表面增强拉曼光谱技术在细胞器靶向检测与治疗中的应用
发布时间：2022-02-14 20:42
细胞是组成生命体结构和功能的基本单元,是除病毒之外所有生物的基本组成。在真核细胞中,亚细胞结构如细胞质、细胞膜、细胞核、线粒体、溶酶体、内质网和高尔基体等都是必不可少的功能单元。在调节细胞分化、生长、凋亡和细胞内运输中扮演着重要角色。正是由于细胞器在细胞生命活动中具有重要作用,其结构和功能的紊乱将导致各种疾病,如癌症、溶酶体贮积病及各种神经退行性疾病等。因此,对细胞器结构、功能以及微环境进行检测对深入理解其在生命活动中的作用以及对疾病的诊断与治疗十分重要。表面增强拉曼光谱（surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS）是一种可获得物质的分子结构信息并且具有超高检测灵敏度的光谱技术。由于SERS技术具有谱峰窄、光稳定性好、可实现多组分检测、对生物体系损伤较小等优势,已被广泛应用于生物体系的检测与治疗研究中。虽然SERS检测技术已初步用于细胞器相关检测与治疗研究中,但还面临着一些问题。例如,由于缺少有效的细胞器检测手段,研究对象比较局限,大部分是以细胞核研究为主,而且检测准确性有待验证。并且,对细胞器微环境的研究比较匮乏,有待进一步发展。除此之外,以细胞...
【文章来源】：吉林大学吉林省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
细胞核结构[4]
第一章绪论3图1.2线粒体结构（a）与功能（b）[8]。和“颗粒（chondros）”组成“mitochondrion”来命名这种结构，创造了线粒体一词。到20世纪10年代，Kingbury提出线粒体参与细胞呼吸作用后，线粒体的功能才被提出[7]。线粒体是大多数细胞中存在的具有两层膜结构的细胞器，其形状呈棒状或球状，直径大约在0.5-10μm左右。如图1.2（a）所示，线粒体主要是由线粒体外膜、膜间隙、内膜、嵴和线粒体基质等结构组成。其中，线粒体外膜主要参与一些生化反应过程，例如脂肪酸链延伸、肾上腺素氧化以及色氨酸生物降解等（如图1.2（b））。除此之外，它也能初步分解那些将在线粒体中进行氧化反应的物质。线粒体外膜和内膜之间的间隙就是线粒体膜间隙，厚度约为6-8nm，里边充斥着众多生化反应底物、可溶性酶以及辅助因子等。线粒体内膜是位于线粒体外膜内部的单层膜，包含了150多种蛋白质，约占线粒体蛋白总种类的五分之一。这些蛋白主要承担运输一些氨基酸等的中间产物、蛋白质等任务；参与氧化磷酸化中的氧化还原反应以及ATP的合成；除此之外，线粒体的分裂与融合也由其控制。线粒体基质是由线粒体内膜包裹的线粒体内部空间，含有多种生化反应的酶等蛋白质。线粒体内膜向线粒体基质褶皱形成的一种结构就是嵴，含有用于ATP合成的ATP合成酶。另外，线粒体还可以储存钙离子，是生物体氧化代谢的场所。除了上述基本功能外，线粒体还参与了许多其他生理过程，例如调控细胞增殖、细胞代谢、细胞凋亡、合成胆固醇等[8,9]。1.1.1.3溶酶体溶酶体是由ChristiandeDuve于1955年首次发现的。当时，他在经过离心制备的大鼠肝细胞组分中观察到该组分包含多重活性的多种酶，例如酸性磷酸酶。而且，经过冷冻储存之后其活性会降低。然而，他们将肝细胞组分冷藏
