Analiza zmian widma EPR sondy spinowej TEMPOL w badaniach lepkości oraz efektów zatłoczenia makromolekularnego roztworów

master
dc.abstract.enHigh concentration of macromolecules in living cells causes changes in the enviroment of biochemical processes. That effect, called macromolecular crowding, has significant role in reaction rate of enzymatic reactions. Viscosity, determined by glass viscometers, is a parameter often used to quantitatively describe macromolecular crowding. However, viscosity characterizes only macroscopic properties of analysed solution. The usage of molecular probe with similar properties to those of macromolecules in solution is required in order to gain access to the information related to microscale phenomena. In this paper TEMPOL spin probe was used to determine its rotational correlation time, which heavily influences EPR spectrum. Correlation time is related to microscopic viscosity of solution, which will be referred to simply as microviscosity.I developed a program which allows us to simulate EPR spectra of nitroxide radicals in solution and fit parameters in order to obtain rotational correlation time. Based on the conducted measurements of TEMPOL in polyethylene glycol and Ficoll, it was shown that macroscopic viscosity is not always equal to microviscosity, especially when it comes to large molecules of crowding reagents. The purpose of the present study is to better understand physical causes of effects accompanying macromolecular crowding. This paper establishes a methodological support in future research of macromolecular crowding in biological systems.pl
dc.abstract.plWysokie stężenie makromolekuł w komórkach żywych całkowicie zmienia środowisko reakcji biochemicznych tam zachodzących. To zjawisko, nazywane zatłoczeniem makromolekularnym, ma niebagatelne znaczenie na szybkość i wydajność reakcji enzymatycznych. Często używanym parametrem fenomenologicznym służącym do ilościowego opisu tego zjawiska jest lepkość, która, wyznaczana za pomocą standardowych wiskozymetrów, charakteryzuje jedynie własności badanego roztworu na poziomie makroskopowym. Chcąc uzyskać dostęp do informacji o zjawiskach zachodzących na poziomie molekularnym, w środowisku zatłoczonym wymagane jest zastosowanie sondy o rozmiarach porównywalnych z rozmiarami makrocząsteczek w roztworze. W niniejszejpracy wykorzystano sondę spinową TEMPOL, której kształt widma EPR zależy od jej czasu korelacji rotacyjnej. Wielkość ta uzależniona jest od lepkości roztworu na poziomie mikroskopowym zwanej dalej mikrolepkością. W celu analizy mikrolepkości stworzono program służący do symulacji widm EPR nitroksylowej sondy spinowej oraz optymalizacji parametrów w celu uzyskania wartości czasu korelacji rotacyjnej. Na podstawie wykonanych pomiarów TEMPOLu w roztworach glikolu polietylenowego oraz Ficollu wykazano, że lepkość makroskopowa nie zawsze jest tożsama z mikrolepkością, w szczególności dla cząsteczek substancji crowdingowych o dużych rozmiarach. Niniejsza praca pozwala lepiej zrozumieć fizyczne przyczyny efektów towarzyszących zjawisku zatłoczenia makromolekularnego i stanowi metodologiczną podstawę do dalszych badań nad tym zjawiskiem w układach biologicznych.pl
dc.affiliationWydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologiipl
dc.areaobszar nauk przyrodniczychpl
dc.contributor.advisorSarewicz, Marcin - 173402 pl
dc.contributor.authorMielecki, Bohunpl
dc.contributor.departmentbycodeUJK/WBBBpl
dc.contributor.reviewerSarewicz, Marcin - 173402 pl
dc.contributor.reviewerElas, Martyna - 127873 pl
dc.date.accessioned2020-07-28T00:10:28Z
dc.date.available2020-07-28T00:10:28Z
dc.date.submitted2019-06-17pl
dc.fieldofstudybiofizykapl
dc.identifier.apddiploma-132893-195499pl
dc.identifier.projectAPD / Opl
dc.identifier.urihttps://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/235288
dc.languagepolpl
dc.subject.enviscosity, microviscosity, macromolecular crowding, spin probe, EPR, TEMPOLpl
dc.subject.pllepkość, mikrolepkość, zatłoczenie makromolekularne, sonda spinowa, EPR, TEMPOLpl
dc.titleAnaliza zmian widma EPR sondy spinowej TEMPOL w badaniach lepkości oraz efektów zatłoczenia makromolekularnego roztworówpl
dc.title.alternativeAnalysis of changes in the EPR spectra of TEMPOL as a tool in studying viscosity and effect of macromolecular crowding in solutionpl
dc.typemasterpl
dspace.entity.typePublication
dc.abstract.enpl
