圆二色谱原理PPT讲稿
合集下载
圆二色谱和旋光谱概述41页PPT
圆ห้องสมุดไป่ตู้色谱和旋光谱概述
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
圆二色谱原理-PPT
Far UV CD spectra of poly-L-Lys
1、100% α-螺旋 2、100% β-折叠 3、100%无规卷曲
Main CD features of protein 2ndary structures
α-helix β-sheet β-turn polypro II helix Random coil
从统计规律上说,自然光得光振动: 在垂直于光速得平面上遍布所有方向, 沿各方向振动得光矢量呈对称分布, 相应光矢量得振幅(光强度)相等。
超高压短弧氙灯: 在高压纯净氙气中放电发光。
(1)高亮度得点光源; (2)日光色。色温接近6000K; (3)在可见光区连续光谱; (4)高显色性,显色指数＞95; (5)在整个寿命期内维持光色特性; (6)高电弧稳定性; (7)热重启能力; (8)启动后即能达到接近最大光输出; (9)电弧光斑小、易聚光。
PMT得输出信号由正比于IA得直流分量与正比于S得交流分量所组成。
圆二色光谱仪工作原理
• 用相同强度,相同频率得左、右旋圆偏光交替照射样 品测得透过样品后得强度IR与IL
• 由于IR与IL十分接近,令IA=(IL+IR)/2,S= IR – IL
• 只放大相应于S得PMT输出电压Es(交流信号),而不放大相应 IA得输出电压EA。(适当选取放大倍数G值,使ESG与EA可比)。
或℃ ·cm2/dmol。
圆二色性得表示
吸收(率)差 = L - R A = AL – AR
椭圆度,摩尔椭圆度[] = 2、303(AL – AR)/4
[] = 3298(L - R) 3300 (L - R)
在蛋白质研究中,常用平均残基摩尔椭圆度
园二色＋双折射
圆二色谱和旋光谱 ppt课件
待测样品在200～800nm波长范围内无特征吸收， ORD呈单调平滑曲线，此时CD近于水平直线(△ε变化 甚微)，不呈特征吸收，对解释化合物的立体构型没有什 么用处。 若在上述范围内有特征吸收，则ORD和CD都呈特征的 康顿效应。
+ ORD
理想情况下，UV吸收峰λmax、CD的△ε
[φ ]
绝对值最大(呈峰或谷)及ORD的λK三者应
圆二色光谱(CD)和旋光谱(ORD)
• 旋光光谱(Optical Rotatory Dispersion，ORD)和圆二色
谱(Circular Dichroism，CD)分别于20世纪50年代和60 年代发展起来的仪器分析方法，原理都是利用电磁波和手性 物质相互作用的信息来研究化合物立体结构及其它有关问题。
HOOC NO 2
COOH
O 2N
A
B
(2)原发色团是对称的，但处于手性环境中而被歪曲。
如手性环酮中的羰基有邻位手性中心时是不对称的，手性烯烃(+)-3蒈烯(Carene)中的双键也一样。
*
O Cl
C
Me
3 H1 21
Me
4 *6 5 H D Me
(3)由分子轨道不互相交叠的发色团偶极相互作用产生的。
（2）手性介质对两种圆偏振光的吸光强度不 同，由它们合成的出射光不再是一个平面的偏 振光，而是一个右旋或左旋的椭圆偏振光。
旋光光谱(Optical Rotatory Dispersion, ORD)
假如有机分子是具有手性的，即分子和它的镜像互相不能重 叠，当平面偏振光通过它时，偏振面便发生旋转，即所谓该物 质具有“旋光性”。 偏振面所旋转的角度称之为旋光度，可用旋转检偏镜进行测定。 定义比旋光度[α]D为：
+ ORD
理想情况下，UV吸收峰λmax、CD的△ε
[φ ]
绝对值最大(呈峰或谷)及ORD的λK三者应
圆二色光谱(CD)和旋光谱(ORD)
• 旋光光谱(Optical Rotatory Dispersion，ORD)和圆二色
谱(Circular Dichroism，CD)分别于20世纪50年代和60 年代发展起来的仪器分析方法，原理都是利用电磁波和手性 物质相互作用的信息来研究化合物立体结构及其它有关问题。
HOOC NO 2
COOH
O 2N
A
B
(2)原发色团是对称的，但处于手性环境中而被歪曲。
如手性环酮中的羰基有邻位手性中心时是不对称的，手性烯烃(+)-3蒈烯(Carene)中的双键也一样。
*
O Cl
C
Me
3 H1 21
Me
4 *6 5 H D Me
(3)由分子轨道不互相交叠的发色团偶极相互作用产生的。
（2）手性介质对两种圆偏振光的吸光强度不 同，由它们合成的出射光不再是一个平面的偏 振光，而是一个右旋或左旋的椭圆偏振光。
旋光光谱(Optical Rotatory Dispersion, ORD)
假如有机分子是具有手性的，即分子和它的镜像互相不能重 叠，当平面偏振光通过它时，偏振面便发生旋转，即所谓该物 质具有“旋光性”。 偏振面所旋转的角度称之为旋光度，可用旋转检偏镜进行测定。 定义比旋光度[α]D为：
[PPT]-圆二色谱CircularDichroism(CD)
![[PPT]-圆二色谱CircularDichroism(CD)](https://img.taocdn.com/s3/m/561ccaee0d22590102020740be1e650e52eacf1b.png)
There are many different algorithms. All rely on using up to 20 CD spectra of proteins of known structure. By mixing these together a fit spectra is obtained for an unknown. For full details see Dichroweb: the online CD analysis tool Can generally get accuracies of 0.97 for helices, 0.75 for beta sheet, 0.50 for turns, and 0.89 for other structure types (Manavalan & Johnson, 1987, Anal. Biochem. 167, 76-85).
