熒光標(biāo)記技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對細(xì)胞、組織及活體的動態(tài)可視化研究,為現(xiàn)代生物學(xué)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)等生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展起到了極大的推進(jìn)作用。熒光蛋白（FP）作為標(biāo)記技術(shù)的核心,需具備優(yōu)良的光譜特性以及廣闊的應(yīng)用范圍。近年來,基于線性四吡咯結(jié)構(gòu)的膽色素?zé)晒獾鞍壮蔀榱四壳盁晒鈽?biāo)記技術(shù)大力發(fā)展的新方向。一方面,由于這類熒光蛋白的發(fā)色團(tuán)膽紅素（BR）或膽綠素（BV）屬于細(xì)胞內(nèi)源性產(chǎn)物,所以它們在動物細(xì)胞內(nèi)表達(dá)和成像時(shí)具有不依賴氧氣、不產(chǎn)生過氧化氫、成熟周期短等優(yōu)點(diǎn);另一方面,基于膽綠素的熒光蛋白的熒光發(fā)射處于具有低背景干擾的近紅外光學(xué)成像窗（650-900 nm）,非常適用于活體組織的深度成像。但由于膽色素?zé)晒獾鞍椎陌l(fā)展處于起步階段,人們對此類熒光蛋白有關(guān)光物理性質(zhì)的認(rèn)知和研究還遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)GFP。為了更好地理解膽色素?zé)晒獾鞍椎陌l(fā)光機(jī)理并促進(jìn)此類熒光蛋白的發(fā)展,論文采用了多種穩(wěn)態(tài)光譜技術(shù)和超快時(shí)間分辨光譜技術(shù),研究了三種不同來源的膽色素?zé)晒獾鞍椎姆肿訖C(jī)理和激發(fā)態(tài)動力學(xué),揭示了它們的時(shí)間分辨光譜特性以及得到了影響其熒光量子產(chǎn)率的重要因素。論文的研究結(jié)果為后續(xù)更好地發(fā)展光譜性質(zhì)更加優(yōu)異的膽色素?zé)晒獾鞍滓约伴_發(fā)各種功能性的... 

