新型荧光试剂2，5-二-[2-（4-羟基—苯基）-乙烯基]吡嗪及其衍生物用于生物大分子识别

论文摘要

蛋白质和核酸是生命科学与生物化学中两类最重要的生物大分子。蛋白质担负着各种生理功能,是生物性状的直接表达者,而核酸是揭示生命遗传与变异的主要物质。因此,深入研究小分子与蛋白质和核酸的作用机理,从分子水平上阐明生命现象的本质具有重要的意义。以荧光作为输出信号的分子识别具有高灵敏度、高选择性和快速简便等优点,近年来得到了极大的重视与快速的发展,被广泛应用于生物大分识别的研究。本文分五个部分介绍荧光受体用于生物大分子的识别,阐述本论文所建立的荧光识别传感体系及相关的理论模式。第一章文献综述,简单阐述四种主要的荧光识别原理,总结了国内外近年来在生物分子识别方面的研究进展。根据双光子分子具有激发波长和发射波长长的优点,设计合成2,5-二-[2-（4-羟基-苯基）-乙烯基]吡嗪及其衍生物,具有双光子吸收结构特征的分子,以双（2-吡啶甲基）氨（DPA）为识别基团,利用PET电子转移实现对生物大分子的识别。第二章采用紫外可见分光光度法及荧光光度法研究了2,5-二-[2-（4-羟基-苯基）-乙烯基]吡嗪（DHPEP）与血清白蛋白的相互作用,并探讨其作用机理。主体分子与白蛋白之间发生了非辐射共振能量转移,白蛋白的荧光猝灭,主体荧光显著增强。并采用同步荧光技术考察主体对血清白蛋白构象的影响。研究结果表明,主体DHPEP在白蛋白体系中荧光显著增强,主要源于主体分子中的羟基通过氢键作用与白蛋白结合。第三章采用紫外可见分光光度法及荧光光度法研究的新型荧光探针2,5-二-[2-（3,5-二（2-吡啶基甲基）氨基-4-羟基-苯基）乙烯基]吡嗪（DHPEPDPA）的光谱性质,在pH 7.4 Tris-HCl的缓冲溶液中其激发波长与发射波长分别为435 nm和580 nm,是理想的生物体系荧光探针,并探讨其作用机理。主体分子与白蛋白之间发生了非辐射共振能量转移,白蛋白的荧光猝灭,主体荧光显著增强。并采用同步荧光技术考察主体对血清白蛋白构象的影响。研究结果表明;主体DHPEPDPA与白蛋白的作用位点与主体DHPEP的不同,可能发生在双（2-吡啶甲基）氨（DPA）这个识别基团上。第四章采用紫外可见分光光度法及荧光法研究了新型蛋白质荧光探针2,5-二-[2-（3,5-二（2-吡啶基甲基）氨基-4-羟基-苯基）乙烯基]吡嗪锌配合物（DHPEPDPA-Zn）,激发波长和发射波长分别为435 nm和580 nm,位于可见光区,主体DHPEPDPA和主体DHPEPDPA-Zn都是比较理想的荧光探针,但是主体DHPEPDPA-Zn在激发光的照射下能够发射强绿光,可实现“裸眼”检测。从猝灭常数、结合常数、能量转移、分子间作用距离等参数可以说明主体DHPEPDPA-Zn与白蛋白有更强的作用,灵敏度更高。同步荧光揭示了主体DHPEPDPA-Zn与蛋白质作用时蛋白质的二级构象发生了变化。第五章采用荧光光谱法和紫外可见分光光度法研究了新型荧光探针2,5-二-[2-（3,5-二（2-吡啶基甲基）氨基-4-羟基-苯基）乙烯基]吡嗪锌配合物与DNA的相互作用。在pH 7.4 Tris-HCl缓冲溶液中,研究了主休DHPEPDPA-Zn与DNA,热变性DNA,RNA的荧光光谱,实验结果表明,主体DHPEPDPA-Zn主要是通过插入作用进入到DNA碱基对中,疏水环境的增加使体系荧光强度显著增强,而最大发射峰发生明显蓝移;主体DHPEPDPA-Zn还通过静电作用键合到磷酸骨架上。主体DHPEPDPA-Zn有较高的灵敏度可用以DNA的检测,检测限达1.93×10-8mol·L-1;主体DHPEPDPA-Zn与DNA在激发光照射下发出一种绿色的荧光,可实现对DNA的“裸眼”检测,一种理想的荧光探针。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 生物分子识别与荧光传感器研究进展
• 1.1 引言
• 1.2 荧光传感识别机理
• 1.2.1 光诱导电子转移
• 1.2.2 分子内电荷转移
• 1.2.3 激基缔合物
• 1.2.4 荧光共振能量转移
• 1.3 蛋白质和核酸的研究意义
• 1.4 荧光传感识别体系
• 1.4.1 荧光素类荧光传感器
• 1.4.2 罗丹明类荧光传感器
• 1.4.3 芘类荧光传感器
