圓二色光譜CD課件

圓二色光譜

CircularDichroism(CD)洪遠(yuǎn)凱ourse/biophysics/cover.htm1.什么是圓二色譜?旋光色散譜2.圓二色譜在生物,醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用產(chǎn)生,特征,WhatisaLight?

1888年,Hertz,光波-電磁波日月之輝16世紀(jì),Newton,光譜17世紀(jì),Huggens,偏振光1881年,Biot,石英能使偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn),

電氣石圓二色性UVmPlane(linearly)polarizedlightChiral橢圓偏振光mOpticallyActiveSamplem？XY線偏振光XYEx=E0

cosωtEy=E0

cos(ωt-/2)Ex2+Ey2

=E02Ex=E0

cosωtEy=E0

cos(ωt+/2)頻率相同,方向相反振幅相同、相位不同線偏振光2參照面1yy’axx’RL橢圓偏振光頻率相同,方向相反振幅不同、相位不同參照面21yy’axx’RL=tg-1[(|El–Er

|)/(El+Er

)]參照面12=(2-1)/2橢圓偏振光OpticallyActiveSampleChiralPlane(linearly)polarizedlightRightandLefthandcircularlypolarizedlightPreferentialabsorptionoflefthandpolarized?振動(dòng)方程E=E0

cos(ωt+φ0)Ex=E0

cos[ω(t-L/v)+φ0]波動(dòng)方程Ex=Eo

cos[ωt-(2L/λ)n+φ0]

OrωL/v=2L

n/c0=2/λLn圓二色性與振幅

A=lgI0/I=(1/2,303)lnI0/I=εCLBeer-LanmbertLaw

=2.303A/4(弧度)ΔA=AL-

AR=Δε

C

LLOpticalactiveobjectEx=E0

cos[ωt-(2L/λ)n

+φ0]

?旋光色散與位相?Opticalactiveobject

nl

nr=(L

/λ)n(弧度)Dn=nl-nr

ΔΦ=(2

L

/λ)ΔnLEx=E0

cos[ωt-(2L/λ)n+φ0]

ORD(opticalrotatorydispersion)平均殘基旋光度[m]lthemeanresiduerotation[m]l

=[a]l[MRw/100]C:g/mL

L

:dmMw:molecularweightMRw:themeanresidueMw比旋光度[]l

thespecificrotation摩爾比旋光度[j]l

themolarrotation[j]l=[a]l[Mw/100][y]l=

/Cw

LPlane(linearly)polarizedlight基本原理(principle)RightandLefthandcircularlypolarizedlightOpticallyActiveSamplePreferentialabsorptionoflefthandpolarizedChiralEx=E0x

cos[ωt-(2l/λ)n+φ0]

Cottoneffectl0el0l0+-+-PositivecottoneffectNegativecottoneffectλλλ科學(xué)研究與開發(fā)中科院某研究所根據(jù)HIV-1gp41上的兩段七肽重復(fù)（heptadrepeat，HR）序列1和2（HR1和HR2）對(duì)HIV-1的侵入有抑制作用，進(jìn)行了HR1和HR2的多螺旋蛋白結(jié)構(gòu)與抗病毒活性的研究，所設(shè)計(jì)的五螺旋蛋白的基因?yàn)镠R12121。通過氨基酸連接子（Linker）將三個(gè)HR1的基因和二個(gè)HR2的基因連接在一起形成一種五螺旋蛋白HR12121的基因。圓二色譜分析證明HR12121和HR212蛋白發(fā)現(xiàn)這兩種蛋白富含α螺旋結(jié)構(gòu)，這表明HR12121和HR212蛋白非常穩(wěn)定，不像多肽那樣容易降解，并對(duì)HIV-1侵染細(xì)胞有很高的抑制活性。目前我們已申請(qǐng)專利“一種抑制囊膜病毒感染的多螺旋蛋白及其編碼基因與應(yīng)用”。囊膜病毒含有許多引起人類重大疾病的病毒，其中抗艾滋病毒的蛋白藥物是最重要的。合作方式：有愿投資者，投資方可獲得專利的獨(dú)家使用權(quán)，約需1000-2000萬元投資。簽訂意向書后，具體事宜面議。

克山病探究-硒缺乏模型動(dòng)物心肌線粒體膜的CD譜[]正常對(duì)照病區(qū)糧病區(qū)糧,補(bǔ)加蔬菜煙草花葉病毒侵染膜蛋白引自:吉尚戎等生物物理學(xué)報(bào),2004,20Unfolding/folding216nm222nmConformationalvaries190200210220230240250260-1.5-1.0-0.50.00.51.01.52.0

a5in5%SDS/PBSa5in50%TFE/PBSa5inpH7a5in50%TFE/H2Oa5inH2O[|è]X1E-4deg.cm2/dmol-1wavelength(nm)216nm

