论文总字数：19028字

摘 要

基于聚集诱导型荧光探针在检测半胱氨酸中的独特优势，本实验以聚集诱导型化合物喹唑啉酮衍生物为荧光团，设计了一种用于检测半胱氨酸的聚集诱导型荧光探针Ⅰ，以2,4 -二羟基苯甲醛、2 -氨基苯甲酰胺和对甲苯磺酸为起始原料，在二氯二氰基苯醌的存在下，得到中间产物Ⅱ。中间产物Ⅱ在三乙胺的催化作用下，与丙烯酰氯反应，得到荧光探针Ⅰ。与其他检测半胱氨酸的单一位点荧光探针相比，探针Ⅰ具有两个丙烯酸酯反应位点，通过迈克尔加成反应，能精准识别半胱氨酸，而不受其他氨基酸的干扰。此外，该探针具有极高的灵敏度，检测限达到0.03 μmol/L，并具有较大的斯托克斯位移值（162 nm），可实现细胞内外半胱氨酸的准确快速检测。

关键词： 半胱氨酸 荧光探针 喹唑啉酮衍生物 细胞成像

Abstract

Type based on aggregation induced fluorescence probe in detecting cysteine unique advantages, this experiment is to gather the induction type compound ketone of quinazoline derivatives as the fluorophore,we design a gathered induction type fluorescent probes used for determination of cysteine Ⅰ,with 2, 4 - two regards formaldehyde,the 2 - amino benzamido and p-toluene sulfonic acid as starting material,in the presence of dichloro 2 cyano benzoquinone,get intermediate Ⅱ. Intermediate Ⅱ under the catalysis of triethylamine, compared to a single dot fluorescent probe ,probe Ⅰ has two acrylic ester reaction sites,by Michael addition reaction, can accurately identify the cysteine,without interference from other amino acids. In addition, the probe has a high sensitivity, with a detection limit of 0.03 centimol /L and a relatively large stokes displacement value (162nm), which can realize accurate and rapid detection of intracellular and intracellular cysteine.

Keywords: Cysteine; Fluorescent probe; Quinazolinone derivatives; Cell imaging

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 半胱氨酸的简介 1

1.1.1 半胱氨酸的结构 1

1.1.2 半胱氨酸的生理功能 1

1.2 检测半胱氨酸的方法 2

1.3 荧光分析法 2

1.4 荧光探针 3

1.4.1 荧光探针的组成部分 4

1.4.2 荧光探针的基本原理 4

1.4.3 荧光探针分类 5

1.4.4 聚集诱导荧光探针 6

1.5 本课题的意义 6

第二章 实验材料与方法 7

2.1 实验仪器与试剂 7

2.1.1 实验所使用仪器 7

2.1.2 实验所使用试剂 7

2.2 实验方法 8

2.2.1 荧光团喹唑啉酮的制备 8

2.2.2 荧光探针的制备 8

2.2.3 动力学试验 8

2.2.4 选择性试验 8

2.2.5 灵敏度实验 8

2.2.6 细胞成像实验 9

第三章 结果与讨论 10

3.1 结果 10

3.2 讨论 12

第四章 总结 20

参考文献 21

致 谢 24

文献综述

半胱氨酸的简介

半胱氨酸的结构

半胱氨酸（Cys）是一种具有还原性的天然氨基酸之一，也是生物体中常见的氨基酸，其化学名称为2-氨基-3-巯基丙酸（如图10），是不带电荷的极性的氨基酸，含有巯基，溶液中的半胱氨酸分子之间可以通过自发的氧化反应形成二硫键，在蛋白质分子中，两个半胱氨酸的巯基可以形成二硫键，有助于稳定蛋白质的三位结构；同时是人体中必需和生糖氨基酸，还可以从体内的蛋氨酸（甲硫氨酸）转化而来^[1]。

图 1 Cys、Hcy和GSH的化学结构

半胱氨酸的生理功能

在我们人体细胞中存在半胱氨酸，同型半胱氨酸和谷胱甘肽三种重要的氨基酸，它们在人体细胞抗氧系统中有着不可替代的作用，同时也在生命体系的生理活动中起着关键作用。可以从半胱氨酸和同型半胱氨酸的分子结构上发现它们只有一个亚甲基的差别，虽然结构相似，但是生物功能却完全不同^[2]。半胱氨酸是构成谷胱甘肽和蛋白质的氨基酸，还参与基因翻译后的修饰、生物催化等重要生理过程，在维持生物氧化还原稳态，蛋白质合成和翻译后控制中起着至关重要的作用，其异常水平与某些疾病密切相关，例如，半胱氨酸（Cys）的精确性牵涉到生长速度缓慢、肝损伤、脱发、肌肉和脂肪减少以及皮肤病变。同型半胱氨酸（Hcy）虽然在血清和细胞中是三种生物硫醇里含量最少的，但是其作用一点也不容忽视，它是多种遗传病的重要标志，同型半胱氨酸（Hcy）含量的增高则会引起老年痴呆症、动脉硬化、神经中枢缺陷和骨质疏松等疾病。谷胱甘肽（GSH）的作用是参与基因调节，与其氧化态维持着细胞内的氧化还原平衡有关，当它的含量异常时候会导致各种恶性肿瘤、器官衰竭^[28]。因此，我们通过定量、专一性检测这几种氨基酸在生物体内含量的变化，可以为体内某些疾病的诊断提供正确的依据。但是由于生理过程中硫醇的生物化学功能不同，我们很难同时区分这三种氨基酸，对此，如何很好的区分这几种氨基酸的课题研究引起人们的重视。

检测半胱氨酸的方法

目前国内外检测Cys、Hcy和GSH的方法有很多，主要有以下几种；

①高效液相色谱法（HPLC），其优点是具有灵敏度,选择性好，操作简单，但是其分析成本高，容易损失成本。

②紫外分光光度法（UV-vis），其优点是高灵敏度，操作简单，快速，缺点是准确度相对不高。

③电化学方法，其优点是灵敏度高，准确度高，自动化，其缺点是选择比较差。

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