• 1.4.4 香豆素类荧光传感器
• 1.4.5 二甲氨基苯甲酰类荧光传感器
• 1.4.6 其它荧光传感器
• 1.5 论文设想
• 参考文献
• 第2章 荧光光谱法研究2,5-二-[2-（4-羟基-苯基）乙烯基]吡嗪与白蛋白的相互作用
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 主体DHPEP在不同有机溶剂中的光谱性质
• 2.3.2 缓冲溶液用量及反应时间的影响
• 2.3.3 蛋白质对主体DHPEP的荧光光谱的影响
• 2.3.4 主体DHPEP对BSA和HSA荧光光谱的猝灭
• 2.3.5 DHPEP与白蛋白分子的结合常数（Kb）及结合位点数（n）算
• 2.3.6 主体DHPEP与BSA（HSA）间的能量转移
• 2.3.7 主体DHPEP对BSA、HSA构象的影
• 2.3.8 工作曲线、灵敏度及检测限
• 2.3.9 共存离子的影响
• 2.3.10 偏振荧光实验
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第3章 2,5-二-[2-（3,5-二（2-吡啶基甲基）氨基-4-羟基-苯基）乙烯基]吡嗪与白蛋白相互作用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 主体DHPEPDPA与BSA作用的紫外吸收光谱
• 3.3.2 主体DHPEPDPA在不同有机溶剂中的光谱性质
• 3.3.3 蛋白质对主体DHPEPDPA的荧光增敏作用
• 3.3.4 主体DHPEPDPA对BSA（HSA）的荧光猝灭作用
• 3.3.5 结合常数Kb与结合数n
• 3.3.6 主体DHPEPDPA与HSA（BSA）间的能量转移
• 3.3.7 主体DHPEPDPA对HSA（BSA）构象的影响
• 3.3.8 偏振荧光实验
• 3.3.9 共存离子的影响
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第4章 2,5-二-[2-（3,5-二（2-吡啶基甲基）氨基-4-羟基-苯基）乙烯基]吡嗪锌配合物与白蛋白相互作用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要试剂
• 4.2.2 主要仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 主体DHPEPDPA-Zn与BSA作用的紫外吸收光谱
• 4.3.2 蛋白质对主体DHPEPDPA-Zn的荧光增敏作用
• 4.3.3 共存离子的影响
• 4.3.4 荧光猝灭机理
• 4.3.5 结合常数Kb与结合数n
• 4.3.6 主体DHPEPDPA-Zn与HSA（BSA）间的能量转移
• 4.3.7 主体DHPEPDPA-Zn对HSA（BSA）构象的影响
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第5章 2,5-二-[2-（3,5-二（2-吡啶基甲基）氨基-4-羟基-苯基）乙烯基]吡嗪锌配合物一种新型的DNA荧光探针
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 主要试剂
• 5.2.2 主要仪器
• 5.2.3 实验方法
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 DNA对DHPEPDPA-Zn荧光强度的影响
• 5.3.2 DNA对DHPEPDPA-Zn吸收光谱的影响
• 5.3.3 主体DHPEPDPA-Zn与EB-DNA体系的竞争结合作用
• 5.3.4 主体DHPEPDPA-Zn与DNA荧光偏振实验
• 5.3.5 离子强度对主体DHPEPDPA-Zn与DNA作用荧光强度的影响
• 5.3.6 金属配合物DHPEPDPA-Zn对EB-DNA体系的影响
• 5.3.7 主体DHPEPDPA-Zn对RNA和热变性DNA的作用
• 5.3.8 ATP,PPi对主体DHPEPDPA-Zn荧光光谱的影响
• 5.3.9 分析应用
• 5.4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果