CDspectraofGCN4leucinezipperinthepresenceofdifferentconcentrationsofSDSLeucinezipperpeptidewastreatedwithSDSfor5min.ItsCDspectrawasthenmeasuredatafinalpeptideconcentrationof20μM.ThefinalSDSconcentrationswere0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.6,1.0,1.2mMforcurves1,2,3,4,5,6,7,and8,respectively.Curve9isforthecompletelyunfoldedpeptidetreatedwith4Mguanidiniumchloride.Theexperimentswerecarriedoutat20oC.Conformationaltransition:

fromalpha-helixrichtobeta-sheetrichPrPc

PrPscScoutNearUVspectra:toinvestigatethetertiarystructure振動(dòng)圓二色譜X射線磁性圓二色吸收譜利用同步輻射的圓偏振和波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)特性，測(cè)量鐵磁性材料對(duì)方向相反的圓偏振光的吸收。由于鐵磁性材料對(duì)圓偏振光的吸收躍遷不僅取決于軌道量子數(shù)，而且與磁量子數(shù)有關(guān)，因此材料對(duì)圓偏振方向相反的光的吸收存在差異，圓二色吸收譜即是研究這種差異所表達(dá)出的信息。ProteinConcentration:0.5mg/mlCellPathLength:0.5mmStabilizers(Metalions,etc.):

minimumBufferConcentration:

5mMoraslowaspossible

whilemaintainingproteinstabilityTypicalInitialConcentrations:Onemayfindthattheproteinconcentrationneedstobeadjustedtoproducethebestdata.Changingthishasaprofoundeffectonthedata,sosmallincrementsordecrementsarecalledfor.Ifthatdoesnotproducereasonablygooddata,achangeinbuffercompositionmaybenecessary.ItwouldalsobeagoodideatocheckthesampleforunforeseenaggregationviaDynamicLightScattering(DNArepairenzymesareanespeciallygoodexampleofthisbehavior).Ifabsorptionposesaproblem,cellswithshorterpath(0.1mm)andacorrespondinglyincreasedproteinconcentrationandlongerscantimecanhelp.參考文獻(xiàn)《生物物理學(xué)》趙南明，周海夢(mèng)，高教出版社－施普林格出版社2000,ｐ330《園二色性和旋光色散在分子生物學(xué)中的應(yīng)用》魯子賢，崔濤，施慶洛，科學(xué)出版社1987CircularDichroismandLinearDichroism,AlisonRodgerandBengt

Nordén,OxfordUniversityPress1997《分析儀器手冊(cè)》朱良漪，孫亦梁，陳耕燕，化學(xué)工業(yè)出版社1997,p247CircularDichroismandOpticalRotaryDispersionofProteinsandPolypeptides,A.J.Alder,N.J.GreenfieldandG.D.Fasman,Meth.Enzymology,27,675(1973).ComputedCircularDichroismSpectrafortheEvaluationofProteinConformation,N.GreenfieldandG.D.Fasman,Biochemistry,8(10),4108(1996)C.R.CantorandP.R.Schimmel,BiophysicalChemistry,Vol.2,Chapter8(1980)EffectofTrifluoroethanolonProteinSecondaryStructure,F.D.Soennichsen,J.E.VanEyk,R.S.HodgesandB.D.Sykes,Biochemistry,31(37),8791(1992)ProteinSecondaryStructureandCircularDichroism:APracticalGuide,W.C.Johnson,PROTEINS,7,205-214(1990)P30頁倒數(shù)13，14行漏印了一段，應(yīng)改為：

偶極子置于離子所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)中時(shí)，二者間的相互作用稱為電荷-偶極相互作用。例如：K+離子和其外圍水化層中的水分子（是一種偶極子）的作用。這類相互作用能和距離的平方成反比。偶極子置于另一偶極子所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)中時(shí)，二者間的相互作用稱為偶極-偶極相互作用，其相互作用能和距離的三次方成反比。P53頁第8行“磷脂分子的形狀”，應(yīng)改為“脂的多型性”第20行“biomolecular…”，應(yīng)改為“bilayer…”P75頁倒數(shù)第12行公式（5-10）中“Km”，應(yīng)改為“km”P77頁第8行中“離子梯度”，應(yīng)改為“離子濃度梯度”P95頁圖注第3行中“色側(cè)鏈”，應(yīng)改為“深灰色側(cè)鏈”P96頁圖（6-9）注第13行中“淺藍(lán)線”，應(yīng)改為“深藍(lán)線”第15行中“深藍(lán)線”，應(yīng)改為“淺藍(lán)線”《醫(yī)學(xué)生物物理學(xué)》勘誤P113標(biāo)題“Adhension”，應(yīng)改為“Adhesion”P114第13行“viscsiometer”，應(yīng)改為“viscosimeter”P132頁文獻(xiàn)5“acetglchine”，應(yīng)改為“acetylcholine”“elecfron”，應(yīng)改為“electron”P189頁倒數(shù)第16行“另別一重”，應(yīng)改為“另外一重”P201頁倒數(shù)第2行“2p”，應(yīng)改為“2”P202頁倒數(shù)第1行中二個(gè)“長(zhǎng)度”，應(yīng)改為“振幅”P272頁標(biāo)題“主要其中”，應(yīng)改為“主要英中”右邊“biomolecular”，應(yīng)改為“bilayer”P273頁右邊倒6行“excited”，應(yīng)改為“excitation”倒5行“excitation”，應(yīng)改為“excited”P276頁左邊第3行“enhanced”，應(yīng)改為“enhancement”右邊第8行“photoxdation”，應(yīng)改為“photooxidation”P278頁左邊倒數(shù)第7行“trplet”，應(yīng)改為“triplet”倒數(shù)第6行“扭曲”，應(yīng)改為“扭曲振動(dòng)”

Whatismeantby“farUV”light?WhenCDisappliedtoproteinswhatisthemainchromophore(absorbinggroup)thatislookedat?Whatwavelengthrangedoesitabsorbin?YouaremeasuringtheCDspectrumofaproteinusinga1mmpathlengthcell.Youfindthatthesignali