【摘要】：錳離子作為生物體內的重要元素之一,在細胞代謝活動中發(fā)揮著不可替代的作用,它作為輔助因子參與許多酶(如轉移酶、水解酶、裂解酶、精氨酸酶、超氧化物歧化酶等)的生物學作用。錳離子含量異常會直接影響正常的生理代謝活動,例如,錳離子的缺乏可能會導致生長遲緩,骨質疏松和運動失常;相反,含量過高也會對神經(jīng)系統(tǒng)帶來損傷乃至疾病,如帕金森綜合癥。細胞內不同區(qū)域內錳離子的水平存在差異,其相關的功能也不同。然而,不同亞細胞區(qū)域內錳離子的穩(wěn)態(tài)調節(jié)機制及濃度變化與化學生物學過程的關聯(lián)仍然很不清楚。因此,迫切需要發(fā)展準確檢測不同亞細胞結構內錳離子濃度的方法。熒光成像法由于具有高靈敏度、高選擇性、快速簡便等優(yōu)點,已被廣泛應用在生物學、化學及醫(yī)學領域。目前,熒光成像檢測細胞器內錳離子的報道很少。因此,急需發(fā)展精確定位不同亞細胞區(qū)域的新型熒光探針,實現(xiàn)對錳離子濃度變化的高靈敏度和高選擇性的成像檢測,為揭示與錳離子相關的生物學過程和疾病的發(fā)生發(fā)展分子機制提供理想的工具�；谏鲜鲈�,我們設計合成了一系列檢測錳離子的新型熒光探針,并將其應用于細胞及活體成像分析。本論文的具體工作內容如下:(一)以雙環(huán)己基吡啶取代大環(huán)為配體,以帶有脂溶性陽離子的花菁(Cy)作為熒光團,通過共價連接,構建了能夠定位于線粒體,檢測錳離子的新型近紅外熒光探針Cy-MitoMn。由于光誘導電子轉移機理(PET),探針本身的近紅外熒光被猝滅,加入錳離子后,與配體結合,形成絡合物,有效地阻斷PET效應,使花菁近紅外熒光恢復。實驗結果顯示當錳離子濃度增加時,Cy-MitoMn最大發(fā)射波長784 nm處的熒光不斷增強,探針檢測錳離子的線性范圍為0-2.4μM,檢測限為12 nM,探針與錳離子的解離常數(shù)Kd為2.48x10-6 M。該探針成功地對人體肝細胞線粒體內錳離子濃度變化進行了可視化檢測,并首次實現(xiàn)了活體水平上錳離子的熒光成像分析。此外,細胞內適量錳離子也可以有效的阻斷細胞凋亡過程。該探針將為探究線粒體錳離子相關的生物學過程以及錳離子與線粒體氧化應激的關聯(lián)提供了理想的成像方法。(二)以雙環(huán)己基吡啶取代大環(huán)為配體,連接熒光染料BODIPY,構建了能夠定位于細胞質的新型熒光探針BDP-CytoMn。由于PET作用,BODIPY的熒光被猝滅,加入錳離子后,與配體結合,阻斷PET效應,使BODIPY熒光恢復。該探針能夠快速響應錳離子的濃度變化。
【圖文】：

接觸錳是導致錳含量變化的主要原因之一，如從事鐵合金冶件和玻璃陶瓷等職業(yè)的人員更容易使體內的錳離子濃度超P）和黑質（SN）中的錳離子過度積累，可導致神經(jīng)性疾流行病學的研究表明長期處于一些高錳的環(huán)境中更容易增是錳中毒或者是帕金森氏病，其造成的運動障礙都是漸進神經(jīng)結構的損傷。除此之外，還會引起多巴胺的神經(jīng)性變、信號傳導異常、氧化應激與激活細胞死亡程序等[9-12]。從錳離子會優(yōu)先集中到線粒體，，當線粒體中的錳離子過高時制和增加活性氧的產(chǎn)生，進而影響抗壞血酸和谷胱甘肽中，佛羅里達大學的科學家已經(jīng)報道了二價錳離子可以刺激放過氧化氫（H2O2），在一定程度上揭示了錳離子與活性1）[13]。

圖 1-4 Fluorescence emission spectrum of CdTe QDg Cui 等人發(fā)展了一種新型的通過調節(jié) pH 可以熒光探針[22]。文章中作者介紹了探針在緩沖液入銅離子后對 pH 不敏感。當 pH = 8.2 時，只有是當 pH = 11.0 時，二價錳離子對探針有明顯的大,檢測限為 10 nM（圖 1-5）。
【學位授予單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O657.3

【參考文獻】

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1 宋曉艷;王亮;張妍;竇京濤;;線粒體及其相關疾病[J];山西醫(yī)藥雜志;2009年05期

2 葉敏;張友玉;楊琴;張雨琴;譚平;姚守拙;;半胱胺修飾的CdS納米粒子熒光猝滅法測定錳離子[J];應用化學;2008年05期

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4 顏承農(nóng),上官云鳳,童金強,劉義,龐代文,潘祖亭,屈松生;雙嘧達莫與牛血清白蛋白結合熱力學特征的熒光光譜法研究[J];光譜學與光譜分析;2003年03期

本文編號：2531035