Near UV CD spectrum
蛋白质中芳香氨基酸残基，如色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)、苯丙氨酸(Phe)及二硫键处于不对称微环境时，在近紫外区250～320 nm，表现出CD信号。 Phe残基: 255、261和268 nm附近；Tyr残基:277 nm左右；而在279、284和291 nm是Trp残基的信息；二硫键的变化信息反映在整个近紫外CD谱上。 近紫外CD谱可作为一种灵敏的光谱探针，反映Trp、Tyr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。
蛋白质的光学活性
蛋白质的CD谱
CD spectra in the far UV region (180 nm – 250 nm) probes the secondary structures of proteins. CD spectra in the near UV region (~250 and ~ 350) monitors the side chain tertiary structures of proteins.
Near UV CD spectrum
蛋白质中芳香氨基酸残基，如色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)、苯丙氨酸(Phe)及二硫键处于不对称微环境时，在近紫外区250～320 nm，表现出CD信号。 Phe残基: 255、261和268 nm附近；Tyr残基:277 nm左右；而在279、284和291 nm是Trp残基的信息；二硫键的变化信息反映在整个近紫外CD谱上。 近紫外CD谱可作为一种灵敏的光谱探针，反映Trp、Tyr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。
蛋白质的光学活性
蛋白质的CD谱
CD spectra in the far UV region (180 nm – 250 nm) probes the secondary structures of proteins. CD spectra in the near UV region (~250 and ~ 350) monitors the side chain tertiary structures of proteins.
圆二色谱仪检测原理
圆二色谱仪检测原理
圆二色谱仪是一种用来测量物质的旋光性质的分析仪器。
其检测原理基于物质对偏振光的旋光效应。
圆二色谱仪中，光源发出的可见光经过偏振器后，被分成两束偏振方向相互垂直的线偏振光。
其中一束光经过样品管，与样品发生相互作用后，光的偏振方向发生变化。
另一束没有经过样品管。
两束光再次相遇时，通过光栅分光器将其分离为两束光，分别进入两个相互垂直的光电检测器。
当被测物质的溶液处于外加磁场的作用下时，分子因旋转而在样品管中具有特定的旋光性质。
旋光方向以及旋光强度与物质的结构有关。
这种旋光性质能够影响两束光之间的干涉现象，从而使得通过光电检测器的两束光的光强发生变化。
通过检测两束光的光强差异，圆二色谱仪可以测量样品的旋光性质。
圆二色谱仪的测量结果一般以CD（Circular Dichroism）谱或OR（Optical Rotation）谱的形式呈现。
CD谱描述了样品在不同波长处的旋光强度变化，可以用来研究样品的结构、构象和对称性等；OR谱则描述了样品在某一特定波长处的旋光方向和旋光强度。
圆二色谱仪在生物化学和药物领域具有广泛的应用，可以用来研究蛋白质、核酸、糖类等生物大分子的结构和构象变化，同时也可以用来研究药物的药效和药物-靶标相互作用等。
圆二色谱的原理和应用
2021/11/14
7
圆二色谱对水稻巯基蛋白酶抑制 剂的研究
2021/11/14
天然态CPI的圆二色谱 (CD谱)显示206nm和 222nm的双负峰，木瓜 蛋白酶的CD谱则218nm 处负峰210nm、222nm 处的负肩，当CPI与木瓜 蛋白酶以等摩尔数结合 后,此时的CD谱呈现 208nm、218nm处双负 峰,极值下移,说明蛋白质 的结构发生了变化。CPI 的结合部位被酶完全占 据时,CPI的构象亦发生 变化,使之不再结合和抑 制木瓜蛋白酶,从CD谱来 看表现为复合物谱峰的 明显不同,其实质是二者 构象变化的共同贡献.
