1. Celostni model vpliva cikličnega gvanozin monofosfata na molekularne mehanizme znotrajcelične kalcijeve signalizacije v gladkih mišičnih celicah arterij : magistrsko deloKatarina Meštrović, 2025, magistrsko delo Opis: V magistrski nalogi preučujemo molekularne mehanizme vpliva cikličnega gvanozin monofosfata (cGMP) na kalcijevo (Ca2+) signalizacijo v gladkih mišičnih celicah (GMC) arterij ter posledično na njihovo kontrakcijo oziroma relaksacijo. Obstoječi fizikalno-matematični model, ki vsebuje šest mehanizmov, preko katerih cGMP posredno ali neposredno vpliva na signal Ca2+, nadgradimo z dvema dodatnima mehanizmoma delovanja cGMP. To sta vpliv cGMP na od Ca2+ odvisne klorove (Cl-) kanale (ClCa), ki se nahajajo v celični membrani, in na črpalke za Ca2+ v membrani sarkoplazemskega retikuluma (SERCA). Študij vpliva cGMP na ClCa je zanimiv predvsem zaradi razlik med tipi teh kanalov v pljučni in mezenterični arteriji. Mezenterična arterija vsebuje dva tipa ClCa kanalov: od cGMP neodvisne ClCa in od cGMP odvisne ClCa (ClCacGMP), medtem ko pljučna arterija vsebuje zgolj od cGMP neodvisen tip teh kanalov (ClCa). S fizikalno-matematičnim modelom za oba tipa arterij simuliramo učinek cGMP na signal Ca2+ v GMC, ki se lahko izraža v obliki oscilacij ali stacionarnega stanja ter določimo povprečno koncentracijo Ca2+ v citoplazmi, ki odraža stopnjo kontrakcije. Poleg tega preučujemo tudi vpliv cGMP na SERCA. Rezultati simulacij kažejo, da visoka koncentracija cGMP v modelu, ki vključuje ClCacGMP, privede do povišane povprečne znotrajcelične koncentracije Ca2+. To se zgodi pri koncentracijah nad 10 µM. Nasprotno pa v modelu brez kanalov ClCacGMP višanje koncentracije cGMP zniža povprečno znotrajcelično koncentracijo Ca2+, kar je skladno s pričakovanji glede relaksacijskega učinka pri visokih koncentracijah cGMP. Iz simulacij je tudi razvidno, da je kanal ClCacGMP zaradi svoje večje občutljivosti na Ca2+ pri visokih koncentracijah cGMP odgovoren za povečan vstop Ca2+ v celico, kar povzroči višjo koncentracijo citosolnega Ca2+ v mezenterični arterij.
Ključne besede: gladka mišična celica, ciklični gvanozin monofosfat, od kalcija odvisni klorovi kanali, pljučna arterija, mezenterična arterija, kalcijeva signalizacija, fizikalno-matematični model
Objavljeno v DKUM: 08.05.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 8
 Celotno besedilo (2,50 MB) |
2. Enzyme cascade to enzyme complex phase-transition-like transformation studied by the maximum entropy production principleAndrej Dobovišek, Tina Blaževič, Samo Kralj, Aleš Fajmut, 2025, izvirni znanstveni članek Opis: In biological cells, soluble enzymes often spontaneously reorganize into higher-order complexes called metabolons, providing regulatory advantages over individual soluble enzymes under specific conditions. Despite their importance, the mechanisms underlying metabolon formation remain unclear. Here we report a theoretical model that elucidates the spontaneous transition between soluble enzyme cascades and complexes, driven by fluctuations in intermediate metabolite concentrations. The model integrates the maximum entropy production principle (MEPP) and the Shannon information entropy (MaxEnt), Landau phase-transition theory, kinetic modeling, stability analysis, and metabolic control analysis. Our results show that soluble enzymes and enzyme complexes represent two distinct catalytic states with unique kinetic and regulatory properties. The transition from an enzyme cascade to an enzyme complex displays features of a first-order phasetransition, highlighting the system's tendency to reorganize into its most thermodynamically favorable state, providing a potential pathway for metabolic regulation.
