圓二色性光譜及其應(yīng)用

1、圓二色性光譜及其應(yīng)用 （Circular Dichroism，CD）光學(xué)活性分子對(duì)左、右圓偏光的吸收率的差值1、自然光 · 光具有波、粒二象性，是橫電磁波。只有橫波才有偏振現(xiàn)象: 光矢量的振動(dòng)方向與光的傳播方向垂直， 在垂直于光傳播方向的平面內(nèi), 有不同的振動(dòng)方向。· 電場(chǎng)矢量E和磁場(chǎng)矢量H互相垂直、位相相同。 · 由于感光作用都是E 引起的，因而，將E 作為光矢量。 · 振動(dòng)面：E 與光傳播方向組成的平面。從統(tǒng)計(jì)規(guī)律上說(shuō)，自然光的光振動(dòng):· 在垂直于光速的平面上遍布所有方向，· 沿各方向振動(dòng)的光矢量呈對(duì)稱(chēng)分布,· 相應(yīng)光矢

2、量的振幅（光強(qiáng)度）相等。· 超高壓短弧氙燈: 在高壓純凈氙氣中放電發(fā)光。（1） 高亮度的點(diǎn)光源； （2）日光色。色溫接近6000K；（3）在可見(jiàn)光區(qū)連續(xù)光譜；（4）高顯色性，顯色指數(shù)95；（5）在整個(gè)壽命期內(nèi)維持光色特性；（6）高電弧穩(wěn)定性；（7）熱重啟能力；（8）啟動(dòng)后即能達(dá)到接近最大光輸出；（9）電弧光斑小、易聚光。2、光的偏振雙折射現(xiàn)象： 一束光射入各向異性晶體后有兩束折射光。 尼科耳棱鏡。 在生物樣品中，肌肉纖維、骨骼和牙齒等具有各向異性，淀粉粒、染色體和紡錘體等具有雙折射性，因此被用于組織細(xì)胞的化學(xué)研究。名稱(chēng) 折射定律 折射率 傳播方向 尋常光 （o光） 遵守 對(duì)

3、于晶體一切方向都具有相同的折射率 在入射面內(nèi) 非常光 （e光） 不遵守 折射率隨方向而變化 不一定在入射面內(nèi) o光和e光：頻率相同、振動(dòng)方向相互垂直、平面偏振光 光的吸收和圓二色性（circular dichroism, CD）· 化合物在正常情況下，處于低能的基態(tài)，電子占據(jù)所有的成鍵軌道（、n軌道）。如果電子吸收了外界的能量，它就從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)能級(jí)。· 如果所有的躍遷僅在基態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)和第一激發(fā)態(tài)之間，吸收光譜將是很狹窄而不連續(xù)的譜線(xiàn)。· 由于分子的價(jià)電子躍遷總伴隨著振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，所以，紫外分光光度計(jì)測(cè)定物質(zhì)的吸收光譜，雖然有一最大吸收峰值，但都

4、是具有一定波長(zhǎng)寬度并相對(duì)平滑的曲線(xiàn)。應(yīng)用氨基酸的圓二色性 可見(jiàn)光區(qū)：各種氨基酸都沒(méi)有光吸收。 紫外光區(qū)：只有芳香族色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸有吸收。 氨基酸分子內(nèi)的紫外生色基團(tuán)：吲哚基、酚羥基、苯基、二硫鍵、咪唑基和羧基等。肽的圓二色譜· 活性肽構(gòu)象與其生理功能的關(guān)系· 肽的構(gòu)象也是蛋白質(zhì)構(gòu)象的一種模型。· 肽的圓二色性為研究肽在溶液中的構(gòu)象提供了重要信息。· Far-UV (250-170nm) Secondary Structure: -helix, -sheet, -turn, random Tertiary Structure Class: all

5、-, +, /, all-I, all-II · Near-UV (320-250nm)： aromatic side chain· Near-UV Near-infrared (300-1000nm)： colored proteins芳香氨基酸殘基及二硫鍵處于不對(duì)稱(chēng)微環(huán)境時(shí)，在近紫外區(qū)表現(xiàn)出CD信號(hào)· 苯丙氨酸（ phenylalanine， Phe）：255、261和268nm附近；· 酪氨酸（ tyrosine， Tyr） ：277nm左右；· 色氨酸（ tryptophan， Trp） ： 279、284和291nm附近；·

6、 二硫鍵的變化反映在整個(gè)近紫外區(qū)。 Far UV CD spectra of poly-L-LysMain CD features of protein 2ndary structures - band (nm) + band (nm) -helix 222208 192 -sheet 216195 -turn 220-230 (weak)180-190 (strong) 205 polypro II helix 190 210-230 weak Random coil 200 2123、估算蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)含量?jī)H適合a含量較高的蛋白質(zhì)！未知結(jié)構(gòu)的蛋白的CD信號(hào) 將測(cè)得的CD曲線(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)擬合。xa+ xb + xc = 1.0 qt = xaqa + xbqb + xcqc 改變xa、xb和xc，使qt與樣本曲線(xiàn)最佳擬合（最小二乘法，least squares minimization ） CD signal of a protein depends on its 2ndary structure磁圓二色譜（ Magnetic Circular Dichr