1、在細(xì)胞中，蛋白質(zhì)通過(guò)氨基酸側(cè)鏈與特定的金屬離子結(jié)合形成特有的結(jié)構(gòu)域(Motif)，這種結(jié)構(gòu)域在維持細(xì)胞正常的生物學(xué)功能中起著至關(guān)重要的作用。比如鋅指蛋白(Zinc finger)是蛋白中的組氨酸和半胱氨酸結(jié)合鋅離子形成的一個(gè)手指形折疊蛋白質(zhì),它與基因的轉(zhuǎn)錄和調(diào)控密切相關(guān)；EF手形(EF-hand)，一個(gè)螺旋-環(huán)-螺旋的結(jié)構(gòu)基序，由天冬氨酸和谷氨酸提供和鈣配位的螯合位點(diǎn)，它參與了細(xì)胞增殖、分化、凋亡等重要的生物學(xué)過(guò)程；金屬蛋白酶(Meta

2、lloproteins)的活性中心含有金屬離子，失去這些金屬離子的酶將失去催化活性；鐵離子和銅離子是光合作用和氧化磷酸化電子傳遞鏈的重要組成部分。這些重要的生物大分子結(jié)構(gòu)特征給我們提供了大量的化學(xué)信息，通過(guò)模仿天然蛋白與金屬離子結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行多肽熒光化學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)，是研究細(xì)胞中金屬離子重要作用的有效手段之一。
　　近幾年，多肽熒光化學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用得到了研究者的廣泛關(guān)注，國(guó)內(nèi)外多個(gè)課題組相繼報(bào)道了多種類型的多肽熒光化學(xué)傳感器。

3、相比于其他熒光傳感器，多肽熒光化學(xué)傳感器具有自身的優(yōu)勢(shì)：(1)固相多肽合成與側(cè)鏈修飾技術(shù)比較成熟，多肽熒光化學(xué)傳感器的靈敏度和選擇性可以通過(guò)改變肽骨架來(lái)優(yōu)化；(2)多肽熒光化學(xué)傳感器的水溶性、生物相容性和低毒性都優(yōu)于有機(jī)小分子傳感器，可以實(shí)現(xiàn)純水檢測(cè)和生物應(yīng)用；(3)多肽熒光化學(xué)傳感器的識(shí)別模式很容易通過(guò)不同的識(shí)別機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)，如光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移(PET)、熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)和螯合增強(qiáng)熒光(CHEF)等?；谶@些優(yōu)勢(shì)，我們?cè)O(shè)計(jì)合成

4、了一系列新穎的多肽熒光化學(xué)傳感器，并研究了其對(duì)生物小分子(Zn2+、Cd2+、Cu2+、S2-、H2S)的識(shí)別選擇性及其在細(xì)胞成像和斑馬魚成像中的應(yīng)用。
　　本文共分為七個(gè)部分。
　　第一章：簡(jiǎn)述了熒光化學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)原理和研究背景，并著重總結(jié)了多肽熒光化學(xué)傳感器的研究進(jìn)展。
　　第二章：基于Fmoc-Lys(Fmoc)-OH的骨架機(jī)構(gòu)，我們?cè)O(shè)計(jì)合成出一個(gè)新穎的多肽熒光化學(xué)傳感器L1，實(shí)現(xiàn)了純水體系中Zn2+、Cu2+

5、和S2-的熒光響應(yīng)，并成功在細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。
　　第三章：在L1的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變氨基酸，基于光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移機(jī)理，我們合成了在純水體系中識(shí)別Cd2+的多肽熒光化學(xué)傳感器L2，L2具有良好的細(xì)胞滲透性和低毒性，實(shí)現(xiàn)了HeLa細(xì)胞中Cd2+的檢測(cè)。
　　第四章：基于光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移機(jī)理，我們報(bào)道了一個(gè)四肽熒光化學(xué)傳感器L3，該傳感器在純水體系中實(shí)現(xiàn)了“Turn-On”型Zn2+檢測(cè)，進(jìn)一步，我們利用螯合劑EDTA置換出了L3-Zn

6、配合物體系中的Zn2+，實(shí)現(xiàn)了EDTA的檢測(cè)。L3能夠穿透HeLa細(xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)了HeLa活細(xì)胞內(nèi)的Zn2+和EDTA的成像檢測(cè)。
　　第五章：我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了一個(gè)多肽熒光化學(xué)傳感器L4，L4在純水體系和活細(xì)胞中可以利用不同激發(fā)實(shí)現(xiàn)Zn2+的檢測(cè)。在290 nm激發(fā)下，基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)(FRET)，熒光呈比率型增強(qiáng)模式；在330 nm激發(fā)下，基于熒光螯合增強(qiáng)效應(yīng)(CHEF)，熒光呈“Turn-On”型增強(qiáng)模式。
　　

7、第六章：我們成功地開(kāi)發(fā)出一種新穎的多功能四肽熒光傳感器L5，在純水體系中，隨著Cu2+和S2-的添加，L5呈現(xiàn)出“On-Off-On”型響應(yīng)模式。L5具有良好的細(xì)胞滲透性和低毒性，可在HeLa活細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)“On-Off-On”型連續(xù)性檢測(cè)。
　　第七章：在L5的基礎(chǔ)上，通過(guò)熒光團(tuán)的改變，我們報(bào)道了一個(gè)新穎的多肽熒光化學(xué)傳感器L6，基于Cu2+的淬滅傳感機(jī)制，L6提供和Cu2+配位的螯合位點(diǎn)而形成L6-Cu體系，從而實(shí)現(xiàn)熒光快速淬滅