Ključne besede: theoretical modeling, irreversible thermodynamics, maximum entropy production principle, Shannon information entropy, first-order phase transition, enzyme organization, enzyme cascade, enzyme complex
Objavljeno v DKUM: 06.02.2025; Ogledov: 0; Prenosov: 2
Celotno besedilo (1,52 MB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
3. Self-organization of enzyme-catalyzed reactions studied by the maximum entropy production principleAndrej Dobovišek, Marko Vitas, Tina Blaževič, Rene Markovič, Marko Marhl, Aleš Fajmut, 2023, izvirni znanstveni članek Opis: The self-organization of open reaction systems is closely related to specific mechanisms that allow the export of internally generated entropy from systems to their environment. According to the second law of thermodynamics, systems with effective entropy export to the environment are better internally organized. Therefore, they are in thermodynamic states with low entropy. In this context, we study how self-organization in enzymatic reactions depends on their kinetic reaction mechanisms. Enzymatic reactions in an open system are considered to operate in a non-equilibrium steady state, which is achieved by satisfying the principle of maximum entropy production (MEPP). The latter is a general theoretical framework for our theoretical analysis. Detailed theoretical studies and comparisons of the linear irreversible kinetic schemes of an enzyme reaction in two and three states are performed. In both cases, in the optimal and statistically most probable thermodynamic steady state, a diffusion-limited flux is predicted by MEPP. Several thermodynamic quantities and enzymatic kinetic parameters, such as the entropy production rate, the Shannon information entropy, reaction stability, sensitivity, and specificity constants, are predicted. Our results show that the optimal enzyme performance may strongly depend on the number of reaction steps when linear reaction mechanisms are considered. Simple reaction mechanisms with a smaller number of intermediate reaction steps could be better organized internally and could allow fast and stable catalysis. These could be features of the evolutionary mechanisms of highly specialized enzymes.
Ključne besede: enzymes, kinetic data analysis, steady state, self-organization, maximum entropy production
Objavljeno v DKUM: 08.05.2024; Ogledov: 234; Prenosov: 11
Celotno besedilo (2,57 MB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
4. Optimizacija ekstrakcije bioaktivnih komponent kurkume in formulacija v organogele : magistrsko deloGal Slaček, 2022, magistrsko delo Opis: Magistrsko delo prikazuje študijo optimizacij ekstrakcij bioaktivnih komponent iz kurkume in formuliranje ekstrakta v organogele. V laboratoriju smo izvajali ekstrakcijo po Soxhletu, hladno maceracijo, ultrazvočno ekstrakcijo in ekstarkcijo s superkritičnimi fluidi. Za pridobivanje ekstraktov sta bila uporabljena topila etanol in CO2, katera smo kasneje z rotacijskim uparjalnikom odparili. Ko smo pridobili vse željene ekstrakte je sledila analiza. Določili smo vsebnosti antioksidantov, totalnih fenolov in proantocianidinov z različnimi metodami pri različnih valovnih dolžinah. Izvedena je bila tudi tekočinska kromatografija z masno spekrometrijo LC-MS/MS. Iz dobljenih rezultatov smo ugotovili da imajo največjo vsebnost antioksidantov ekstrakti ultrazvočne ekstrakcije (64 % inhibicije) in ekstrakti pridobljeni s superkritičnimi fluidi (približno 1700 mg Trolox na g suhe mase). Ekstrakti superkritične ekstrakcije imajo prav tako največjo vsebnost totalnih fenolov (545 mg GA/100 g materiala), medtem ko imajo ekstrakti metode Soxhlet največjo vsebnost proantocianidinov (4,91 mg PAC/100 g materiala). Analiza LC-MS/MS je pokazala, da največ kurkumina vsebujejo ekstrakti, pridobljeni s postopkom ultrazvočne ekstrakcije (190,8 mg/g materiala), omenjen ekstrakt smo formulirali v organogele.
