光系统_核心天线蛋白CP43和CP47的圆二色和磁圆二色性研究
cd光谱 蛋白质二级结构
CD光谱与蛋白质二级结构引言蛋白质的结构决定了其功能，而蛋白质的二级结构作为其整体结构的基础，具有非常重要的意义。
圆二色光谱（CD光谱）是研究蛋白质二级结构的一种重要手段。
本文将详细探讨CD光谱与蛋白质二级结构之间的关系。
一、CD光谱简介圆二色光谱是一种测量生物大分子光学活性（即旋光度）的技术。
当光经过手性物质时，光会发生偏振，这一现象被称作旋光性。
CD光谱就是通过测量不同波长下的旋光度，从而推断出分子结构中的手性信息。
在蛋白质结构研究中，CD光谱主要用于检测二级结构中的螺旋、折叠和β-转角等结构。
二、蛋白质二级结构蛋白质的二级结构是指其局部的主链构象，主要包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲等。
这些二级结构元件通过一定的排列组合，构成了蛋白质的三级结构。
其中，α-螺旋和β-折叠是两种最主要的二级结构元件。
三、CD光谱与蛋白质二级结构的关系α-螺旋结构：α-螺旋是蛋白质中最常见的二级结构元件之一，它由多个氨基酸残基组成，每个残基都围绕轴心以右手螺旋的方式排列。
在CD光谱中，α-螺旋表现为325-340纳米的负峰和208-220纳米的正峰。
这是因为α-螺旋的肽键交替出现顺时针和逆时针的旋转，从而产生了旋光性。
β-折叠结构：β-折叠是由肽链的伸展链组成的二级结构元件，通常平行或反平行排列。
在CD光谱中，β-折叠表现为210-225纳米的负峰和190-205纳米的正峰。
这是因为β-折叠中的肽键呈现规律性的顺时针或逆时针旋转，产生了特定的旋光性。
β-转角结构：β-转角是蛋白质中常见的二级结构元件，它由四个连续的氨基酸残基组成，其中第二和第三残基形成一定的角度。
在CD光谱中，β-转角通常表现为没有明显的特征峰，这是因为β-转角的肽键旋转方向变化较快，不产生持续的旋光性。
无规卷曲结构：无规卷曲是蛋白质中未形成上述三种稳定二级结构元件的区域，通常是处于不同的构象状态。
在CD光谱中，无规卷曲通常表现为没有明显的特征峰，这是因为无规卷曲区域的结构较为随机，不产生持续的旋光性。
光系统I捕光天线及反应中心、细胞色素b6f复合物的结构与功能研究立项报告
光系统I捕光天线及反应中心、细胞色素b6f复合物的结构与功能研究立项报告秦晓春【期刊名称】《科技资讯》【年(卷),期】2016(014)020【摘要】该课题旨在揭示光合膜色素蛋白复合体棗光系统I捕光天线及核心复合体、细胞色素b6f复合物的结构与功能。
通过多种光谱学技术研究光能的吸收传递和转化的量子机理，并通过获得膜蛋白晶体，在近原子或原子水平分辨率解析膜蛋白的空间结构，揭示光合作用的物质基础，更深刻地理解光合作用机理。
该课题还将研究参与光合膜组装、光能转换和利用与功能调控有关的重要基因以及相应的蛋白的结构与功能，揭示光合作用中光抑制和光氧化调控的分子机理，为提高光能利用效率提供理论依据。
%The major goal of this project is to characterize the structure and function of the pigment-protein complexes from the photosynthetic membrane, including the light-harvesting complex I, the PSI core complex and the cytochrome b6f complex. A combination of multiple spectroscopies are used to study the quantum mechanism for the capture, transfer and conversion of light energy by the photosynthetic apparatus. To further understand the mechanism and to elucidate the physical basis of photosynthesis at the atomic or near-atomic level, high quality membrane protein crystals are expected for structure determination. The genes that are involved in the assembly of photosynthetic membrane, in the transfer and conversion mechanism oflight energy, and in the regulation of photosynthesis function, are also investigated to reveal the molecular mechanisms of photoinhibition of the reaction center and photo-oxidation regulation. The study is to provide a theoretical basis for improving the light energy conversion efficiency.【总页数】1页(P174-174)【作者】秦晓春【作者单位】中国科学院植物研究所【正文语种】中文【相关文献】1.光系统Ⅱ反应中心D1／D2／cyt b559复合物光破坏的多步反应 [J], 卢荣禾;匡廷云2.光系统II核心天线复合物CP43和CP47结构与功能研究进展 [J], 王梅;单际修;钟泽璞;李良璧;匡廷云3.光系统I捕光天线及反应中心、细胞色素b6f复合物的结构与功能研究2011年度报告 [J], 匡廷云4.光破坏的光系统Ⅱ反应中心D1／D2／Cytb559复合物的CD光谱 [J], 于振宝;李崇慈5.叶绿体类囊体膜光系统捕光及反应中心叶绿素蛋白复合体的结构与功能 [J], 段永平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
圆二色光谱分析指导蛋白质结构与功能关系的研究
圆二色光谱分析指导蛋白质结构与功能关系的研究蛋白质是生命体内的重要分子，其结构和功能密切相关。
了解蛋白质的结构与功能关系对于理解细胞生物学过程、疾病发生机制以及药物研发具有重要意义。
在过去的几十年中，科学家们开发了多种技术来研究蛋白质结构，其中圆二色光谱分析是一种广泛应用于蛋白质研究的方法。
本文将详细介绍圆二色光谱分析的原理和应用，以及其在指导蛋白质结构与功能关系研究中的重要性。
图1。
1.圆二色光谱的基本原理：圆二色光谱是一种通过测量蛋白质对圆偏振光的吸收和散射来研究其二级结构的技术。
蛋白质的二级结构由氨基酸残基之间的氢键和其他非共价作用力决定，而这些相互作用力会导致蛋白质对不同波长的光具有特定的吸收性质。
圆二色光谱通过测量蛋白质对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的差异吸收来获取二级结构的信息。
2.圆二色光谱在蛋白质结构研究中的应用：2.1 α-螺旋和β-折叠的鉴定：圆二色光谱可以区分α-螺旋和β-折叠等常见的二级结构形式。
通过分析吸收曲线的特征峰值和谷值，可以确定蛋白质中这些二级结构的含量和空间分布。
2.2 蛋白质折叠状态的研究：圆二色光谱可以帮助研究蛋白质的折叠状态。
变性条件下，蛋白质会失去原有的二级结构，圆二色光谱可以监测蛋白质在变性和还原过程中的结构变化，揭示折叠状态的稳定性和动力学特性。
2.3 蛋白质的构象变化：圆二色光谱还可以检测蛋白质在不同条件下的构象变化。
例如，温度、pH值和溶剂等因素可以引起蛋白质结构的改变，圆二色光谱可以定量分析这些变化，并揭示蛋白质的构象稳定性和变化机制。
3.圆二色光谱与蛋白质功能关系的研究：蛋白质的结构与其功能密切相关。
圆二色光谱分析可以提供有关蛋白质结构的信息，从而帮助理解蛋白质的功能。
例如，蛋白质的二级结构可以影响其与其他分子的相互作用，进而影响信号传导、酶活性和配体结合等功能。
通过圆二色光谱分析，我们可以研究蛋白质结构与功能之间的关系，为深入理解蛋白质的生物学功能提供重要线索。
圆二色光谱在蛋白质结构测定中的应用
圆二色光谱在蛋白质结构测定中的应用圆二色光谱，听起来挺高大上的，但其实它是咱们科学家手里的一把“秘密武器”，专门用来探索蛋白质的奇妙世界。
想象一下，蛋白质就像是大自然精心雕琢的艺术品，每一个转角、每一条曲线都藏着生命的秘密。
而圆二色光谱，就像是那双透视的眼睛，能够穿透表面，直击蛋白质的内在结构。
在生物学界，蛋白质的结构测定那可是个热门话题。
为啥？因为蛋白质的结构决定了它的功能，就像房子的结构决定了它能住多少人一样。
如果咱们能搞清楚蛋白质的结构，那对于疾病治疗、药物研发来说，简直就是打开了新世界的大门。
而圆二色光谱，就是那把开启大门的钥匙。
圆二色光谱的原理其实挺简单的，说白了就是光跟蛋白质玩的一场“捉迷藏”。
当不同波长的光照射到蛋白质上时，有些光会被吸收，有些光则会反射回来。
而圆二色光谱就是专门捕捉那些被吸收的光，通过分析这些光的“指纹”，就能推断出蛋白质的结构信息。
这听起来就像侦探小说里的情节一样，通过一丝线索就能揭开真相。