High concentration of macromolecules in living cells causes changes in the enviroment of biochemical processes. That effect, called macromolecular crowding, has significant role in reaction rate of enzymatic reactions. Viscosity, determined by glass viscometers, is a parameter often used to quantitatively describe macromolecular crowding. However, viscosity characterizes only macroscopic properties of analysed solution. The usage of molecular probe with similar properties to those of macromolecules in solution is required in order to gain access to the information related to microscale phenomena. In this paper TEMPOL spin probe was used to determine its rotational correlation time, which heavily influences EPR spectrum. Correlation time is related to microscopic viscosity of solution, which will be referred to simply as microviscosity.I developed a program which allows us to simulate EPR spectra of nitroxide radicals in solution and fit parameters in order to obtain rotational correlation time. Based on the conducted measurements of TEMPOL in polyethylene glycol and Ficoll, it was shown that macroscopic viscosity is not always equal to microviscosity, especially when it comes to large molecules of crowding reagents. The purpose of the present study is to better understand physical causes of effects accompanying macromolecular crowding. This paper establishes a methodological support in future research of macromolecular crowding in biological systems.
dc.abstract.plpl
Wysokie stężenie makromolekuł w komórkach żywych całkowicie zmienia środowisko reakcji biochemicznych tam zachodzących. To zjawisko, nazywane zatłoczeniem makromolekularnym, ma niebagatelne znaczenie na szybkość i wydajność reakcji enzymatycznych. Często używanym parametrem fenomenologicznym służącym do ilościowego opisu tego zjawiska jest lepkość, która, wyznaczana za pomocą standardowych wiskozymetrów, charakteryzuje jedynie własności badanego roztworu na poziomie makroskopowym. Chcąc uzyskać dostęp do informacji o zjawiskach zachodzących na poziomie molekularnym, w środowisku zatłoczonym wymagane jest zastosowanie sondy o rozmiarach porównywalnych z rozmiarami makrocząsteczek w roztworze. W niniejszejpracy wykorzystano sondę spinową TEMPOL, której kształt widma EPR zależy od jej czasu korelacji rotacyjnej. Wielkość ta uzależniona jest od lepkości roztworu na poziomie mikroskopowym zwanej dalej mikrolepkością. W celu analizy mikrolepkości stworzono program służący do symulacji widm EPR nitroksylowej sondy spinowej oraz optymalizacji parametrów w celu uzyskania wartości czasu korelacji rotacyjnej. Na podstawie wykonanych pomiarów TEMPOLu w roztworach glikolu polietylenowego oraz Ficollu wykazano, że lepkość makroskopowa nie zawsze jest tożsama z mikrolepkością, w szczególności dla cząsteczek substancji crowdingowych o dużych rozmiarach. Niniejsza praca pozwala lepiej zrozumieć fizyczne przyczyny efektów towarzyszących zjawisku zatłoczenia makromolekularnego i stanowi metodologiczną podstawę do dalszych badań nad tym zjawiskiem w układach biologicznych.
dc.affiliationpl
Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii
dc.areapl
obszar nauk przyrodniczych
dc.contributor.advisorpl
Sarewicz, Marcin - 173402
dc.contributor.authorpl
Mielecki, Bohun
dc.contributor.departmentbycodepl
UJK/WBBB
dc.contributor.reviewerpl
Sarewicz, Marcin - 173402
dc.contributor.reviewerpl
Elas, Martyna - 127873
dc.date.accessioned
2020-07-28T00:10:28Z
dc.date.available
2020-07-28T00:10:28Z
dc.date.submittedpl
2019-06-17
dc.fieldofstudypl
biofizyka
dc.identifier.apdpl
diploma-132893-195499
dc.identifier.projectpl
APD / O
dc.identifier.uri
https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/235288
dc.languagepl
pol
dc.subject.enpl
viscosity, microviscosity, macromolecular crowding, spin probe, EPR, TEMPOL
dc.subject.plpl
lepkość, mikrolepkość, zatłoczenie makromolekularne, sonda spinowa, EPR, TEMPOL
dc.titlepl
Analiza zmian widma EPR sondy spinowej TEMPOL w badaniach lepkości oraz efektów zatłoczenia makromolekularnego roztworów
dc.title.alternativepl
Analysis of changes in the EPR spectra of TEMPOL as a tool in studying viscosity and effect of macromolecular crowding in solution
dc.typepl
master
dspace.entity.type
Publication

* The migration of download and view statistics prior to the date of April 8, 2024 is in progress.

Views
20
Views per month
Views per city
Lodz
4
Krakow
3
Wroclaw
3
Dublin
1
Gdynia
1
Ropczyce
1
Warsaw
1

No access

No Thumbnail Available