Izdelana sta bila dva organogela; in sicer vodni ter brezvodni, nato je bila izvedena študija sproščanja kurkumina iz formulacij v simuliranem želodčnem soku. Ugotovljeno je bilo, da se pri nevodnem organogelu po času 240 min sprosti in raztopi večina kurkumina, medtem ko je delež sproščenega in raztopljenega kurkumina iz vodnega organogela v tem času veliko manjši in znaša zgolj okrog desetine (16 %).
Ključne besede: kurkuma, totalni fenoli, proantocianidini, antioksidanti, organogeli
Objavljeno v DKUM: 12.09.2022; Ogledov: 734; Prenosov: 259
Celotno besedilo (2,14 MB) |
5. Viskoelastični model izometrične kontrakcije gladkih mišicTadej Emeršič, 2012, diplomsko delo Opis: V seminarju obravnavamo mehanizme razvoja sile v gladki mišični celici dihalnih poti ob holinergični stimulaciji. Pri tem obravnavamo od kalcija odvisen razvoj sile, ki upošteva podroben opis od kalcija in kalmodulina odvisne aktivacije encima kinaze lahkih verig miozina in aktivnost fosfataze lahkih verig miozina. Obstoječi model nadgradimo z elementi, ki opisujejo viskoelastične lastnosti gladkih mišičnih celic arterij. Modelni rezultati napovejo zakasnitve v razvoju sile, kar je bolj v skladu z meritvami kot pri predhodnih modelih.
Ključne besede: viskoelastični model, izometrična kontrakcija, gladka mišična celica, holinergična stimulacija, prečni mostički, kalcij, kalmodulin, kinaza lahkih verig miozina
Objavljeno v DKUM: 03.02.2021; Ogledov: 1787; Prenosov: 37
Celotno besedilo (1,27 MB) |
6. |
7. Določevanje lahkohlapnih in težjehlapnih spojin v ekstraktih rastlin iz družine Zingiberaceae z uporabo različnih kromatografskih tehnik : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeKaja Makoter, 2020, diplomsko delo Opis: Ingverjevke (Zingiberaceae) so družina rastlin z značilnim vonjem in okusom, znane po vsem svetu. V kulinarične namene jih uporabljajo predvsem kot začimbe, imajo pa tudi številne medicinske učinke. Rastline vsebujejo številne komponente, kot so terpeni, flavonoidi, diarilheptanoidi, ogljikovi hidrati, beljakovine, škrob in druge. Da bi določili komponente različnih rastlin, smo izvedli analize na štirih rastlinah iz družine ingverjevk: mali galangal (Alpinia officinarum), ingver (Zingiber officinale), kurkuma (Curcuma longa) in kardamom (Elettaria cardamomum).
Pri analizi lahkohlapnih komponent v eteričnih oljih smo izvedli destilacijo z vodno paro po Clevengerju, ter na tak način ekstrahirali eterična olja v preiskovanih rastlinskih vrstah. Ta smo analizirali s plinsko kromatografijo, sklopljeno z masnim spektrometrom (GC-MS). Prav tako smo dele rastlin zmleli in izvedli ekstrakcijo s pomočjo ultrazvoka, kjer smo kot topilo uporabili metanol. Te ekstrakte smo analizirali z reverzno-fazno tekočinsko kromatografijo visoke ločljivosti z UV zaznavo (RP-HPLC-UV). Nazadnje smo izvedli še analizo komponent v posameznih rastlinah s pomočjo GC-MS, kjer smo vzorce predhodno derivatizirali.
Ugotovili smo, da v eteričnih oljih malega galangala in kardamoma prevladujejo monoterpeni, medtem ko v eteričnih oljih ingverja in kurkume prevladujejo seskviterpeni. Glavna komponenta eteričnega olja malega galangala je 1,8-cineol (1,8-cineol), ingverja α-zingiberene (α-zingiberen), kurkume β-turmerone (β-turmeron), ar-turmerone (ar-turmeron) in ar-curcumene (ar-kurkumen) in kardamoma α-terpinyl acetate (α-terpinil acetat) in 1,8-cineol (1,8-cineol).