吉林大学博士学位论文4时间并进行进一步分析后，发现酸性磷酸酶活性不但没有降低，反而有所增加。这些结果表明酸性磷酸酶应该包含在一种膜结构中，该膜结构导致了以上反常的结果。这种膜结构被认为是一种新型的细胞器，即溶酶体。通过优化离心条件，deDuve随后还从细胞碎片中提取出了溶酶体[10]。此后不久，AlexNovikoff用酸性磷酸酶作为标记物，获得了富含溶酶体的第一张电子显微照片。图1.3溶酶体的结构和功能[11]。如图1.3所示，溶酶体是单层膜包被的具有多种形状（多为球状）的囊泡结构。根据内涵物和形成的阶段不同，可以分为初级溶酶体和次级溶酶体。初级溶酶体是指具有均匀基质的颗粒状的溶酶体；而次级溶酶体则是具有复杂的髓磷脂样结构的液泡状溶酶体。其直径在50nm-1μm之间[11]。最外层膜是一层糖基化膜，厚度约为6-10nm，含有很多磷脂成分。与细胞质膜组成十分类似，其中含有100多种膜蛋白[12]。由于溶酶体膜上存在质子泵，可以借助ATP水解产生的能量将细胞浆里的Ｈ＋转运入溶酶体，因此，导致溶酶体内部pH值比细胞质中低两个单位，约为4.5-5.0[13]。溶酶体内含有包括蛋白酶、核酸酶、磷酸酶、等在内的60余种酸性水解酶，这些酶能够消化很多内源性或外源性大分子，赋予了溶酶体消化功能，使其成为细胞内的消化器官，也是物质新陈代谢的场所。除此之外，溶酶体还参与了许多重要的生理过程，例如胆固醇稳态的维持、细胞质膜修复、病原体防御、调节细胞分泌过程、控制细胞死亡和信号传导[13]。而且，
【参考文献】：
期刊论文
[1]Precise nanomedicine for intelligent therapy of cancer[J]. Huabing Chen,Zhanjun Gu,Hongwei An,Chunying Chen,Jie Chen,Ran Cui,Siqin Chen,Weihai Chen,Xuesi Chen,Xiaoyuan Chen,Zhuo Chen,Baoquan Ding,Qian Dong,Qin Fan,Ting Fu,Dayong Hou,Qiao Jiang,Hengte Ke,Xiqun Jiang,Gang Liu,Suping Li,Tianyu Li,Zhuang Liu,Guangjun Nie,Muhammad Ovais,Daiwen Pang,Nasha Qiu,Youqing Shen,Huayu Tian,Chao Wang,Hao Wang,Ziqi Wang,Huaping Xu,Jiang-Fei Xu,Xiangliang Yang,Shuang Zhu,Xianchuang Zheng,Xianzheng Zhang,Yanbing Zhao,Weihong Tan,Xi Zhang,Yuliang Zhao. Science China（Chemistry）. 2018(12)
本文编号：3625239
【文章来源】：吉林大学吉林省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
细胞核结构[4]
第一章绪论3图1.2线粒体结构（a）与功能（b）[8]。和“颗粒（chondros）”组成“mitochondrion”来命名这种结构，创造了线粒体一词。到20世纪10年代，Kingbury提出线粒体参与细胞呼吸作用后，线粒体的功能才被提出[7]。线粒体是大多数细胞中存在的具有两层膜结构的细胞器，其形状呈棒状或球状，直径大约在0.5-10μm左右。如图1.2（a）所示，线粒体主要是由线粒体外膜、膜间隙、内膜、嵴和线粒体基质等结构组成。其中，线粒体外膜主要参与一些生化反应过程，例如脂肪酸链延伸、肾上腺素氧化以及色氨酸生物降解等（如图1.2（b））。除此之外，它也能初步分解那些将在线粒体中进行氧化反应的物质。线粒体外膜和内膜之间的间隙就是线粒体膜间隙，厚度约为6-8nm，里边充斥着众多生化反应底物、可溶性酶以及辅助因子等。线粒体内膜是位于线粒体外膜内部的单层膜，包含了150多种蛋白质，约占线粒体蛋白总种类的五分之一。这些蛋白主要承担运输一些氨基酸等的中间产物、蛋白质等任务；参与氧化磷酸化中的氧化还原反应以及ATP的合成；除此之外，线粒体的分裂与融合也由其控制。线粒体基质是由线粒体内膜包裹的线粒体内部空间，含有多种生化反应的酶等蛋白质。线粒体内膜向线粒体基质褶皱形成的一种结构就是嵴，含有用于ATP合成的ATP合成酶。另外，线粒体还可以储存钙离子，是生物体氧化代谢的场所。除了上述基本功能外，线粒体还参与了许多其他生理过程，例如调控细胞增殖、细胞代谢、细胞凋亡、合成胆固醇等[8,9]。1.1.1.3溶酶体溶酶体是由ChristiandeDuve于1955年首次发现的。当时，他在经过离心制备的大鼠肝细胞组分中观察到该组分包含多重活性的多种酶，例如酸性磷酸酶。而且，经过冷冻储存之后其活性会降低。然而，他们将肝细胞组分冷藏
吉林大学博士学位论文4时间并进行进一步分析后，发现酸性磷酸酶活性不但没有降低，反而有所增加。这些结果表明酸性磷酸酶应该包含在一种膜结构中，该膜结构导致了以上反常的结果。这种膜结构被认为是一种新型的细胞器，即溶酶体。通过优化离心条件，deDuve随后还从细胞碎片中提取出了溶酶体[10]。此后不久，AlexNovikoff用酸性磷酸酶作为标记物，获得了富含溶酶体的第一张电子显微照片。图1.3溶酶体的结构和功能[11]。如图1.3所示，溶酶体是单层膜包被的具有多种形状（多为球状）的囊泡结构。根据内涵物和形成的阶段不同，可以分为初级溶酶体和次级溶酶体。初级溶酶体是指具有均匀基质的颗粒状的溶酶体；而次级溶酶体则是具有复杂的髓磷脂样结构的液泡状溶酶体。其直径在50nm-1μm之间[11]。最外层膜是一层糖基化膜，厚度约为6-10nm，含有很多磷脂成分。与细胞质膜组成十分类似，其中含有100多种膜蛋白[12]。由于溶酶体膜上存在质子泵，可以借助ATP水解产生的能量将细胞浆里的Ｈ＋转运入溶酶体，因此，导致溶酶体内部pH值比细胞质中低两个单位，约为4.5-5.0[13]。溶酶体内含有包括蛋白酶、核酸酶、磷酸酶、等在内的60余种酸性水解酶，这些酶能够消化很多内源性或外源性大分子，赋予了溶酶体消化功能，使其成为细胞内的消化器官，也是物质新陈代谢的场所。除此之外，溶酶体还参与了许多重要的生理过程，例如胆固醇稳态的维持、细胞质膜修复、病原体防御、调节细胞分泌过程、控制细胞死亡和信号传导[13]。而且，
【参考文献】：
期刊论文
[1]Precise nanomedicine for intelligent therapy of cancer[J]. Huabing Chen,Zhanjun Gu,Hongwei An,Chunying Chen,Jie Chen,Ran Cui,Siqin Chen,Weihai Chen,Xuesi Chen,Xiaoyuan Chen,Zhuo Chen,Baoquan Ding,Qian Dong,Qin Fan,Ting Fu,Dayong Hou,Qiao Jiang,Hengte Ke,Xiqun Jiang,Gang Liu,Suping Li,Tianyu Li,Zhuang Liu,Guangjun Nie,Muhammad Ovais,Daiwen Pang,Nasha Qiu,Youqing Shen,Huayu Tian,Chao Wang,Hao Wang,Ziqi Wang,Huaping Xu,Jiang-Fei Xu,Xiangliang Yang,Shuang Zhu,Xianchuang Zheng,Xianzheng Zhang,Yanbing Zhao,Weihong Tan,Xi Zhang,Yuliang Zhao. Science China（Chemistry）. 2018(12)
本文编号：3625239
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