摘 要：分子荧光探针具有灵敏、快速响应、高选择性等特点而用于实时检测活细胞中线粒体的pH值。本文采用含时密度泛函理论（TD-DFT）B3LYP方法在6-31G*基组水平下计算探针酸化前后的前线分子轨道、电子吸收光谱、荧光跃迁。计算结果表明，探针分子本身会发生光诱导电子转移（PET），荧光强度很弱，但当探针分子处于酸性条件时，探针1分子结合一个或多个氢质子，使得电子给体部分和电子受体部分的轨道能级发生改变，从而导致PET过程被阻断，荧光响应明显增强。理论计算结果与实验数据结果一致。93407

毕业论文关键词：荧光探针，光诱导电子转移，密度泛函理论，荧光开关

Abstract: We report here a mitochondria-targetable pH-sensitive probe that allows for a quantitative measurement of mitochondrial pH changes, as well as the real-time monitoring of pH-related physiological effects in live cells。 This system consists of a piperazine-linked naphthalimide as a fluorescence off−on signaling unit, a cationic triphenylphosphonium group for mitochondrial targeting, and a reactive benzyl chloride subunit for mitochondrial fixation。 It operates well in a mitochondrial environment within whole cells and displays a desirable off−onfluorescence response to mitochondrial acidification。 Moreover, this probe allows for the monitoring of impaired mitochondria undergoing mitophagic elimination as the result of nutrient starvation。 It thus allows for the monitoring of the organelle-specific dynamics associated with the conversion between physiological and pathological states。来自优O尔P论R文T网WWw.YoueRw.com 加QQ7520`18766

Keywords：mitochondria, probe, pH, photoinduced electron transfer, density functional theory, off−on fluorescence,

目   录

1  前言 4

2  研究体系和计算方法 4

3  结果与讨论 5

3。1前线轨道 5

3。2光诱导电子转移机理 6

3。3电子吸收光谱 8

3。4荧光计算 8

结 论 10

参考文献 11

致 谢 12

1  前言论文网

1987年诺贝尔化学奖授予了Pederson、Gram和Lenh，表彰他们在研究具有高选择性结构的特征体系领域所做的贡献，自此以后，分子识别问题和具有分子器件性质的荧光化学敏感器迅速发展起来。化学传感器是指能感受和记录规定的被测量的并且能按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置[1]它早已渗透到极其广泛的领域，可以毫不夸张地说，从茫茫太空，浩瀚的海洋，到各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。传感器包含很多类，主要有电感、光电、声波、水位、压力、电流、温度、pH等。其中，pH值作为一种重要的参数在化学、生物及医药工程等领域起着关键性地作用。因此pH传感器应运而生，并且在环境检测、生物检验、医药检验、食品监控以及文物鉴定等方面有着广泛地应用。[2]近年来，随着光学技术的发展，基于染料吸收和发射波长的pH传感器也受到了广泛地关注。然而，上述pH传感器通常在弱酸和弱碱范围有着很好的响应，强酸强碱条件下的pH测定仍然有着很大的限制，因此研究和开发强pH条件下的传感器有着极大地发展前景。

最常用于荧光免疫法中标记抗原或抗体，亦可用于表面活性剂胶束、双分子膜、蛋白质活性位点等微环境特性的探测。这通常要求探针的摩尔吸光系数大，荧光量子产率高，荧光发射波长处于长波且有较大的斯托克斯位移。在生物系统中，被线粒体靶向肽改性的荧光蛋白已经被成功地用来检测线粒体的pH值，但是也存在一些局限性，比如蛋白质表达错误、未能折叠成一个非荧光的状态。因此，促进了发展和研究小分子荧光探针的动力。