【文章頁數(shù)】：257 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
        1.1.1 膽色素及目前發(fā)展的膽色素?zé)晒獾鞍?br>        1.1.2 人體內(nèi)的膽色素
    1.2 目前研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    1.4 論文安排
第二章 理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 理論基礎(chǔ)及基本原理
        2.1.1 吸收和熒光
        2.1.2 時(shí)間分辨光譜
        2.1.3 化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)
        2.1.4 速率常數(shù)以及Stickler-Berg方程
    2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及測量方法
        2.2.1 紫外可見分光光度計(jì)
        2.2.2 穩(wěn)態(tài)熒光光譜儀
        2.2.3 皮秒時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)
        2.2.4 飛秒熒光上轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
        2.2.5 飛秒瞬態(tài)吸收光譜儀
    2.3 數(shù)據(jù)分析方法
        2.3.1 熒光量子產(chǎn)率計(jì)算
        2.3.2 反應(yīng)模型以及動力學(xué)方程
        2.3.3 時(shí)間分辨熒光壽命擬合及DAS
        2.3.4 瞬態(tài)吸收全局?jǐn)M合以及數(shù)據(jù)分析方法
    2.4 樣品準(zhǔn)備
        2.4.1 樣品和試劑
        2.4.2 氘代膽紅素的制備
        2.4.3 熒光蛋白的準(zhǔn)備
第三章 膽紅素在溶液中的激發(fā)態(tài)動力學(xué)
    3.1 膽紅素在各種溶劑中的性質(zhì)及穩(wěn)態(tài)光譜
        3.1.1 膽紅素在溶劑中的溶解性
        3.1.2 膽紅素在各溶液中的穩(wěn)態(tài)光譜
        3.1.3 膽紅素在堿性水溶液中的二聚
        3.1.4 膽紅素在堿性水溶液中的不穩(wěn)定性
        3.1.5 膽紅素在有機(jī)溶劑中的光氧化
    3.2 膽紅素在各溶劑中的超快激發(fā)態(tài)動力學(xué)
        3.2.1 膽紅素在各溶劑中的飛秒瞬態(tài)吸收光譜
        3.2.2 膽紅素在各溶劑中的全局?jǐn)M合
    3.3 膽紅素的TD-DFT理論計(jì)算
        3.3.1 膽紅素在三種情況下的分子結(jié)構(gòu)
        3.3.2 膽紅素在不同構(gòu)型下的分子前線軌道
    3.4 膽紅素在激發(fā)態(tài)的扭轉(zhuǎn)
        3.4.1 膽紅素在堿性水溶液和甘油混合溶劑中的性質(zhì)
        3.4.2 膽紅素在DMSO和甘油混合溶劑中的性質(zhì)
    3.5 膽紅素在激發(fā)態(tài)的質(zhì)子轉(zhuǎn)移
        3.5.1 氘代膽紅素在各溶劑中的穩(wěn)態(tài)吸收
        3.5.2 氘代膽紅素在各溶劑中的瞬態(tài)吸收光譜
    3.6 膽紅素在溶劑中的動力學(xué)模型
    3.7 本章小結(jié)
第四章 膽紅素與物質(zhì)的相互作用
    4.1 膽紅素與環(huán)糊精的相互作用
        4.1.1 環(huán)糊精對膽紅素光譜性質(zhì)的影響
        4.1.2 分析與小結(jié)
    4.2 膽紅素與奎寧的相互作用
        4.2.1 膽紅素與奎寧在不同有機(jī)溶劑中相互作用的強(qiáng)度
        4.2.2 奎寧對膽紅素光譜性質(zhì)的影響
        4.2.3 奎寧對膽紅素激發(fā)態(tài)動力學(xué)的影響
        4.2.4 分析與小結(jié)
    4.3 膽紅素與人血清蛋白的相互作用
        4.3.1 膽紅素在人血清蛋白中的基本特性
        4.3.2 膽紅素在人血清蛋白中的時(shí)間分辨光譜
        4.3.3 人血清蛋白和Z,E-膽紅素復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)
        4.3.4 分析與小結(jié)
    4.4 膽紅素與金屬離子的相互作用
        4.4.1 膽紅素與各種金屬離子的結(jié)合情況
        4.4.2 膽紅素與鋅離子混合物的光譜特性
        4.4.3 膽紅素與鋅離子的結(jié)合方式
        4.4.4 膽紅素與鋅離子的應(yīng)用性分析
        4.4.5 分析與小結(jié)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 膽紅素在綠色熒光蛋白Una G中的激發(fā)態(tài)動力學(xué)
    5.1 野生型UnaG(wt-UnaG)的動力學(xué)和分子機(jī)理
        5.1.1 wt-UnaG的穩(wěn)態(tài)光譜
        5.1.2 wt-UnaG的時(shí)間分辨光譜
        5.1.3 wt-UnaG中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移過程
        5.1.4 wt-UnaG的激發(fā)態(tài)動力學(xué)模型
        5.1.5 wt-UnaG的晶體結(jié)構(gòu)及分子機(jī)理
    5.2 直接作用位點(diǎn)突變的UnaG-N57A突變體的動力學(xué)和分子機(jī)理
        5.2.1 UnaG-N57A突變體的穩(wěn)態(tài)光譜
        5.2.2 UnaG-N57A突變體的時(shí)間分辨光譜
        5.2.3 UnaG-N57A突變體的質(zhì)子轉(zhuǎn)移過程
        5.2.4 UnaG-N57A突變體的激發(fā)態(tài)動力學(xué)模型
        5.2.5 UnaG-N57A突變體的晶體結(jié)構(gòu)及分子機(jī)理
    5.3 非直接作用位點(diǎn)突變的UnaG突變體的光物理性質(zhì)
        5.3.1 UnaG-V2L突變體的光學(xué)性質(zhì)
        5.3.2 UnaG-E95D突變體的光學(xué)性質(zhì)
        5.3.3 結(jié)果與討論
    5.4 本章小結(jié)
第六章 膽綠素在兩種近紅外熒光蛋白中的激發(fā)態(tài)動力學(xué)
    6.1 來自細(xì)菌光敏色素的近紅外熒光蛋白miRFP670 的激發(fā)態(tài)動力學(xué)
        6.1.1 miRFP670 的穩(wěn)態(tài)光學(xué)性質(zhì)
        6.1.2 miRFP670 的時(shí)間分辨光譜
        6.1.3 miRFP670 的質(zhì)子轉(zhuǎn)移
        6.1.4 miRFP670 的激發(fā)態(tài)動力學(xué)模型
        6.1.5 miRFP670 的晶體結(jié)構(gòu)
    6.2 來自藍(lán)藻別藻藍(lán)蛋白的近紅外熒光蛋白smURFP的激發(fā)態(tài)動力學(xué)
        6.2.1 smURFP的穩(wěn)態(tài)光學(xué)性質(zhì)
        6.2.2 smURFP的時(shí)間分辨光譜
        6.2.3 smURFP的質(zhì)子轉(zhuǎn)移
        6.2.4 smURFP質(zhì)子態(tài)的均一性
        6.2.5 smURFP的激發(fā)態(tài)動力學(xué)模型
        6.2.6 smURFP-Y56R的晶體結(jié)構(gòu)
    6.3 不同近紅外熒光蛋白的對比
        6.3.1 熒光蛋白的輻射躍遷速率與非輻射躍遷速率
        6.3.2 熒光蛋白中膽綠素的結(jié)構(gòu)
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
在學(xué)期間所取得的科研成果
后記


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]紅移藻膽蛋白和光敏色素的研究及分子進(jìn)化[D]. 繆丹.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017



本文編號：3682978