Antioxidační systém včely medonosné

Pavel STEJSKAL

Bachelor's thesis

Antioxidant system of the honey bee

Abstract:

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.

Abstract:

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.

Keywords

Včela medonosná, antioxidační systém, reaktivní formy kyslíku, superoxiddismutasa, askorbáperoxidasa

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2018

Thesis defence

• Supervisor: doc. Mgr. Marek Petřivalský, Dr.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry