Proposta de Investigação
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Proposta de Investigação Espectroscopia em Bioquímica Licenciatura em Bioquímica Rita Manguinhas Nº40082 24 de Dezembro, 2014 Deteção e Quantificação de Radicais de Oxigénio por EPR e Análise da Influência da sua Ação por FTIR Um radical é um átomo ou um grupo de átomos que têm um ou mais eletrões desemparelhados. Estes são formados como intermediários necessários a várias reações bioquímicas, mas quando gerados em excesso ou incontrolavelmente podem provocar estragos numa grande variedade de macromoléculas. Uma das suas características principais é que têm uma reatividade química extremamente elevada, o que explica as suas atividades biológicas normais e também como podem provocar estragos nas células. A estrutura eletrónica do oxigénio faz com que este seja mais suscetível à formação de radicais. Radicais derivados de oxigénio estão constantemente a ser gerados como parte da atividade aeróbica. Estes são formados na mitocôndria quando o oxigénio é reduzido através da cadeia de transporte eletrónico. Espécies de oxigénio reativo também são formadas como intermediários necessário a reações enzimáticas. Glóbulos brancos, células expostas a ambientes incomuns e radiação ionizante, são exemplos se situações em que os radicais de oxigénio são produzidos em excesso. [1] Produção excessiva de espécies de oxigénio reativo (ROS) pode resultar em stress patológico que pode provocar múltiplos efeitos. Ser o stress oxidativo foi em excesso, pode induzir danos celulares (devido a estragos oxidativo a proteínas), peroxidação de lípidos, rutura da cadeia de DNA e modificação de bases, aumento da concentração intracelular de Ca 2+ livre. Foi verificado que danos oxidativos que envolvem ROS podem contribuir para o desenvolvimento da arteriosclerose. [2] A espectroscopia de ressonância paramagnética eletrónica (EPR) é uma técnica espectroscópica que deteta espécies que contêm eletrões desemparelhados, ou seja, espécies paramagnéticas. A partir desta espectroscopia pretende-se quantificar e verificar a presença de ROS numa amostra de sangue. A sua presença irá ser verificada a partir dos espectros de EPR obtidos por cada amostra de sangue analisada. Verificada a presença, vai-se conseguir quantificar (determinar a concentração) as espécies de ROS através das áreas dos picos do integral do espectro de EPR obtido. [3] A espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) é um tipo de espectroscopia de absorção em que se usa a região do infravermelho do espectro eletromagnético. Após verificação da presença de ROS por EPR, pode-se analisar a anterior amostra, utilizando FTIR, para verificar qual a influência destes compostos em proteínas (alteração na sua conformação e possível desnaturação/perda de funcionalidade) e glóbulos vermelhos. Para tal também será necessário amostras de sangue que não tenham presente ROS, para termo de comparação. [3][4] Com esta análise poder-se-á verificar de que maneira os radicais de oxigénio poderão influenciar em doenças como a arteriosclerose [1] e doença arterial coronária [5] . Referências: [1] R. Bowen. (16 Agosto 2013). Free Radicals and Reactive Oxygen. Consultado 24 Dez. 2014. Disponível em http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/pathphys/misc_topics/radicals.html. [2] Darley-Usmar, V.; Halliwell, B. (Maio 1996). Blood Radicals: Reactive Nitrogen Species, Reactive Oxygen Species, Trasition Metal Ions, and the Vascular System. Pharmaceutical Research, vol. 13 (5), 649-662. [3] Polakovs, M.; Mironova-Ulmane, N.; Pavlenko, A.; Reinholds, E.; Gavare, M.; Grube, M. (2012). EPR and FTIR Spectroscopies Study of Human Blood after Irradiation. Spectroscopy: An International Journal, vol. 27 (5), 367-371. [4] Daviess, K.; Goldberg, A. (1987). Proteins Damaged by Oxygen Radicals Are Rapidly Degraded in Extracts of Red Blood Cells. The Journal of Biological Chemestry, vol. 262 (17), 8227-8234. [5] Elahi, M. M.; Matata, B. M. (2006). Free radicals in blood: Evolving concepts in the mechanism of ischemic heart disease. Archives of Biochemistry and Biophysics, vol. 450 (1), 78-88.