在实际应用中，圆二色光谱可是帮了咱们不少忙。
比如说，在研究蛋白质的折叠过程时，科学家们就像是在看一场复杂的舞蹈表演。
蛋白质分子在溶液中扭动、折叠，最终形成一个稳定的三维结构。
而圆二色光谱就像是舞台上的聚光灯，能够实时追踪蛋白质的每一个动作，让科学家们能够清晰地看到蛋白质是如何一步步“成长”起来的。
再比如，在药物研发领域，圆二色光谱也是功不可没。
药物要想发挥作用，就必须跟目标蛋白质“对上眼”，也就是要跟蛋白质的结构相匹配。
而圆二色光谱就像是药物的“相亲顾问”，能够帮助科学家们筛选出那些跟目标蛋白质结构最匹配的药物候选分子，从而提高药物研发的效率和成功率。
当然啦，圆二色光谱也不是万能的。
它就像是一把精准的尺子，能够测量出蛋白质结构的细微差别，但对于一些特别复杂或者特别微小的结构变化，它还是显得有些力不从心。
不过，这并不影响它在蛋白质结构测定领域的地位。
毕竟，在这个充满未知的世界里，能够拥有一把这样的“秘密武器”，已经足够让科学家们兴奋不已了。
英国应用光学物理公司圆二色谱
吸收检测
CD 测量时同时记录
系统要求 占用面积：1.5m x 0.6m(不包括计算机) 工作电源：220/240V，2.0 A 气体要求：纯净氮气 工作环境：20oC - 25oC
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其它附件 标准配置的 chirascan 是一个全功能的研究 型园二色谱系统。为了增加其特性和能力， 我们还提供以下配件供客户选择。 (1) Peltier 温度控制
在标准温度控制单元(一循环水浴、平方 或圆柱型固定装置) 上附加一 Peltier 温 度控制单元。可以快速的在温度范围 -10oC 到 110oC 之内对样品进行温度控 制，控温精度为 0.1oC。 (2) 多样品(池)自动切换 计算机控制的多样品(池)自动切换装置 可以保证系统在无操作间隔的情况下全 自动地对多达六个样品自动进行扫描。 这种装置和 Peltier 温度控制单元可以兼 容，用户自己选配。 (3) 滴定单元 计算机控制的滴定单元使许多通过滴定 进行的光谱实验成为可能。 (4) 完全荧光和光谱激发荧光附件 用于同时或单独地对单池和多池进行荧 光测定
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Chirascan 园二色谱仪系统主要性能指标
光源类型 波长精度 波长精度 分裂带宽
扫描模式 氮气脉冲 真空启动 脉冲气体 杂散光强 CD 检测范围
Xe 灯，150W(空气冷却)
165nm-900nm( 可 扩 展 到 900nm 以上 ±0.2nm (170nm – 400nm) ±0.5nm (400nm – 900nm) 0-2nm (160nm时) 0-4nm (180nm时) 0 到 >10nm( ≥250nm 波长) 固定或变换样品
光学结构 chirascan 的核心是一个双偏振光的光学单色 器，和传统的光学设计相比，它具有以下优点： 加强偏振消光；波长范围更宽，甚至可以到远 紫外区。 大的棱镜和 f-7 光学器件允许在整个波长范围 内有更多的光从光源到达样品。此外，f-7 光学 器件还有利于增加在远紫外区的光强，具有重 要的意义。 精心设计的双镜系统可以最大程度地俘获从 Xe 灯光源发出的光；优化的光学放大器可以确 保灯弧的最强的光聚焦并填充到单色器的入口 狭缝处。 chirascan 中所有的设计都是围绕着最大程度 的降低光学器件的表面积进行的，进而降低光 在通过光学器件时不必要的损失。 此外，这些光学设计特点和高效氮气脉冲系统 的完美结合还相当程度地提高了到达样品的光
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圆二色谱Cricual richrDoim (CD)sAplicatpino二色圆光仪谱通过测生物量分大的圆子二光谱色从而得到物生分子的二级结构大。
可应用：蛋白质折于﹑蛋白叠质构研象究 ,DA/RNN反A, 应动酶力, 学学光活性质物度测纯量 ,药物定量分。
天析然有化机学与体有立化机学 ,物化理,学生物化学宏观大分与, 金属子合物络聚,合物化等相关的学科研学究。
构确象蛋定质构白最准象的方法确是-射线晶体衍 x,射但对结复杂构柔性、的物生大子蛋分白质说，得到来所需的晶结体构较困难。
为二、维维核多磁共振术能技出溶测液状态较小蛋白下质构象，可的对是子分量较的大白蛋的计质处算理常复杂。
圆非色光谱：研二究溶液中蛋白稀构质象快，速、简单、较准确CD siver y usfue folr olokngi a mtembrna eropetnis emMbaren prtoensi ae dirficulftt stuody . C yrtalsloraghpy iffidclu -t ened o tus deetreegnt Ofstne evn when setucturerob aited:nQ- is itt hesam eas lip i? d DCi dal eacndo sepcta ro fpoteinr inl ipid esivlecs We .wlli olko taStaphy olcccaola -emohylsi ansa exanpme l主内要容 CD理原白蛋CD质谱 C D实验点要C原D理二圆性(ci色rulacr dcihorim, sCD)当平面偏振光过通具旋有活光性的介时，由质于质中同一种旋介活性光分子存在手性同不两的种型构故它，们对平偏面光振所解成分右旋和左旋的偏圆光振收不吸，同而产从圆生色性.二二圆性色表示的椭圆度摩，尔椭度圆 ] [=.302(3A –LA )R4/ [ ]=3928 ( L -R )300 3 ( - LR 在蛋)质研究中，白用平均残基常尔椭摩度圆二圆色仪原理蛋白质CD谱的蛋白质的光活学性Thepep idet bond i isnhreentlyas ymmteir c si alwys aoptialclyactiveMaim nDC fetareusof portei nnda2ry tsrcutures- bna (dm) nαh-eilx β-seethβ-t un porlypr oIIh eilx anRdom ocli2 222 8 021 22062-3 0wea(k) 108-19 (0srontg)1 9 2000+ band n() m12 919 5052 201-32 0wae 21k2aFrUV CD psetcra o pflyoL-Ly-sDC sgnias forl amessec odnry saructutre canv ayr( bai) tithwe nvirnmeno tBtu n ao oicledc-io lbrake dswon helica lCan eset ishb yl okiongdi me ro tisgnelhe lice as the tefeftc fo rtilfuoorethaonl (FE)To a cnilode-coilsi imlart Efofetco 5f0 T%FE o nac ioled-ocilG N4C-p 1 T F iEducnse ehilciyt n aillp etipdes0 -5TM-3 6aquoeu sT-3M6 T+EF-10MRE15E-ffec ot f0%5 FE oT n moanmorec pietidpe 0peptde iinw aet prptedi ein5 %0T FE-2025--5-0310-TFE20021 0 22 230 204035-MRE15-2-0TEFavewelgnt in hmn-5-203 Altho ug hn2rd ysrtctureus ae mD cCanhgs2e00210 202 23 2004-35awelevnghtin nmLu,a Tnejaa and oHdegs (918)4 J.Bol.ihCm.e25 9:125331-3621Best ftiingtproc dures esue anymdif freen troteins fpo rtsandad rpscerat Th eer ra meaynd ifefretnal oritgmsh. lAlrel y nou insg up o 20tCD sp ecrat of rpotensiof k onwnst ucrtrue .y miBinxg hetest goethr eaf tis pectra si boaiten for adn nknuon.wFor ufll edtailssee Dihrcoweb:t eho nlie Cn aDalnsiy sotolww wc.ysr.bbk. Can/engerlaly etgac curacie of s.079f or elhcies,0 75 fo.rbe tash ete 0.,0 5for urts, nnad0.98 fr oohters ructutret pey s(Maanvalna J onhsno ,189, An7al .iochBm.e1 6,776 8-5).估蛋算白a螺质旋量含仅适a含合量较的蛋白高！