanová M., Krishnan N. (2015): Hormonal regulation of response to oxidative stress in insects - an update. International Journal of Molecular Sciences 16, 25788-25816.
- Weirich G.F., Collins A.M., Williams V.P. (2002): Antioxidant enzymes in the honey bee, Apis mellifera. Apidologie 33, 3-14.
Seznam doporučené literatury
- Corona M. a Robinson G.E. (2006): Genes of the antioxidant system of the honey bee: annotation and phylogeny. Insect Molecular Biology 15, 687-701
- Kodrík D.,Bednářová A., Zemanová M., Krishnan N. (2015): Hormonal regulation of response to oxidative stress in insects - an update. International Journal of Molecular Sciences 16, 25788-25816.
- Weirich G.F., Collins A.M., Williams V.P. (2002): Antioxidant enzymes in the honey bee, Apis mellifera. Apidologie 33, 3-14.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
V úvodu obhajoby předsedkyně komise doc. RNDr. Lenka Luhová, Ph.D. představila studenta přítomným akademickým pracovníkům a hostům. V rámci prezentace své práce student seznámil všechny zúčastněné s cíli práce a hlavními metodami využitými při jejím zpracování, dále se získanými výsledky a z nich vyplývajícími závěry.
Následně byl přečten oponentní posudek. Odpovědi na otázky a připomínky uvedené v posudku oponenta a vedoucího bakalářské práce student zodpověděl uspokojivě, doložil je vypracované v písemné formě a prezentoval také ústně.
V rámci veřejné diskuse zodpověděl následující dotazy položené přítomnými odborníky:
doc. Luhová: Jaké jsou poznatky o úloze ROS a antioxidačních systémů u včel?
dr. Zalabák: Je znám mikrobiom u včel? Je střevo včely kolonizováno nepatogenními mikroorganismy?