Z RP-HPLC-UV metodo smo pri malem galangalu določili diarilheptanoide ter flavonoide, med katerimi je bilo največ galangina. Pri ingverju smo določili gingerole, med katerimi je bilo največ 6-gingerola, in shogaole (šogaole). Pri kurkumi pa smo potrdili naslednje komponente: kurkuminoidi (kurkumin, demetoksikurkumin in bis-demetoksikurkumin), ar-turmerone (ar-turmeron), curlone (curlon) in α-turmerone (α-turmeron).
Pri analizi komponent z GC-MS smo po derivatizaciji spojin v vzorcih dokazali prisotnost monosaharidov.
Med spojinami eteričnih olj prevladujejo lahkohlapne komponente, medtem ko ostale identificirane komponente spadajo med težjehlapne komponente.
Ključne besede: Ingverjevke (Zingiberaceae), eterična olja, GC-MS, RP-HPLC-UV, destilacija z vodno paro po Clevengerju, ekstrakcija na UZ kopeli, derivatizacija
Objavljeno v DKUM: 24.09.2020; Ogledov: 1338; Prenosov: 209
Celotno besedilo (6,56 MB) |
8. Potencial kurkumina v klinični uporabiTimotej Brumec, 2020, magistrsko delo Opis: V magistrskem delu smo predstavili rastlino kurkumo in njeno učinkovino kurkumin. Sama rastlina kurkuma (Curcuma longa) uspeva na Indijskem polotoku in jugovzhodni Aziji ter se že izredno dolgo uporablja v ajurvedski medicini za zdravljenje vnetnih bolezni. Številne moderne študije so pokazale pozitivne učinke kurkumina pri mnogih bolezenskih stanjih, kot so: rak, ulcerozni kolitis, revmatoidni artritis, pankreatitis, osteoartritis in številnih drugih. Največja težava pri uporabi kurkumina za zdravljenje v moderni medicini je njegova slaba biorazpoložljivost, saj so v krvni plazmi zaznali zelo majhne koncentracije kurkumina tudi ob zaužitju večjih doz. V sami nalogi smo predstavili več bolezenskih stanj, katera bi naj kurkumin izboljšal, ter študije oziroma raziskave, v katerih so te učinke kurkumina dokazali. Prav tako smo prej omenjene študije med seboj tudi primerjali.
Delovanje kurkumina izhaja iz njegove sposobnosti vplivanja na veliko število signalnih molekul, kot so: pro-inflamatorni citokini, encimi, apoptozni proteini, adhezijske molekule, nuklearni faktorji in ostale. Nepravilno delovanje prej naštetih molekul in signalnih poti, v katerih te molekule sodelujejo, so mnoge študije povezale z razvojem raznih bolezenskih stanj.
V nadaljevanju smo podrobneje pregledali spletno bazo PubMed. Z dodajanjem drugih ključnih besed smo raziskovalni vzorec postopoma omejevali. Osredotočali smo se na število študij, ki so bile izvedene in vivo ali pa in vitro, prav tako smo se osredotočali tudi na število študij, ki so se izvedle v kliničnem okolju.
Ključne besede: kurkuma, ajurvedska medicina, signalne poti, klinične študije, nutracevtiki.
Objavljeno v DKUM: 11.06.2020; Ogledov: 1343; Prenosov: 209
Celotno besedilo (1012,00 KB) |
9. Utjecaj eikosanoida na kontrakciju i relaksaciju glatkih mišića respiratornog putaKarlo Blažetić, 2020, magistrsko delo Opis: Eikosanoidi su metaboliti arahidonske kiseline. Između njih prostaglandini i leukotrieni imaju najvažnije biološke učinke i uloge u organizmu. Jedna od tih uloga je kontrakcija/relaksacija glatkih mišića respiratornog sustava. Tako je dereguliranjem produkcije eikosanoida moguća bronhokonstrikcija kod astme.
U ovom radu usredotočujemo se na ovisnost sile glatkih mišića različitih tkiva iz različitih subjekata, čovjeka i životinja o različitim vrstama eikosanoida. Opisat ćemo mehanizme nastanka eikosanoida, receptore preko kojih oni djeluju te njihovu funkciju.