质*Yag算n法Limtiatins oo Cf seDcodany strurcurt enaaysil s Th seiplm deeocnovltuoi of na D Csectprmui ton4 r 5 ocopmnoent whscih odn t vaoy from onr erpteino t aontoerhis a g ors soerv-smpliiifctaion. T e rheerefne CD sceptca rcorrspendoni tog 01%0hlexi ,sheet t,unr etc aren o dirtetcy laplpiablc et oprtoenis hiwc hcnoatni sohrt scteins ofot eh avirou ssrtctuuer seg..The CD o fan helαxi is nkwo nt iocneraes ithw icnreaing shlixele gnh, tC ofDβs ehets aer vrye ensisivte o envirtonmetngometeyr .Far U Vcruvs e(275mn )ac noctaninco trinutboisnfro mromataica imn-oaicsd in, pracitc eDC sim easrud aet wvelengahst ebol wtihs. Th es apeh of sfa rUV CD ucvrse deepd on ntreitaryas w lleas s eondarcy trscutre.u白蛋三的结构级917年6L,eitv和Chothita曾Natu在er报道，上规则蛋白的三级质构结型可模为4类分 1) (全α型以仅α-,螺结构旋主为，分其量大于04 ,%而β折-的叠分小量于%5 2) 全β型，(以-折β这种叠构结为，主其分大于量40%,而仅一螺旋的分小量于5 ;%(3 )αβ型+α螺旋，及-叠折β分量大都15于，%两种结这构在空间是上离的分，超过且0%6折叠链的是平行反排； (4列) α/型，β-螺旋和B-α折叠含都大于量15%, 它在空们间是上间的，相且过60超的%折链叠行排列平。
圆二色光谱实验报告
圆二色光谱实验Y30140281 贾宁生物化学与分子生物学一、实验目的1、了解圆二色（CD）光谱的原理和使用方法。
2、学会用圆二色光谱检测蛋白质二级构象的基本原理和方法，并学会分析物质的手性。
3、了解圆二色光谱仪的基本构造，并学会使用。
二、实验原理1.CD光谱的基本知识圆二色性是研究分子立体结构和构象的有利手段。
在一些物质的分子中，没有任意次旋转反映轴，不能与镜像相互重叠，具有光学活性。
电矢量相互垂直，振幅相等，位相相差四分之一波长的左和右圆偏振光重叠而成的是平面圆偏振光。
平面圆偏振光通过光学活性分子时，这些物质对左、右圆偏振光的吸收不相同，产生的吸收差值，就是该物质的圆二色性。
2.定性分析原理圆二色光谱仪需要将平面偏振调制成左、右圆偏振光，并用很高的频率交替通过样品，因而设备复杂，完成这种调制的是电致或压力致晶体双折射的圆偏振光发生器（也称Pocker池或应力调制器）。
圆二色谱仪一般采用氙灯作光源，其辐射通过由两个棱镜组成的双单色器后，就成为两束振动方向相互垂直的偏振光，由单色器的出射狭缝排除一束非寻常光后，寻常光由CD调制器制成交变的左圆偏振光、右圆偏振光，这两束圆偏振光通过样品产生的吸收差由光电倍增管接受检测。
测试时要通入氮气赶走管路中的水蒸气和光源产生的臭氧（臭氧会腐蚀反射镜）。
三、实验步骤1.开机步骤（1）打开氮气压力阀，把氮气的输出压力设定在0.4MPa，检查气体流量计，推荐的从左到右的三路氮气流量分别为1、3、1升╱分钟，通氮气约15分钟后，才能开启电源部分，如果长时间（1个月以上）未开机工作，需使仪器通氮气的时间更长（1小时以上）。
（2）按“lamp”开关，接通疝气的电源，等待约15秒后，按“start”开关，看到疝灯被点亮，疝气需要15-30分钟后到达稳定的最哒能量状态。
开启水浴、电子控温器、按“System”开关，仪器开始自检，Status指示灯渐渐变为稳定的绿色，RX，TX指示灯闪亮。
圆二色光谱在研究蛋白结构中的应用
圆二色光谱在研究蛋白结构中的应用圆二色光谱（circular dichroism spectroscopy）是一种非常重要的技术，在研究蛋白质结构和构象变化中起着重要的作用。
它是利用蛋白质分子的手性（chirality）来测量光的吸收差异，从而获得蛋白质的结构信息。
本文将介绍圆二色光谱的原理、仪器设备和其在蛋白质研究中的应用。
圆二色光谱的原理是基于蛋白质分子中的手性属性。
蛋白质分子由最基本的氨基酸构成，其中大多数氨基酸都是手性的，也就是在空间中不存在对称面。
由于手性的存在，当右旋圆偏振光（顺时针旋转）和左旋圆偏振光（逆时针旋转）通过蛋白质溶液时，它们会与溶液中的手性分子发生相互作用，导致光的吸收谱发生差异。
这种差异可以通过测量右旋圆偏振光和左旋圆偏振光的光强差，即圆二色信号，来获得。
实施圆二色光谱实验需要使用一台圆二色光谱仪。
典型的圆二色光谱仪由两个光源、一个样品槽、一个光度计和一个计算机组成。
光源通常是通过电源把线性偏振光转换成圆偏振光的元件。
样品槽通常是一个石英或玻璃的小槽，用于容纳蛋白质样品。
光度计用于测量通过样品的光强差异，产生圆二色信号。
计算机用于控制仪器和处理数据。
圆二色光谱在研究蛋白质结构和构象变化中有广泛的应用。
首先，圆二色光谱可以用于检测蛋白质的二级结构。
蛋白质的二级结构由α-螺旋、β-折叠、无规卷曲等元素组成，这些元素对不同波长的光有不同的圆二色信号。
通过比较实验测量的圆二色信号与已知二级结构的标准谱图，可以确定蛋白质的二级结构成分。
其次，圆二色光谱还可以用于研究蛋白质的构象变化。
蛋白质的构象变化往往伴随着结构的转变，例如蛋白质的折叠、解折叠、配体结合等。
这些构象变化可以通过监测圆二色信号的变化来识别。
当蛋白质发生构象变化时，其手性属性会发生改变，导致圆二色信号的变化。
因此，圆二色光谱可以用于研究蛋白质的折叠动力学、解折叠过程以及与配体结合的相互作用。
最后，圆二色光谱还可以用于定量测量蛋白质的二级结构含量。
圆二色技术及应用
4 光电倍增管 （PM）
５ 样品杯
由高度均匀的熔融石英制做，不会带来附加的原二色性， 也不会对光产生散射。
样品浓度要与样品杯光径配合，使待测样品的O.D.值 不大于２。
6 氮气保护装置
四 氨基酸和肽的圆二色性
（一）氨基酸的圆二色性
氨基酸分子中具有紫外生色团的有吲哚基，酚羟基，苯基，二硫键， 咪唑基，羧基。
圆二色技术及应用
Circular Dichroism/CD
圆二色技术及应用
一 序言 二 基本原理 三 圆二色仪 四 氨基酸和肽的圆二色性 五 圆二色技术的应用
一 序言
17世纪,Huggens,偏振光 1881年,Biot,石英能使偏振光的偏振面旋转,
1934年，Lowry, 《Optical Rotatory Power》 1953年，建立了第一台偏振光检测仪 19世纪60年代以后，圆二色仪出现
图：三种LRR（lysine-rich repeat)家族肽的CD谱
2 CD谱非常适合研究蛋白质的构象变化
（1 ） 蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸结合的研究
图 A, Bob1（1-65）和Oct/DNA复合物的CD谱
图B，Oct/DNA/ Bob1（1-65）三元复合物的CD谱
（2 ） 克山病区粮饲养的豚鼠心肌线粒体膜的研究
find that the signal is weak because the concentration of the protein is lower than you were initially told. How could you overcome this problem – and what do you have to be careful of. 4. Does the CD spectrum of a protein give most information about the (i) primary structure, (ii) secondary structure or (iii) tertiary structure? 5. Draw the CD spectrum of an α-helix. Remember to label the axes and mark important points with their values. 6. Why is nitrogen gas used in CD instruments? 7. Does CD give information about where the helices are in a protein? 8. You wish to study the thermal stability of a protein with a single buried tryptophan residue. What methods would you consider using and why? 9. Membrane proteins are difficult to study by CD. True or false? Why?