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Deteção e Quantificação de Radicais de Oxigénio por EPR e Análise da Influência da sua Ação por FTIR
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Proposta de Investigação Espectroscopia em Bioquímica
Licenciatura em Bioquímica
Rita Manguinhas Nº40082 24 de Dezembro, 2014
Deteção e Quantificação de Radicais de Oxigénio por EPR e Análise da
Influência da sua Ação por FTIR
Um radical é um átomo ou um grupo de átomos que têm um ou mais eletrões
desemparelhados. Estes são formados como intermediários necessários a várias reações
bioquímicas, mas quando gerados em excesso ou incontrolavelmente podem provocar estragos
numa grande variedade de macromoléculas. Uma das suas características principais é que têm uma
reatividade química extremamente elevada, o que explica as suas atividades biológicas normais e
também como podem provocar estragos nas células.
A estrutura eletrónica do oxigénio faz com que este seja mais suscetível à formação de
radicais. Radicais derivados de oxigénio estão constantemente a ser gerados como parte da
atividade aeróbica. Estes são formados na mitocôndria quando o oxigénio é reduzido através da
cadeia de transporte eletrónico. Espécies de oxigénio reativo também são formadas como
intermediários necessário a reações enzimáticas. Glóbulos brancos, células expostas a ambientes
incomuns e radiação ionizante, são exemplos se situações em que os radicais de oxigénio são
produzidos em excesso. [1]
Produção excessiva de espécies de oxigénio reativo (ROS) pode resultar em stress
patológico que pode provocar múltiplos efeitos. Ser o stress oxidativo foi em excesso, pode induzir
danos celulares (devido a estragos oxidativo a proteínas), peroxidação de lípidos, rutura da cadeia
de DNA e modificação de bases, aumento da concentração intracelular de Ca2+ livre. Foi verificado
que danos oxidativos que envolvem ROS podem contribuir para o desenvolvimento da
arteriosclerose. [2]
A espectroscopia de ressonância paramagnética eletrónica (EPR) é uma técnica
espectroscópica que deteta espécies que contêm eletrões desemparelhados, ou seja, espécies
paramagnéticas. A partir desta espectroscopia pretende-se quantificar e verificar a presença de
ROS numa amostra de sangue. A sua presença irá ser verificada a partir dos espectros de EPR
obtidos por cada amostra de sangue analisada. Verificada a presença, vai-se conseguir quantificar
(determinar a concentração) as espécies de ROS através das áreas dos picos do integral do espectro
de EPR obtido. [3]
A espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) é um tipo de
espectroscopia de absorção em que se usa a região do infravermelho do espectro eletromagnético.
Após verificação da presença de ROS por EPR, pode-se analisar a anterior amostra, utilizando FTIR,
para verificar qual a influência destes compostos em proteínas (alteração na sua conformação e
possível desnaturação/perda de funcionalidade) e glóbulos vermelhos. Para tal também será
necessário amostras de sangue que não tenham presente ROS, para termo de comparação. [3][4]
Com esta análise poder-se-á verificar de que maneira os radicais de oxigénio poderão
influenciar em doenças como a arteriosclerose [1] e doença arterial coronária [5].
Referências:
[1] R. Bowen. (16 Agosto 2013). Free Radicals and Reactive Oxygen. Consultado 24 Dez. 2014. Disponível em
http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/pathphys/misc_topics/radicals.html.
[2] Darley-Usmar, V.; Halliwell, B. (Maio 1996). Blood Radicals: Reactive Nitrogen Species, Reactive Oxygen Species,
Trasition Metal Ions, and the Vascular System. Pharmaceutical Research, vol. 13 (5), 649-662.
[3] Polakovs, M.; Mironova-Ulmane, N.; Pavlenko, A.; Reinholds, E.; Gavare, M.; Grube, M. (2012). EPR and FTIR Spectroscopies Study of Human Blood after Irradiation. Spectroscopy: An International Journal, vol. 27 (5), 367-371. [4] Daviess, K.; Goldberg, A. (1987). Proteins Damaged by Oxygen Radicals Are Rapidly Degraded in Extracts of Red
Blood Cells. The Journal of Biological Chemestry, vol. 262 (17), 8227-8234.
[5] Elahi, M. M.; Matata, B. M. (2006). Free radicals in blood: Evolving concepts in the mechanism of ischemic heart
disease. Archives of Biochemistry and Biophysics, vol. 450 (1), 78-88.