Analizirali smo mjerenja kontrakcije i relaksacije glatkih mišića dišnih putova pod utjecajem različitih eikosanoida. Među ljudskim tkivima analizirane su sile razvijene u glatkim mišićima bronha, malih dišnih puteva te plućnog parenhima. Kod životinjskog modela uzeti su uzorci tkiva glatkih mišića s dušnika miša te zamorca. Digitalizacijom mjerenja obradili smo podatke iz različitih znanstvenih članaka. Koristeći računalni program Origin 8.5 s alatom Digitizer, digitalizirali smo ovisnosti dišnih putova glatkih mišića različitih organizama o koncentracijama eikosanoida i drugih kontraktilnih agonista te odredili parametre tih ovisnosti prilagođavanjem različitih odabranih matematičkih funkcija (različiti oblici Hill funkcije). Napravili smo usporedbu parametara između različitih organizama i između mjerenja različitih autora. Nadalje, usporedili smo jačine eikosanoidne kontrakcije s drugim fiziološkim kontraktilnim agonistima i na kraju objasnili je li moguće prenijeti podatke izmjerene na životinjama u fizikalno-matematičke modele, koji simuliraju procese kod ljudi.
Ključne besede: prostaglandini, leukotrieni, arahidonska kiselina, bronhokonstrikcija, digitalizacija.
Objavljeno v DKUM: 04.06.2020; Ogledov: 1057; Prenosov: 58
Celotno besedilo (2,47 MB) |
10. Signalna pot nuklearnega transkripcijskega faktorja kappa BMateja Žnidarić, 2020, magistrsko delo Opis: V magistrskem delu najprej predstavimo zgradbo in delovanje nuklearnega transkripcijskega faktorja kappa B (NF-κB), ki je izražen v skoraj vseh vrstah celic. Le-ta je ob odsotnosti specifičnih stimulov latenten in se v citoplazmi nahaja v kompleksu z inhibitorjem NF-κB (IκB). Aktivira se šele pod vplivom vezave različnih stimulov na receptorje na celici, nakar začne prehajati v jedro celice, kjer se veže na DNA. To vodi do povečanega izražanja specifičnih genov. V normalnem fiziološkem stanju NF-κB inducira gene, ki imajo pomembno vlogo v procesih vnetja in tiste, ki so pomembni pri razvoju in normalnem delovanju številnih tkiv, kot so kosti, koža, mlečne žleze in centralni živčni sistem. Nepravilno delovanje signalne poti NF-κB pa lahko vodi v vnetne in avtoimune bolezni, nastanek in širjenje raka ter v rezistenco rakavih celic na kemoterapevtike.
V nalogi opišemo dve najbolj znani signalni poti, preko katerih se aktivira NF-κB – klasično (kanonično) signalno pot, ki je odgovorna za kontrolo prirojene imunosti in vnetja, ter alternativno (nekanonično) signalno pot, ki ima ključno vlogo pri kontroli razvoja, organizacije in funkcije sekundarnih limfatičnih organov ter v promociji zorenja in preživetja limfocitov B.
Nadalje obravnavamo matematični model, ki omogoča podrobno analizo kinetike pomembnih molekul v kanonični signalni poti: kinaz IκB (IKK), NF-κB, proteinov A20, IκBα, njihovih kompleksov in transkriptov. Ugotovimo, da se ta model v veliki meri sklada z izmerjenimi vrednostmi in z rezultati drugih modelov ter, da ob različnih pogojih in vrednostih parametrov lahko reproducira različno dinamiko sistema – oscilirajočo ali dvofazno. Identificiramo tiste parametre in njihove vrednosti, ki posledično pomembno vplivajo na časovno dinamiko izražanja genov.
Ključne besede: nuklearni faktor NF-κB, signalne poti, izražanje genov, matematični model, vnetje.
Objavljeno v DKUM: 29.01.2020; Ogledov: 2127; Prenosov: 308
Celotno besedilo (1,58 MB) |