用圆二色性和荧光光谱技术研究纳米吡啰红G核-铁蛋白的构建机理
离 与重组 技术 捕获 有机小 分子 或多肽 的途 径与 机理 ， 尤其 是亚 基解 离 和重 组过 程 中的 Ｏ螺 旋折 叠 、 ／ 去 折 叠 和二级结 构转 换等 问题 ， 至今 尚不 清楚 ． 选 用透 射 电子 显 微镜 （ ｒｎｍｓｉ ｌ ｔ ｎｍｃｏｃｐ ， Ｅ 技 术 可直 接 观测 到 不 同酸度 条 件下 Ｔａｓ ｉ ｏ ｅｅ ｒ ｉ ｓｏｙ Ｔ Ｍ） ｓｎ ｃｏ ｒ 铁 蛋 白的蛋 白壳 和 铁 核 的分 子 尺 寸 变 化 的 趋 势 与 规 律 ，从 而 揭 示 了觚 鱼 肝 铁 蛋 白 （ ｉ ｒｆｒｔ ｆ Ｌｖ ｒｉ ｏ ｅ ｅ ｉｎ Ｄ ｓａｉａａ ｉ Ａ Ｆ 和猪胰 铁蛋 白（ ｉ ｐｎｒａｉｆｒｔ ， Ｐ ） Ｈ Ｈ， Ｌ和 ＬＬ亚基 之 间 的相互 ａｙｔ ｋｊ ，Ｄ Ｌ ） ｓ ｅ Ｐｇ ａｃｅｔ ｒｉ Ｐ Ｆ 中 ． Ｈ— ｃ ｅ ｉｎ —
陈盈盈 黄 ， 琳 ， 季学涛 林 青 平 柯 才焕 黄河清 ， ， ，陈 ， ，
（ ．厦 门大学生命科学学院生物化学与生物技 术学系 ， １ ２ ．海洋与环境科学学院 ， 近海海洋环境科学 国家重点实验室 ， ３ ．化学化工学院 ， 福建省化学生物学重点实验室 ， 门 ３ １０ ） 厦 ６ ０５
中和技 术可 直接 使 铁 蛋 白壳 亚 基 解 离 与 重 组 ，并 用 于 在 蛋 白壳 内捕 获 抗 肿 瘤 药 物 ｌ 正 定 霉 素 ４羟
（ ｏｏ ｂ ｉ） 构建 １ Ｄ ｘｒ ｉｎ ， ｕｃ ４羟正定 霉素一 铁蛋 白载体 ．近期 ， 者选用 透射 电子显 微镜 技术研 究 ＳＬ 作 Ｚ Ｆ铁
圆二色谱是用于蛋白质结构研究的什么方法？
圆二色谱是用于蛋白质结构研究的什么方法？蛋白质是生物体内重要的功能分子，其结构决定了其功能。
因此，研究蛋白质的结构对于理解生物体内的生命过程具有重要意义。
在蛋白质结构研究领域，圆二色谱是一种常用的方法，它能够提供关于蛋白质的二级结构信息。
本文将详细介绍圆二色谱的原理、应用以及其在蛋白质结构研究中的重要性。
1. 圆二色谱的原理圆二色谱是一种光谱技术，利用圆偏振光与物质相互作用时的光学旋光现象来研究物质的结构。
当圆偏振光通过具有手性的分子时，其振动方向会发生旋转，这种旋转现象被称为光学旋光。
圆二色谱通过测量样品对圆偏振光的吸收差异来获得物质的圆二色信号。
2. 圆二色谱的应用2.1 蛋白质结构研究蛋白质的结构对其功能起着至关重要的作用。
圆二色谱可以提供关于蛋白质的二级结构信息，包括α-螺旋、β-折叠等。
通过测量蛋白质在不同波长下的圆二色信号，可以得到蛋白质的CD谱图，进而推断出蛋白质的二级结构组成。
图1。
2.2 药物研发圆二色谱在药物研发中也有广泛的应用。
许多药物是通过与蛋白质相互作用来发挥作用的，因此了解药物与蛋白质的相互作用机制对于药物研发至关重要。
圆二色谱可以用来研究药物与蛋白质的相互作用，从而帮助科学家理解药物的作用机制，优化药物设计。
2.3 生物医学研究圆二色谱在生物医学研究中也有广泛的应用。
例如，研究蛋白质的折叠和变性过程、研究蛋白质的构象变化等。
这些研究对于理解蛋白质的功能以及与疾病的关联具有重要意义。
3. 圆二色谱在蛋白质结构研究中的重要性圆二色谱作为一种非破坏性的分析方法，能够提供关于蛋白质的二级结构信息，对于蛋白质结构研究具有重要意义。
首先，圆二色谱可以帮助科学家了解蛋白质的二级结构组成。
蛋白质的二级结构决定了其功能，因此了解蛋白质的二级结构对于理解其功能具有重要意义。
其次，圆二色谱可以用来研究蛋白质的构象变化。
蛋白质的构象变化与其功能密切相关，通过圆二色谱可以监测蛋白质在不同条件下的结构变化，从而揭示蛋白质的功能调控机制。
细胞红蛋白;圆二色光谱;二级结构;α-螺旋
细胞红蛋白;圆二色光谱;二级结构;α-螺旋细胞红蛋白是一种存在于细胞中的重要蛋白质，它在维持细胞的正常功能和代谢中起着重要作用。
细胞红蛋白在细胞内具有多种功能和作用，其中圆二色光谱和二级结构是其中两个重要的方面。
圆二色光谱是一种用于研究蛋白质结构的方法，可以提供关于蛋白质的二级结构信息。
圆二色光谱通过测量蛋白质对左旋和右旋圆偏振光的吸收情况，来确定蛋白质的二级结构特征。
细胞红蛋白的二级结构是指蛋白质分子中α-螺旋、β-折叠片和无规卷曲等形成的结构。
α-螺旋是一种蛋白质的常见二级结构，它是由一条线性蛋白质链上氨基酸之间的氢键作用形成的螺旋结构。
α-螺旋具有稳定性和刚性，是蛋白质结构中的重要组成部分。
细胞红蛋白的圆二色光谱研究表明，它的二级结构主要由α-螺旋组成，与其他常见蛋白质相似。
圆二色光谱图显示了细胞红蛋白对左旋和右旋圆偏振光的吸收情况。
一般来说，细胞红蛋白在近紫外光区域（200-300 nm）和远紫外光区域（180-200 nm）表现出负吸收，在可见光区域（400-700 nm）表现出正吸收。
在圆二色光谱图的解析中，可以通过角度不同来确定蛋白质的二级结构类型。
细胞红蛋白的二级结构对于其功能和稳定性非常重要。
二级结构决定了蛋白质的空间构型和相互作用，从而影响了蛋白质在细胞内的功能。
细胞红蛋白是一种氧载体蛋白质，在细胞内负责运输氧气。
它的二级结构和圆二色光谱可以提供关于氧结合和释放机制的重要信息。
除了细胞红蛋白，其他蛋白质的二级结构和圆二色光谱也是研究的热点领域。
二级结构的改变可能与许多疾病的发生和发展有关，例如癌症、心血管疾病等。
因此，进一步理解和研究蛋白质二级结构和圆二色光谱对于揭示疾病机制和开发新型药物具有重要意义。
总之，细胞红蛋白是一种重要的细胞蛋白质，其二级结构和圆二色光谱研究对于理解蛋白质的功能和稳定性具有重要意义。
进一步的研究将有助于揭示细胞红蛋白的功能机制，并为相关疾病的治疗提供新的思路和方法。
圆二色光谱
圆二色光谱
圆二色光谱(简称CD)是应用最为广泛的测定蛋白质二级结构的方法，是研究稀溶液中蛋白质构象的一种快速、简单、较准确的方法。
它可以在溶液状态下测定，较接近其生理状态。
而且测定方法快速简便，对构象变化灵敏，所以它是研究蛋白质二级结构的主要手段之一，并已广泛应用于蛋白质的构象研究中。
用于推断非对称分子的构型和构象的一种旋光光谱。
光学活性物质对组成平面偏振光的左旋和右旋圆偏振光的吸收系数(ε)是不相等的，εL≠εR，即具有圆二色性。
如果以不同波长的平面偏振光的波长λ为横坐标，以吸收系数之差Δε=εL-εR为纵坐标作图，得到的图谱即是圆二色光谱，简称CD。
如果某手性化合物在紫外可见区域有吸收，就可以得到具有特征的圆二色光谱。
由于εL≠εR，透射光不再是平面偏振光，而是椭圆偏振光，摩尔椭圆度[θ]与Δε的关系为：[θ]=3300Δε。
圆二色谱也可以摩尔椭圆度为纵坐标，以波长为横坐标作图。
由于△ε有正值和负值之分，所以圆二色谱也有呈峰的正性圆二色谱和呈谷的负性圆二色谱。
在紫外可见光区域测定圆二色谱与旋光谱，其目的是推断有机化合物的构型和构象。
圆二色谱分析蛋白原理
圆二色谱分析蛋白原理
圆二色谱是一种用于分析蛋白质结构和构象的光谱技术。
它基于蛋白质分子的手性分子对圆偏振光的旋光效应进行检测和测量。
蛋白质分子的手性是指其分子结构或构象上存在的非对称性。
手性分子具有旋转偏振光的能力，这是因为它们有一个特定的光学活性中心。
当圆偏振光通过具有手性的蛋白质分子时，光的平面方向会发生旋转，这种旋转被称为旋光效应。
圆二色谱分析利用了这种旋光效应来研究蛋白质的二级和三级结构。
它通过测量不同波长下的圆偏振光的旋光角度，可以得到蛋白质在不同波长下的旋光谱线。
这些旋光谱线可以提供关于蛋白质分子的构象和构成元素的信息。
在圆二色谱分析中，通常使用的是紫外圆二色谱（UV-CD）或近红外圆二色谱（NIR-CD）。
紫外圆二色谱适用于分析蛋白质的二级结构，如α-螺旋和β-折叠等；而近红外圆二色谱则适用于分析蛋白质的三级结构，如蛋白质中的氨基酸残基之间的相互作用。
圆二色谱分析可用于监测蛋白质的构象变化、鉴定蛋白质的折叠状态和研究蛋白质的稳定性。
此外，圆二色谱还可用于确定蛋白质的二级结构比例、测定蛋白质的溶解状态和评估蛋白质的纯度。
总之，圆二色谱分析是一种重要的蛋白质结构研究技术，它基
于手性分子对光的旋光效应进行测量，可以提供关于蛋白质分子的结构和构象的信息。
