基于环糊精-柱芳烃杂化分子的人工离子通道的构筑及功能研究

论文摘要

在生物体细胞中,存在着一个协同良好、分工明细、数量庞大的跨膜输送体系,细胞维持生物环境内外渗透压的稳定、各种生理活动代谢产物的排出和营养物质的获取,都需要该体系的转运来实现。在这类输送体系中,具有跨膜输送功能的膜蛋白占有主导地位。其中水,氨基酸、阴阳离子以及糖类等生物活性物质都是依靠这类膜蛋白跨膜转运的。钾离子通道蛋白在这些膜蛋白中主要负责转运钾离子,通过改变细胞内外钾离子的浓度可以实现信号传导,为了研究跨膜输送钾离子的机制,科研工作者们以天然的钾离子通道为模型构建了多种多样的人工跨膜输送体系。虽然这些研究已经取得了很大的进步,但是构筑具有更高的选择性和输送效率的人工钾离子通道仍然是该领域研究的热点。本论文的工作主要包括以下两个部分:第一部分工作中,我们以双炔基柱[5]芳烃为骨架,通过click反应将其与单-6-叠氮-6-脱氧-α-环糊精连接起来,从而形成中间疏水,两边亲水的单分子管状结构。通过基于囊泡的荧光实验,我们发现在柱芳烃两端引入α-CD结构单元之后,目标分子表现出较好的嵌膜能力以及离子转运活性,随后我们通过改变柱芳烃与环糊精之间的linker长度,来探讨不同长度的通道分子对嵌膜能力和跨膜输送效率以及离子选择性的影响。实验证明此类环糊精-柱芳烃杂化分子可以高效嵌入脂双层中形成人工离子通道,并且该人工通道在跨膜输送过程中表现出较高的K+/Na+的选择性。第二部分工作中,我们以柱[5]芳烃为骨架,利用click反应在其两端分别引入了β-CD和γ-CD结构单元,构筑了一类基于环糊精-柱芳烃杂化分子的单分子管。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
•   1.1 生物膜与膜蛋白
•     1.1.1 生物膜
•     1.1.2 膜蛋白
•   1.2 钾离子通道蛋白
•   1.3 人工钾离子通道
•     1.3.1 基于冠醚的人工钾离子通道
•     1.3.2 基于间苯二酚[4]芳烃的人工钾离子通道
•     1.3.3 其他几类人工钾离子通道
•   1.4 基于柱[5]芳烃和环糊精的离子通道
•     1.4.1 柱[5]芳烃的结构性质
•     1.4.2 基于柱[5]芳烃的离子通道
•     1.4.3 环糊精的结构性质
•     1.4.4 基于环糊精的离子通道
•   1.5 人工离子通道的表征方法
•     1.5.1 膜片钳实验
•     1.5.2 基于囊泡的荧光实验
•   1.6 课题设计与主要内容
• 第二章 基于α环糊精-柱芳烃杂化分子的人工离子通道的构筑及性质研究
•   2.1 引言
•   2.2 目标分子的设计与合成:
•   2.3 目标分子的结构研究
•   2.4 目标分子的输送性质研究
•     2.4.1 目标分子的嵌膜能力研究
•     2.4.2 目标分子对碱金属离子的跨膜输送活性研究
•     2.4.3 目标分子的输送机制研究
•   2.5 实验部分
•     2.5.1 实验仪器与材料
•     2.5.2 目标分子的合成
•     2.5.3 用HPTS进行的质子输送实验
•     2.5.4 用LG进行的阳离子输送实验
•     2.5.5 膜片钳实验
•     2.5.6 用HPTS进行的阳离子输送实验
•     2.5.7 用番红O进行的膜电势实验
•   2.6 本章小结
• 第三章 基于β、γ环糊精-柱芳烃杂化分子的人工离子通道的设计与合成
•   3.1 引言
•   3.2 实验部分
•     3.2.1 实验仪器与材料
•     3.2.2 目标分子的设计与合成
•   3.3 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 附图
• 致谢
• 攻读学位期间发表的科研成果目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孙永慧

导师: 辛鹏洋,刘初锋

关键词: 人工离子通道,自组装,跨膜输送,环糊精,柱芳烃

来源: 河南师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 河南师范大学

分类号: Q25

DOI: 10.27118/d.cnki.ghesu.2019.000085

总页数: 82

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