论文总字数：18881字

摘 要

细胞内含巯基化合物种类很多，有半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)、二硫苏糖醇(DTT)、谷胱甘肽(GSH)等，分别参与着细胞的氧化还原反应的不同阶段。Cys 和 Hcy 浓度不正常会引起生物体机能的缺陷。这表现在许多综合征中，例如高半胱氨酸含量增加会容易引起血栓症、阿尔茨海默病、心血管疾病、皮肤病变和骨软弱症。在生物体中，这些物质含量较微，但却影响甚广。

本论文中主要使用了Aldol反应等有机合成机理合成探针。本探针对半胱氨酸在活细胞内的荧光成像具有重大的价值，为生物化学对半胱氨酸的研究有重大帮助。双光子荧光显微技术正好能帮助对细胞微量物质的检测，双光子荧光技术所具有的优势目前已经为探索细胞内的微量物质做了很大贡献，成为现在生物化学，生物医学的新一代细胞和组织荧光成像的佼佼者。

关键词：双光子荧光探针 半胱氨酸 双光子显微技术

Design and Synthesis of Two-photon Probe for Cysteine Sensing

Abstract

There are many kinds of thiol compounds in the cell, including cysteine (Cys), homocysteine (Hcy), dithiothreitol (DTT) and glutathione (GSH), which are involved in the oxidation of cells The different stages of the reduction reaction. Improper concentrations of Cys and Hcy can cause defects in organism skills, which are manifested in many syndromes such as increased homocysteine content that can easily cause thrombosis, Alzheimer's disease, cardiovascular disease, skin lesions and bone Weakness.

In modern biomedical and biochemical studies, the study of biological tissues and cells is becoming more and more thorough, but the molecular level of material research is still relatively blank. And two- photon fluorescence microscopy can help to fill this gap, the advantages of two- photon fluorescence technology has been to explore the intracellular trace material has made a great contribution to become biochemistry, biomedical new generation of cells and Tissue fluorescence imaging of the leader. In order to promote the advancement of biomedicine and biochemistry, we must keep the development of two- photon fluorescent probe to keep pace with the two- photon fluorescent probe, and summarize and analyze the advantages and disadvantages of each probe, The study of fluorescent probes contributes.

Keyword： Two-photon fluorescent probe；Cysteine；Two-photon microscopy

目录

摘要 II

Design and Synthesis of Two-photon Probe for Cysteine Sensing III

Abstract III

目录 IV

第一章 前言 1

1.1 选题背景 1

1.2 半胱氨酸检测技术的发展历程 1

1.2.1 传统的半胱氨酸检测方法 1

1.2.2 双光子荧光显微成像 2

1.3 各种不同反应机理的半胱氨酸荧光分子探针 3

1.3.1 基于裂解反应机理 3

1.3.2 基于加成反应机理 4

1.3.3 基于醛基环化反应机理 4

1.4 双光子荧光探针的种类 4

1.4.1 阳离子双光子荧光探针 4

1.4.2 阴离子双光子荧光探针 5

1.4.3 pH双光子荧光探针 5

1.4.4 核酸双光子荧光探针 5

1.4.5 双光子脂质笩荧光探针 5

1.5 生物分子双光子荧光探针的研究意义 6

第二章 设计思路 7

2.1 半胱氨酸双光子荧光探针的设计基础 7

2.2 对本课题的半胱氨酸双光子荧光探针的分析 8

2.3实验使用药品和仪器 9

2.4实验方法 10

第三章 结果与讨论 14

3.1 产物分析 14

3.1.1 2- 羟基- 4,6- 二甲基嘧啶 14

3.1.2 探针荧光团 14

3.1.3 探针分子 14

3.2 反应产率的影响因素 15

3.2.1 对第一步反应研究 15

3.2.2 对第二步反应研究 15

3.2.3 对第三步反应研究 16

第四章 结论与展望 18

4.1 论文总结 18

4.2 展望 18

附录 19

参考文献 23

致谢 25

第一章 前言

1.1 选题背景

生物体内含巯基化合物种类较多,有半胱氨酸（Cys）、同型半胱氨酸（Hcy）、二硫苏糖醇（DTT）、谷胱甘肽（GSH）等^[1]，分别参与着细胞的氧化还原的不同阶段。其中 Cys 和 Hcy的浓度不正常会引起生物体机能的缺陷。这表现在许多综合征中，例如高半胱氨酸含量增加会容易引起血栓症、阿尔茨海默病、心血管疾病、皮肤病变和骨软弱症^[2]。

最近，为了对细胞进行高敏感度的、高度的空间分析，在对生物细胞荧光成像的探针的开发付出了很多努力。为了对活性细胞中的半胱氨酸的分布进行成像，一些合适的荧光化学计量仪用于 Cys /Hcy。例如，基于硫醇的亲核加成，环化与醛或硫醇裂解等机理的探针对于巯基生物分子的检测是显着的。

近年来，医学，生物学的发展逐渐转向分子层次，相应的对应生物医学，生物化学发展所需的生物分子检测，荧光探针是最好的生物活性物质分析工具。双光子荧光探针技术的逐渐发展，使生物微量物质检测有所进步。比如，通过对钠离子的特异性识别和标记，探针发出荧光，就可以通过双光子荧光显微镜观察到神经元的大致结构，三维成像^[3]。还比如生物体内神秘的遗传物质载体DNA和RNA，DNA的双螺旋结构通过双光子探针的标记识别，同样能清晰的观察到荧光成像，对生物医学的研究有很大的帮助^[4]。

1.2 半胱氨酸检测技术的发展历程

1.2.1 传统的半胱氨酸检测方法

同位素法：就是利用同位素具有不同的质谱和放射性转变可以被识别到，用具有同位素¹⁴C的腺苷去标记半胱氨酸，再利用能检测同位素的方法来间接测定半胱氨酸的浓度。腺苷与半胱氨酸分子反应灵敏，识别度高。但由于同位素法操作繁琐，而且有很强的放射性，所以不能广泛推广^[5]。

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