通过圆二色谱的应用，研究人员可以深入了解蛋白质的结构和功能，为生物医学研究和药物设计提供重要的依据。
圆二色光谱分析蛋白质构象的方法及研究进展
圆二色光谱分析蛋白质构象的方法及研究进展沈星灿1!Z 梁宏。
1何锡文Z 王新省Z 1 广西师范大学化学化工学院 生物无机研究所 桂林541004Z 南开大学化学系 天津300071 摘要介绍了远紫外圆二色光谱数据计算蛋白质二级结构 辨认蛋白质三级结构类型的原理 拟合方法 实验技术 对近紫外圆二色作为光谱探针 研究蛋白质中芳香氨基酸残基 二硫键微环境的变化作了简单介绍关键词圆二色 蛋白质二级结构 蛋白质三级结构 评述Z 00Z-09-07收稿 Z 003-0Z-18接受本文系国家自然科学基金 No .Z 0Z 61001 广西自然科学基金 桂科青03390Z Z 和高校优秀青年教师奖励计划资助项目1引言随着人们对生命科学的日益关注 分析化学的深入发展将越来越重视和加强生物分析 特别是人类基因测序工程完成后 因生物 医学上的需要 使与蛋白质的相关研究成为生物分析中的重要课题自Kendre w 采用X -射线技术 首次揭示肌红蛋白的折叠结构以来 蛋白质的研究从氨基酸残基序列的测定 深入到空间结构-构象的确定 近年来 人们发现疯牛病 克-雅氏病和震颤病等神经退行性疾病是由Pri on 病蛋白所致 而构象变化在Pri on 病蛋白的致病因素中起着至关重要的作用 1 Z 这使人们进一步认识到蛋白质的构象对其生理功能的巨大意义 要深入理解蛋白质的生物活性 就必须了解它的构象及其相关变化 目前 确定蛋白质构象最准确的方法是X -射线晶体衍射 但对结构复杂 柔性的生物大分子蛋白质来说 得到所需的晶体结构较为困难 二维 多维核磁共振技术能测出溶液状态下较小蛋白质的构象 可是对分子量较大的蛋白质的计算处理非常复杂 相比之下 圆二色 C ircul ar di chr oi s m 简称CD 光谱是研究稀溶液中蛋白质构象的一种快速 简单 较准确的方法1969年 G reenfi el d 最早用CD 光谱数据估计了蛋白质的构象 3 相关的研究方法陆续有报道 4\1Z 特别是近十几年来 用远紫外圆二色 Far-UV CD 数据分析蛋白质二级结构 不但在计算方法和拟合程序上有了极大地发展 13\30 而且随着X -射线晶体衍射与核磁共振技术的提高 越来越多的蛋白质的精确构象得到测定 为CD 数据的拟合提供了更精确的数据库 31\34 研究者还发现用CD 光谱研究蛋白质三级结构具有独特优点 发展了用远紫外CD 光谱辨认蛋白质三级结构的方法及相关程序 34\36 此外 近紫外圆二色 Near-UV CD 作为一种灵敏的光谱探针 可反映蛋白质中芳香氨基酸残基 二硫键微环境的变化 37\39 CD 光谱技术作为研究溶液状态下蛋白质或多肽构象的一种重要手段已受到研究者的广泛关注 40\50 本文就CD 光谱技术分析蛋白质构象的基本原理 实验技术及其研究进展做一评述2蛋白质的圆二色性及其测量2.1蛋白质的圆二色性蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的具有特定结构的生物大分子 蛋白质一般有一级结构 二级结构 超二级结构 结构域 三级结构和四级结构几个结构层次 40\4Z 在蛋白质或多肽中 主要的光活性基团是肽链骨架中的肽键 芳香氨基酸残基及二硫桥键 当平面圆偏振光通过这些光活性的生色基团时 光活性中心对平面圆偏振光中的左 右圆偏振光的吸收不相同 产生的吸收差值 由于这种吸收差的存在 造成了偏振光矢量的振幅差 圆偏振光变成了椭圆偏振光 这就是蛋白质的圆二色性 圆二色性的大小常用摩尔消光系数差A E M -1 c m -1 来度量 圆二色性也可用摩尔椭圆度 G 来度量 它与摩尔消光系数差之间的换算关系式为G =4500KE L -E R l n10 1第3Z 卷Z 004年3月分析化学 FENX I ~UAXUE 评述与进展Chi nese Jour nal of Anal y tical Che m istr y 第3期388\394通常近似为: G ]=3300A E(Z )蛋白质的CD 光谱一般分为两个波长范围9即178\Z 50n m 为远紫外区CD 光谱9Z 50\3Z 0n m 为图1O -螺旋9 -折叠9 -转角及PZ 结构多肽的CD 谱F i g .1C ircul ar dichr ois m (CD )s p ectra of p ol yp e p -ti des i n t he O -helical 9 -sheet 9 -t ur n and PZ conf or m a-ti on (①)O -螺旋(O -heli X );(＠) -折叠( -sheet );(!) -转角( -t ur n );(")PZ (0.1mol /L 醋酸溶液中的聚-L -脯氨酸9p ol y -p r oli ne i n 0.1mol /L aceti c aci d )o近紫外区CD 光谱o 远紫外区CD 光谱反映肽键的圆二色性o 在蛋白质或多肽的规则二级结构中9肽键是高度有规律排列的9排列的方向性决定了肽键能级跃迁的分裂情况o 因此9具有不同二级结构的蛋白质或多肽所产生CD 谱带的位置~吸收的强弱都不相同o 如图1所示 6]:O -螺旋结构在靠近19Z n m 有一正的谱带9在Z Z Z 和Z 08n m 处表现出两个负的特征肩峰谱带; -折叠的CD 谱在Z 16n m 有一负谱带9在185\Z 00n m 有一正谱带; -转角在Z 06n m 附近有一正CD 谱带9而左手螺旋PZ 结构在相应的位置有负的CD 谱带o 因此9根据所测得蛋白质或多肽的远紫外CD 谱9能反映出蛋白质或多肽链二级结构的信息o 尽管9处于不对称微环境的芳香氨基酸残基~二硫键也具有圆二色性9但它们的CD 信号出现在Z 50\3Z 0n m 近紫外区9这些信息可以作为光谱探针研究它们不对称微环境的扰动9对肽键在远紫外区的CD 信号并不造成干扰o2.2CD 测量的样品准备及条件选择由于CD 是一种定量的~灵敏的光谱技术o 所以9样品的准备及测量条件的选择对分析计算蛋白质构象的准确性至关重要9尤其是一些蛋白质的构象信息出现在低195n m 的真空紫外区9对试剂和缓冲体系的要求更高o 测试用的蛋白质样品中应避免含有光吸收的杂质9缓冲剂和溶剂在配制溶液前最好做单独的检查9透明性极好的磷酸盐可用作为缓冲体系o蛋白质最佳浓度的选择和测定9决定CD 数据计算二级结构的准确性o CD 光谱的测量一般在蛋白质含量相对低(0.01\0.Z g /L )的稀溶液中进行9溶液最大的吸收不超过Z o 稀溶液可减少蛋白质分子间的聚集o 但如果太稀9则导致蛋白质过多地吸附在容器壁上9影响实验的准确性o 确定蛋白质的精确浓度是计算样品的二级结构的关键9一般蛋白质在Z 80n m 附近的消光系数可用来计算浓度9但此处吸收信号与蛋白质的构象有关9该方法的误差一般可达到5%51]o 更精确的方法有:定量氨基酸分析;用缩二脲方法测量多肽骨架浓度 5Z ]或测氮元素的浓度 53];也可以在完全变性条件下测芳香氨基酸残基的吸收9来确定蛋白质的准确浓度 54955]o 真空紫外CD 谱的测试要求很高9光路必须使用大通量~高纯度N Z 洗涤9一般选用光路径为0.05\1mm 的圆形石英测试池9以减少光吸收o 此外9为减少光谱的失真9响应波长应小于CD 峰半高宽的1/10(通常蛋白质是15n m )o 采用慢的扫描速度和较长的响应时间可以提高CD 的信噪比o 必要时9用数据平滑算法和傅里叶变换对谱图进行平滑处理9可得到较高质量的光谱图o3CD 数据拟合计算蛋白质二级结构3.1CD 数据拟合计算蛋白质二级结构的基本原理及常用方法由于Z Z Z 和Z 08n m 是O -螺旋结构的特征峰9早期就曾利用这两处的摩尔椭圆度 G ]Z 08或 G ]Z Z Z 来简单估计O -螺旋的分量 3956]:f O =-(G ]Z 08+4000)/Z 9000 3](3)其中9f O 是O -螺旋所占分量9即O -螺旋所含的氨基酸残基与整个蛋白质氨基酸残基数的百分比o 式(3)中的常数是根据实验推出的经验值o 由于该方法只考虑了O -螺旋在单波长的贡献9而忽略了蛋白质中其它二级结构对 G ]的贡献9具有误差o 但它的优点是可以快速地收集这两点的数据9特别是在动力学983第3期沈星灿等:圆二色光谱分析蛋白质构象的方法及研究进展和热力学的研究中9可作为光谱探针对O -螺旋的变化做简单的推算利用CD 数据更完全拟合计算二级结构的基本原理是C 假设蛋白质在波长>处的CD 信号C >9是蛋白质中各种二级结构组分的线性加合9则有等式CC ?