Kinetički izotopni efekt u reakciji dopamina i DPPH radikala u kiselom mediju

diplomski rad

• Naslov (engleski): Kinetic isotope effect in the reaction of dopamine and DPPH radical in an acidic medium
• Autor: Luka Košir
• Mentor: Ana Karković Marković (mentor)
• Član povjerenstva: Ana Karković Marković (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Monika Barbarić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Cvijeta Jakobušić Brala (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Farmaceutsko-biokemijski fakultet; (Zavod za fizikalnu kemiju); Zagreb
• Datum i država obrane: 2024-06-04, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Kemija; Fizikalna kemija

Sažetak

Dopamin, kao pripadnik skupine kateholamina, djeluje kao neurotransmiter u središnjem živčanom sustavu (SŽS) i hormon izvan SŽS. Poremećaji dopaminskog sustava mogu dovesti do raznih bolesti, na primjer Parkinsonove bolesti, shizofrenije, esencijalne hipertenzije. Važnu ulogu u patogenezi tih bolesti ima oksidativni stres. Molekule koje sadrže kateholnu skupinu dobri su antioksidansi, a budući da je kateholna skupina sastavni dio kateholamina, oni imaju važnu ulogu u obrani SŽS protiv slobodnih radikala. Reakcija dopamina i DPPH• radikala u ovom je radu korištena kao model reaktivnosti dopamina prema slobodnim radikalima. Cilj ovog diplomskog rada je ispitati kinetiku reakcije dopamina s DPPH• te odrediti konstante brzine i kinetički izotopni efekt (KIE) u svrhu boljeg razumijevanja mehanizma reakcije. Odredile su se konstante brzine reakcije u smjesi otapala 1,4-dioksan-H2O (0,95-0,05 v/v i 0,75-0,25 v/v) i 1,4-dioksan-D2O (0,95-0,05 v/v i 0,75-0,25 v/v) u kiselom mediju u kojem je dominantno prisutan kationski oblik molekule dopamina. Iz dobivenih konstanti brzina reakcije određen je KIE u uvjetima 1,4-dioksan-H2O (D2O) (0,75-0,25 v/v) koji pri koncentraciji HCl (DCl) od 0,00005 mol dm-3 iznosi 8,2, dok pri koncentraciji HCl (DCl) od 0,01 mol dm-3 iznosi 15,8. Vrijednosti izmjerenog KIE odstupaju od semiklasično predviđenih vrijednosti za OH vezu što upućuje da je ključni korak u mehanizmu reakcije u ovim uvjetima prijenos vodika s kateholne skupine dopamina na N atom DPPH• radikala. Također, ove vrijednosti KIE upućuju na prisutnost fenomena tuneliranja vodika u reakciji dopamina i DPPH• radikala u pretežno nepolarnom reakcijskom mediju.

Sažetak (engleski)

Dopamine, as catecholamine, acts as a neurotransmitter in the central nervous system (CNS) and as a hormone outside the CNS. Disorders of the dopamine system can lead to various diseases such as Parkinson's disease, schizophrenia and essential hypertension. Oxidative stress plays an important role in the pathogenesis of these diseases. Molecules containing a catechol group are good antioxidants, and since the catechol group is an integral part of catecholamines, they play an important role in defending the CNS against free radicals. The reaction of dopamine and DPPH• radical in this study was used as a model for dopamine's reactivity towards free radicals. The aim of this thesis is to examine the kinetics of the reaction of dopamine with DPPH• and to determine the rate constants and the kinetic isotope effect (KIE) to better understand the reaction mechanism. The rate constants of the reaction were determined in solvent mixtures of 1,4-dioxane-H2O (0,95-0,05 v/v and 0,75-0,25 v/v) and 1,4-dioxane-D2O (0,95-0,05 v/v and 0,75-0,25 v/v) in an acidic medium where the cationic form of the dopamine molecule is predominantly present. From the obtained rate constants of the reaction, the KIE was determined under the conditions of 1,4-dioxane-H2O (D2O) (0,75-0,25 v/v). KIE at an HCl (DCl) concentration of 0,00005 mol dm-3 is 8,2, while at an HCl(DCl) concentration of 0,01 mol dm-3 it amounts 15,8. The measured KIE values deviate from the semiclassically predicted values for the OH bond, indicating that the key step in the reaction mechanism under these conditions is hydrogen transfer from the catechol group of dopamine to the N atom of the DPPH• radical. Additionally, these KIE values suggest the presence of the hydrogen tunneling in the reaction between dopamine and the DPPH• radical in a predominantly nonpolar reaction medium.

• Ključne riječi: dopamin; DPPH; konstanta brzine reakcije; kinetički izotopni efekt; tuneliranje vodika
• Ključne riječi (engleski): dopamine; DPPH; rate constant; kinetic isotope effect; hydrogen tunneling
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:163:759582
• Studijski program: Naziv: Medicinska biokemija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: integrirani prijediplomski i diplomski; Akademski / stručni naziv: sveučilišni magistar medicinske biokemije i laboratorijske medicine (univ. mag. med. biochem.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2024-09-20 13:09:10