圓二色譜概述

圓二色譜一、 圓二色譜圓二色光譜（簡稱CD）是應(yīng)用最為廣泛的測定蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的方法，是研究稀溶液中蛋白質(zhì)構(gòu)象的一種快速、簡單、較準(zhǔn)確的方法。它可以在溶液狀態(tài)下測定，較接近其生理狀態(tài)。而且測定方法快速簡便，對構(gòu)象變化靈敏，所以它是目前研究蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要手段之一，并已廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)的構(gòu)象研究中。二、 圓二色譜的基本原理光是橫電磁波，是一種在各個方向上振動的射線。其電場矢量E與磁場矢量H相互垂直，且與光波傳播方向垂直。由于產(chǎn)生感光作用的主要是電場矢量，一般就將電場矢量作為光波的振動矢量。光波電場矢量與傳播方向所組成的平面稱為光波的振動面。若此振動面不隨時間變化，這束光就稱為平面偏振光，其振動面即稱為偏振面。平面偏振光可分解為振幅、頻率相同，旋轉(zhuǎn)方向相反的兩圓偏振光。其中電矢量以順時針方向旋轉(zhuǎn)的稱為右旋圓偏振光，其中以逆時針方向旋轉(zhuǎn)的稱為左旋圓偏振光。兩束振幅、頻率相同，旋轉(zhuǎn)方向相反的偏振光也可以合成為一束平面偏振光。如果兩束偏振光的振幅（強(qiáng)度）不相同，則合成的將是一束橢圓偏振光。光學(xué)活性物質(zhì)對左、右旋圓偏振光的吸收率不同，其光吸收的差值A(chǔ)A（Al-如果兩束偏振光的振幅（強(qiáng)度）不相同，則合成的將是一束橢圓偏振光。光學(xué)活性物質(zhì)對左、右旋圓偏振光的吸收率不同，其光吸收的差值A(chǔ)A（Al-Ad）稱為該物質(zhì)的圓二色性（circulardichroism，簡寫作CD）。圓二色性的存在使通過該物質(zhì)傳播的平面偏振光變?yōu)闄E圓偏振光,且只在發(fā)生吸收的波長處才能觀察到。所形成的橢圓的橢圓率。為:。=tg-1短軸/長軸根據(jù)Lambert-Beer定律可證明橢圓率近似地為：0=0.576lc（el-￡d）=0.576lcAs公式中l(wèi)為介質(zhì)厚度，c為光活性物質(zhì)的濃度,el及ed分別為物質(zhì)對左旋及右旋圓偏振光的吸收系數(shù)。測量不同波長下的0（或△￡）值與波長入之間的關(guān)系曲線，即圓二色光譜曲線。在此光譜曲線中，如果所測定的物質(zhì)沒有特征吸收，則其△￡值很小，即得不到特征的圓二色光譜。當(dāng)El>Ed時,得到的是一個正的圓二色光譜曲線，即被測物質(zhì)為右旋，如果El<Ed,則得到一個負(fù)的圓二色光譜曲線，即被測物質(zhì)為左旋。根據(jù)圓二色光譜法的原理和測試要求設(shè)計制成的儀器稱為圓二色光譜儀。目前圓二色光譜法及其儀器已廣泛應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、配位化學(xué)和藥物化學(xué)等領(lǐng)域，成為研究有機(jī)化合物的立體構(gòu)型的一個重要方法。三、二色譜在大分子中的應(yīng)用利用圓二色譜，可以計算多肽二級結(jié)構(gòu)的含量分別金螺旋；。折疊何1雨期站構(gòu)在波G處的橢圓率值，芬剔為5蝠旋:B折疊和非周期站構(gòu)在蛋白匝中所占重帛:百分LL可以研究蛋白質(zhì)構(gòu)象變化蛋白質(zhì)分子的固有不對稱性決定了蛋白質(zhì)的光學(xué)活性，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)的不同表現(xiàn)出其對圓二色性特性的差異，所以我們可以通過圓二信號來測量蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息。測定小分子化合物與DNA相互作用方面的研究（主要是DNA與配基（包括小分子和蛋白質(zhì)等大分子）相互作用）圓二色譜可以測定DNA和蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，DNA的圓二色譜是由其骨架結(jié)構(gòu)中的不對稱糖分子和由這些糖分子的構(gòu)型決定的螺旋結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的，根據(jù)配基

對原有的DNA圓二色譜信號的影響以及誘導(dǎo)產(chǎn)生的圓二色譜新信號(ICD)的不同特點(diǎn)，不僅可以得知配基與DNA具有相互作用，還能推斷與DNA結(jié)合的不同模式。四、研究DNA與小分子的作用方法小分子與DNA相互作用的典型方式有三種：嵌入、溝結(jié)合和烷基化/金屬化。圓二色譜法DNA的含氮堿基平面對稱，本身沒有光學(xué)活性，當(dāng)堿基置于手性五糖-磷酸骨架中后，堿基生色基團(tuán)電子躍遷受到不對稱環(huán)境影響產(chǎn)生相互作用，因而可以產(chǎn)生CD上的Cotton效應(yīng)，并在堿基對中間產(chǎn)生有電子產(chǎn)生偶合形成的CD譜。很多本來無手性和光學(xué)活性的配基與DNA作用后使其配基的構(gòu)象改變產(chǎn)生手性或者和堿基的電子躍遷偶極矩間的偶合產(chǎn)生CD峰稱為誘導(dǎo)圓二色譜ICD。小分子與DNA混合樣的CD譜中，如觀察到ICD吸收帶即是提示該配基與DNA存在相互作用。根據(jù)DNA與配基相互作用產(chǎn)生的ICD的不同特征，可以對配基與DNA作用方式以及幾何形狀進(jìn)行定性、經(jīng)驗(yàn)性的推測。DNA嵌入劑一般表現(xiàn)為最大不超過10(mol?L-1)-1cm-iICD信號,較強(qiáng)的ICD信號提示配體與DNA小溝發(fā)生結(jié)合。對于電子躍遷偶極矩的方向是沿著該分子長軸方向的嵌入劑來說，如果配基的電子躍遷偶極矩的方向平行于堿基對的長軸方向，則ICD信號為正，如果垂直于堿基對的長軸方向，ICD則為負(fù)。如果配體的電子躍遷偶極矩沿其他方向，則需要進(jìn)一步考慮其他因素。