=】f i C ?9i <4>其中9C ?9i 为第i 种二级结构在波长?处的CD 读数9f i 为第i 种二级结构所占的分量 若忽略噪声及其它因素对CD 光谱的影响9并假设溶液态蛋白质与晶体中的二级结构相同9则可利用已知二级结构的蛋白质或多肽的CD 光谱作为参考数据9对未知蛋白质的二级结构进行拟合计算9能得出O -螺旋\ -折叠\ -转角\无规线圈等结构所占的分量f i 对O -螺旋\ -折叠结构还能分别计算出规则和扭曲两种不同结构的分量 已用于拟合的参考蛋白质共有48种9其精确结构主要是通过X -射线晶体衍射或核磁共振技术测定9包括有Johnson 等报道的Z 9种[1Z \149Z 7]9Kei derli n g 等报道的5种[Z 1]9Yan g 等报道的6种[599]9及S reera m a 等最近报道的3种球蛋白和5种失活蛋白质[31]已报道的计算方法和拟合程序较多9按先后分别有C 多级线性回归<multili near re g ressi on >9拟合程序为G &F 9LI NCOMB 9MLR [3\8];峰回归<ri d g e re g ressi on >9拟合程序为CONT I N [11];单值分解<si n g ul ar val ue deco m p ositi on >9拟合程序为SVD [1Z 913];凸面限制<conveX constrai nt anal y si s >9拟合程序为CCA [18\Z 0];神经网络<neural nets >9拟合程序为KZ D [Z Z \Z 5];自洽方法<self-consi st ent m et hods >9拟合程序为SELCON [179Z 5\Z 8];以及最近发展的一种联用方法9拟合程序为CDSSTR [Z 9]等 下面将简单介绍几种比较准确\现在最常用的计算拟合方法SELCON 是S reera m a 和 ood y 在原有的一些算法上进行改进得到[179Z 5\Z 8]9其新的计算程序为SELCON3 该程序采用自洽算法9假设待测蛋白质的二级结构与某种已准确测定结构的参考蛋白质相同9用测量的CD 谱取代参考蛋白质的CD 谱9用单值分解算法<SVD >[1Z ]和多种局部线性化模型9反复计算取代后的收敛性 正确的拟合结果满足4个规则[3193Z ]C <1>总数规则拟合后各二级结构分量之和应处于0.95\1.05;<Z >分数规则每种二级结构的分量应大于-0.0Z 5;<3>光谱规则实验和计算光谱之间的均方根应小于0.Z 5A E ;<4>螺旋规则O -螺旋结构的分量由参考蛋白质来决定 最后的拟合结果是能满足以上4个规则所有结果的平均值 SELCON3不但运算的速度快9而且能较好地估计球蛋白中O 螺旋\ -折叠和 -转角结构的分量 对计算程序补充后9还可计算左手螺旋PZ 的分量[Z 5]9但对高 -折叠结构的估计尚不令人满意CONT I N 是由Pr ovencher 和G l kner 提出[11]9最新的拟合程序是CONT I N /LL 该方法采用峰回归<ri d g e re g ressi on >算法9假设待测蛋白质的CD 光谱<C obs >>是N 个已知构象的参考蛋白质CD 光谱的线性组合9进行拟合计算9使下面函数<5>的值最小】1?=1<C calc ?-C obs ?>Z +o Z 】Nj =1<U j -N -1>Z <5>其中9C ?是波长?处的CD 光谱9O 是调节因子;U j 是用第j 个参考蛋白质线性拟合得出的计算光谱C calc >的拟合系数 其约束条件是C 每种二级结构的分量）09且各种二级结构的分量之和为1 通过调节因子O 可以对拟合范围可进行调整 CONT I N /LL 对 -转角的估计较好9由于拟合的结果直接决定于参考蛋白质的选择9适当的增补不同类型的参考蛋白质可提高该方法拟合的准确性[3193Z ]CDSSTR 是Johnson 综合了几种方法的特点9发展起来的一种新的计算拟合方法[Z 9] 其特点是只需要最少量的参考蛋白质9就能得到较好的分析结果 拟合计算时9先从已知精确构象的蛋白质中任意挑选9组成参考蛋白质 每次组合结果应满足3个基本选择条件[Z 993193Z ]C <1>各二级结构分量之和应在0.95\1.05之间;<Z >各二级结构的分量应大于-0.03;<3>实验光谱与计算光谱间的均方根应小于0.Z 5A E 最后的拟合结果是能满足以上3个规则所有结果的平均值 研究表明C 对CD 数据进行拟合时9联用以上3种程序9可以提高预测蛋白质二级结构的可信度KZ D 是B h m 等首先提出9采用神经网络的算法[Z Z \Z 5] 在神经网络中有3种单元C 输入单元接受从外部的CD 光谱信号9并送到其它单元;输出单元能接受其它单元的信号9并输出拟合蛋白质二级结构的结果;隐藏单元能接受其它单元的信号9并能发出信号到其它单元 B h m 的神经网络算法中[Z Z ]9093分析化学第3Z 卷输入层包含有83个单元9对应178\Z 60n m 范围中83个波长数据 在隐藏层中有45个神经元O 输出层有5个神经元9分别是O -螺旋\平行和反平行 -折叠\ -折叠及其它二级结构的分量O 在神经网络中有两项不同的状态9学习状态 或训练状态 和回忆状态O 在学习状态联系在CD 数据和拟合结果之间9出现错误时进行权重调节9直到拟合结果和真实二级结构的差别最小O 该方法对O -螺旋和反平行 -折叠拟合结果好O S reera m a 和 ood y 研究表明9用两个隐藏层可以得到更好的结果 Z 5 9但缺点是耗时较长OS reera m a 等对采用不同波长CD 数据\不同数量和种类的参考蛋白质及不同计算拟合方法所得出的结果进行了详细地对比研究9并将CD 数据计算得出的二级结构与X -射线晶体衍射的结果进行对比9其相关系数和平均方差都较理想9尤其是O -螺旋\ -折叠的计算结果准确性很高 Z 693193Z 946 9这说明利用远紫外CD 数据来计算蛋白质的二级结构9具有较好的准确性O4圆二色数据分析蛋白质的三级结构4.1远紫外圆二色数据辨认蛋白质的三级结构类型远紫外CD 数据除了能用来计算蛋白质二级结构的分量外9研究者发现它也能提供有关蛋白质三级结构的信息 34\36 O 1976年9Levitt 和Chot hi a 曾在Nat ure 上报道9规则蛋白质的三级结构模型可分为4类 57 1 全O 型以O -螺旋结构为主9其分量大于40%9而 -折叠的分量小于5% Z 全 型以 -折叠这种结构为主9其分量大于40%9而O -螺旋的分量小于5% 3 O 型O -螺旋及 -折叠分量都大于15%9这两种结构在空间上是分离的9且超过60%的折叠链是反平行排列 4 O ! 型O -螺旋和 -折叠含量都大于15%9它们在空间上是相间的9且超过60%的折叠链平行排列O图Z三级结构类型中具有代表性的蛋白质的CD 谱F i g .Z EXa m p le re p resenti n g t he eXtre m es i n CD s p ectra f ort he terti ar y str uct ural classesa .全O 型蛋白 all-O p r ot ei n 肌红蛋白 m y o g l obi n - 9细胞色素c c y t ochr o m e c --- b .O 型蛋白 O p r ot ei n 溶菌酶l y so y m e - 9核糖核酸酶A ri bonucl ease A --- c .O型蛋白 O p r ot ei n 丙糖磷酸异构酶tri ose p hos p hat e i so m erase - 9黄素氧化还原酶 fl avodoXi n --- 9枯草杆菌蛋白酶BPNsubtili si n BPN ~ d .全 型蛋白 all- p r ot ei n 前血清蛋白p real bu mi n - 9B -J 蛋白 Bence-Jones p r ot ei n --- e .全 型蛋白 all- p r ot ei n O -糜蛋白酶 O -ch y motr yp si nv - 9大豆胰岛素抑制剂 so y bean tr yp si n i nhi bit or --- O1983年M anaval an 和Johnson 在Nat ure 上报道 36 9发现蛋白质这4种不同类型的三级结构具有特征的CD 光谱9可以用来辨认蛋白质的三级结构类型 34\36 O 如图Z 所示 36 9全O 型\O 型和O 型蛋白具有一些共同CD 光谱特征 它们在Z Z Z n m 和Z 08n m 都表现出明显的负峰9而在190\195n m 波长范围都有正峰9这些特征能使这3种类型与全 型蛋白区别开来O 图Z a 中的肌红蛋白和细胞色素C 的CD 光谱表明9全O 型蛋白的正\负CD 信号交叉在低于17Z n m 波长位置O 若交叉发生在更高的波长位置9则很可能是含有 型结构9此处的细微差别可以将全O 型蛋白与O 和O 型蛋白区别开来O 图Z b 中O 型的溶菌酶和核糖核酸酶A 9及图Zc 中O 型的丙糖磷酸异构酶\黄素氧化还原酶\枯草杆菌蛋白酶BPN 的正\负CD 信号交叉都发生在高于17Z n m 波长处O 比较图Z b 和Zc 的差别可发现 通过Z Z Z n m 和Z 08n m 两处的CD 数据比9能区分O 和O 两种不同类型的蛋白质O O 类型的蛋白质Z 08n m 比Z Z Z n m 的CD 值要大 而O 型蛋白的CD 谱特征正好相反O 相比之下9全 型蛋白缺乏象O -螺旋那样明显的CD 特征9在图Z d 和Z e 中9前血清蛋白和O -糜蛋白酶等全 型结构的蛋白表193第3期沈星灿等 圆二色光谱分析蛋白质构象的方法及研究进展Z93分析化学第3Z卷现出不同的CD谱峰特征Johnson等人在大量的研究基础上发现利用蛋白质的CD谱特征来辨认三级结构类型具有较好的准确性36根据这些研究结果Ven y a m i nov等人用簇分析算法及相应的C l us-t er程序输入Z36\190n mCD数据可以计算拟合出蛋白质三级结构的类型34354.2近紫外圆二色光谱探针反映氨基酸残基的微环境蛋白质中芳香氨基酸残基如色氨酸T r p酪氨酸T y r苯丙氨酸Phe及二硫键处于不对称微环境时在近紫外区Z50\3Z0n m表现出CD信号37\39研究表明Phe残基的CD信息表现在Z55 Z61和Z68n m附近T y r残基的信息表现在Z77n m左右而在Z79Z84和Z91n m是T r p残基的信息二硫键的变化信息反映在整个近紫外CD谱上因此近紫外CD谱可作为一种灵敏的光谱探针反映T r p T y r和Phe及二硫键所处微环境的扰动能用来研究蛋白质三级结构精细变化Cart er等用近紫外CD光谱探针较好地揭示了人血清白蛋白~SA及其3个结构域中的芳香氨基酸残基二硫键在不同p~条件下的所处微环境的改变39我们的研究发现近紫外CD光谱灵敏地反映出微量A g诱导~SA中芳香氨基酸残基及二硫键所处的微环境发生缓慢的扰动58近紫外CD光谱的测量与远紫外CD测量相似值得注意的是近紫外CD光谱测量所需蛋白质溶液的浓度一般比远紫外CD测量高1\ Z个数量级其测量可在1c m的方形石英池中进行5小结综上所述远紫外CD数据快速地计算出稀溶液中蛋白质的二级结构辨别三级结构类型近紫外CD光谱可灵敏地反映出芳香氨基酸残基二硫键的微环境变化由此可见CD光谱技术不但能快速简单较准确地研究溶液中蛋白质和多肽的构象Z59\61而且运用断流电化学等附加装置结合温度时间等变化参数CD光谱已经广泛地用于了解蛋白质-配体的相互作用监测蛋白质分子在外界条件诱导下发生的构象变化探讨蛋白质折叠失活过程中的热力学与动力学等多方面的研究6Z\7Z随着CD 光谱技术的进一步发展它必将在蛋白质研究领域中发挥重要的作用References1M estel R.Scie1ce1996Z73184\189Z Petchani ko w C S abori o G P Anderes L F r ossar d M-J O l m edo MI Sot o C.FEBS Letters2001509451\456 3G reenfi el d N Fas m an G D.B ioc he m ist r$196984108\41164S aXena V P etlauf er D B.Proc.Natl.A c A197168969\97Z5Chen Y~Yan g J T.B ioc he m.B io P h$s.Res.Co mm u1.1971441Z85\1Z916B rah m s S B rah m J.J.M ol.B iol.1980138149\1787Chan g C T u C-S C Yan g J T.A1al.B ioc he m.19789113\318Bol oti na I A Chekhov V O Lu g auskas V Y F i nkel shtei n A V Ptits y n O B.M ol.B iol.198014701\7099Chen Y~Yan g J T M arti ne ~M.B ioc he m ist r$19721141Z0\413110Adler A J.G reenfi el d N Fas m an G D.M et hods E1z$m ol.1972Z7675\73511Pr ovencher S G l kner J.B ioc he m ist r$1981Z033\371Z~ennesse y J P Johnson C Jr.B ioc he m ist r$1981Z01085\109413M anavalan P Johnson C Jr.A1al.B ioc he m.198716776\8514Co m p t on L A Johnson C Jr.A1al.B ioc he m.1986155155\16715Yan g J T u C-S C M arti ne ~M.M et h.E1z$m ol.1986130Z08\Z6916Shubi n V V Kha i n M L E fi movska y a T B.M ol.B iol.1990Z4165\17617V an S t okku m I~M S p oel der~J B l oe m endal M V an G r ondell e R G r oen F C A.A1al.B ioc he m.1990 191110\11818Perc el A~oll osi M Tusnad y G Fas m an G D.Protei1E1g.19914669\67919Perc el A Par k K Fas m an G D.Protei1s S t ruct.Fu1ct.G e1et.19921357\69Z0Perc el A Par k K Fas m an G D.A1al.B ioc he m.1992Z0383\93Z1Pancoska P Kei derli n g T A.B ioc he m ist r$1991306885\6895Z Z B h m G !M uhr R !Jaenicke R.Protei1E1g .!1992!5"191\195Z 3M er ol o J J !Andrade M A !Pri et o A !M or cn F.Ne uroco m P uti1g !1994!6"443\454Z 4Andrade M A !Chacan P !M er ol o J J !M oran F.Protei1E1g .!1993!6"383\390Z 5S reera m a N !ood y R .J .M ol .B iol .!1994!Z 4Z "497\507Z 6S reera m a N ! ood y R .A1al .B ioc he m .!1993!Z 09"3Z \44Z 7S reera m a N ! ood y R .B ioc he m ist r $!1994!33"100Z Z \100Z 5Z 8S reera m a N !V en y a m i nov S Y ! ood y R .Protei1Sci .!1999!8"370\380Z 9Johnson C Jr .Protei1s S t ruct .Fu1ct .G e1et .!1999!35"307\31Z30T our m ad j e A !A lcor ns !Johnson C Jr .A1al .B ioc he m .!1992!Z 00"3Z 1\33131S reera m a N !V en y a m i nov S Y ! ood y R .A1al .B ioc he m .!2000!Z 87"Z 43\Z 513Z S reera m a N !ood y R .A1al .B ioc he m .!2000!Z 87"Z 5Z \Z 6033V en y a m i nov S Y !Bai kal ov K A ! u C -S C !Yan g J T.A1al .B ioc he m .!1993!Z 14"17\Z 434S reera m a N !V en y a mi nov S Y ! ood y R .B io P h $s .J .!2001!80"3Z 1a 35V en y a m i nov S Y !V assilenko K S.A1al .B ioc he m .!1994!Z Z Z "176\18436M anavalan P !Johnson C Jr .Nat ure !1983!305"831\83Z 37Kell y S M !Price N C.B ioc hi m .B io P h $s .A ct a !1997!1338"161\18538Price N C.B iotec h1ol .A P P l .B ioc he m .!2000!31"Z 9\4039Dockal M !Carter D C !R ker F.The J our1al B iolo g ic al Che m ist r $!2000!Z 75"304Z \305040Yan Lon g f ei #阎隆飞$!Sun Zhir on g #孙之荣$.M olec ul ar S t ruct ure o f Protei1#蛋白质分子结构!.Bei j i n g #北京$"T si n g hua Uni versit y Press #清华大学出版社$!1999"11\17041Zhao Nan m i n g #赵南明$!Zhou ~ai m en g #周海梦$.B io P h $sics #生物物理学!.Bei j i n g #北京$"Chi na ~i g her Educa-ti on Press #中国高等教育出版社$!2000"5\3444Z Yan g P i n #杨频$!G ao Fei #高飞$.Pri1ci P les o f B ioi1or g a1ic Che m ist r $#生物无机化学原理!.Bei j i n g #北京$"S ci ence Press #科学出版社$!2002"Z Z \35Z43Yan g J T ! u C -S C !M arti ne ~M.M et hods E1z $m ol .!1996!130"Z 08\Z 6944Johnson C Jr .A11u .ReU .B io P h $s .B io P h $s .Che m .!1988!17"145\16645V en y a m i nov S Y !Yan g J Y.Deter m i1atio1o f Protei1Seco1dar $S t ruct ure .I 1C irc ul ar D ic hrois m a1d t he Co1-f or m atio1al A1al $sis o f B io m olec ules .Ne w Yor k "P l enu m !1996"69\10746G reenfi el d N J .A1al .B ioc he m .!1996!Z 35"1\1047S reera m a N !ood y R .C irc ul ar D ic hrois m o f Pe P ti des a1d Protei1s .I 1C irc ul ar D ic hrois m "Pri1ci P les a1d A P P lic atio1s .Z nd ed .!Ne w Yor k " ile y !1990"601\6Z 048L i n Behai #林波海$.Pro g .B ioc he m .B io P h $s .#生物化学与生物物理进展!"1994"Z 1#1!$67\6949Zhu Yon g chun #朱永春$!Chen g Guan gj i n #程广金$!Don g Shao j un #董绍俊$.Pro g ress i1Nat ural Scie1ce #自然科学进展!"2000"10#1Z !$1071\107750Kei derli n g T A.Curre1t O P i1io1i1Che m ic al B iolo g$"2002"6#5!$68Z \68851Pelt on J T "M clean L R.A1al .B ioc he m ."2000"Z 77$167\1765Z Goa J .Sc a1d .J .C I .I 1Uest ."1953"5$Z 18\Z Z Z53Lan g C A.A1al .Che m ."1958"30$169Z \169454Edell hoch ~.B ioc he m ist r $"1967"6$1948\195455G ill S C "von ~i pp l e P ~.A1al .Che m ."1989"18Z $319\3Z 656M orrisett J D "D avi d J 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p ectrosco p ic M et hods f or Anal y s is oft he Protei n Conf or m ati on w it h C ircul ar D ichrois mShen X i n g can19Z9L i an g~on g。
第十讲：光合磷酸化
高等植物的PSⅠ由反应中心和LHCⅠ等组成。反应中心内含 有11～12个多肽，其中在A和B两个多肽上结合着P700及A0、A1、 FX、FA、FB等电子传递体。每一个PSⅠ复合体中含有两个LHCⅠ， LHCⅠ吸收的光能能传给PSⅠ的反应中心。
《参考》PSI反应中心结构模式
模式图中显示了复合体中以 A和B命名的两个主要的蛋 白质亚基psaA和psaB的分 布状况。 电子从P700传递到叶绿素 分子A0，然后到电子受体 A1。电子传递穿过一系列的 被命名为FX，FA，FB的FeS中心，最后到达可溶性铁 硫蛋白（Fdx）。P700+从 还原态的质蓝素（PC）中接 受电子。 psaF，psaD和psaE 几个 PSI亚基参与可溶性电子传 递底物与PSI复合体的结合。
２.环式光合磷酸化
与环式电子传递偶联产生ATP的反应。 ADP ＋ Pi 光 叶绿体 ATP＋ H２O 环式光合磷酸化是非光合放氧生物光能转换的唯一形式，主要在基质 片层内进行。它在光合演化上较为原始，在高等植物中可能起着补充 ATP不足的作用。
３.假环式光合磷酸化
与假环式电子传递偶联产生ATP的反应。此种光合磷 酸化既放氧又吸氧，还原的电子受体最后又被氧所氧 化。 H２O + ADP ＋ Pi 光 叶绿体 ATP + O2-·＋4H+
Cyt b６/f
PQ +2PC(Cu＋)+ 2H＋
4.质蓝素
质蓝素(PC)是位于类囊体膜内侧表面的含铜的蛋白质，氧化时呈蓝 色。它是介于Cyt b６/f复合体与PSⅠ之间的电子传递成员。通过蛋 白质中铜离子的氧化还原变化来传递电子。
5.PSⅠ复合体
PSⅠ的生理功能是吸收光能，进行光化学反应，产生强的 还原剂，用于还原NADP+，实现PC到NADP+的电子传递。