2021/11/14
5
2021/11/14
根据 DNA 与配基相 互作用产生的 ICD 的不同特征, 可以对 配基与 DNA 的作用 方式, 以及DNA分 子的几何形状进行 定性的、经验性的 推测。DNA嵌入剂 一般表现为强度最 大不超过 10 的ICD 信号, 如果ICD的信 号较强则表示配体 与 DNA小沟发生了 结合 (图 3)。
6
如果配基的电子跃迁偶极矩方向平行于碱基对的长轴方向, 则 ICD 信号为正，表示该分子的长轴与短链 DNA 的碱基对间处于平行的几何位 置（图A），如果垂直于碱基对的长轴方向, ICD 为负，表示该分子 的长轴与短链 DNA 的碱基对间处于垂直的几何位置（图B）。 圆二色谱可作为新药研究中辅助筛选的工具，300 nm 以上的 ICD 峰可以用来定量分析药物与 DNA 结合的强弱, 这种现象可应用于 筛选以 DNA 为靶点的与 DNA 相互作用的药物。300 nm以下的 ICD 是对 DNA 原正负峰的影响, 也有望用于此类筛选。
8
2021/11/14
9
2021/11/14
圆二色谱原理与应用ppt课件
圆二色谱Circular Dichroism (CD) 原理与应用
精选编辑ppt
1
光的性质：波粒二象性诞生
人类对光的研究起源很早，但对光本质的认识经历了一个较漫长 的过程。光究竟是波还是粒子？光的波动说与微粒说之争从十七世纪 初开始， 其间牛顿、惠更斯、托马斯．杨、菲涅耳、爱因斯坦、波尔 等多位著名的科学家努力揭开了遮盖在“光的本质”外面那层扑朔迷离的 面纱，至二十世纪初以光的波粒 二象性告终，前后共三百多年的时间。
• Dynamic processes, e.g. protein folding • Studies of the effects of environment on protein structure • Secondary structure and super-secondary structure of membrane
如果AX=AY合成轨迹为圆
如果AX= AY合成轨迹为椭圆
垂直传播方向
圆偏振光
精选编辑ppt
9
下面我们研究以下两束圆偏振光的合成:
两束旋转方向相反的圆偏振光如果振幅相同（振幅与光强度的平方成正比） 矢量合成为平面偏振光。 如果振幅不等则根据公式 A x2 2 X A y2 2 Y2A xXA yY C O S( 2 2) SIN ( 2 2 ) 合成为下图右图所示的椭圆偏振光！
Cdpro分析:定期更新:SELCON3, CDSSTR,and CONTIN CLUSTER /~sreeram/CDPro/
精选编辑ppt
28
精选编辑ppt
29
精选编辑ppt
30
精选编辑ppt
31
从CD谱分析准确性
对全a、 a /b和变性蛋白质的准确度90-100% 对a + b的准确度为85% 对全b的准确度为75%
精选编辑ppt
1
光的性质：波粒二象性诞生
人类对光的研究起源很早，但对光本质的认识经历了一个较漫长 的过程。光究竟是波还是粒子？光的波动说与微粒说之争从十七世纪 初开始， 其间牛顿、惠更斯、托马斯．杨、菲涅耳、爱因斯坦、波尔 等多位著名的科学家努力揭开了遮盖在“光的本质”外面那层扑朔迷离的 面纱，至二十世纪初以光的波粒 二象性告终，前后共三百多年的时间。
• Dynamic processes, e.g. protein folding • Studies of the effects of environment on protein structure • Secondary structure and super-secondary structure of membrane
如果AX=AY合成轨迹为圆
如果AX= AY合成轨迹为椭圆
垂直传播方向
圆偏振光
精选编辑ppt
9
下面我们研究以下两束圆偏振光的合成:
两束旋转方向相反的圆偏振光如果振幅相同（振幅与光强度的平方成正比） 矢量合成为平面偏振光。 如果振幅不等则根据公式 A x2 2 X A y2 2 Y2A xXA yY C O S( 2 2) SIN ( 2 2 ) 合成为下图右图所示的椭圆偏振光！
Cdpro分析:定期更新:SELCON3, CDSSTR,and CONTIN CLUSTER /~sreeram/CDPro/
精选编辑ppt
28
精选编辑ppt
29
精选编辑ppt
30
精选编辑ppt
31
从CD谱分析准确性
对全a、 a /b和变性蛋白质的准确度90-100% 对a + b的准确度为85% 对全b的准确度为75%
圆二色谱仪操作规程培训ppt课件
Mean residue ellipticity or Molar ellipticity (摩尔椭圆率[θ])：单位为 deg.cm2.dmol-1，文献中通常都使用
根据Beer-Lambert law 有： θ = [θ]. l.c 或 [θ]=mdeg/(l.c ) (c-摩尔浓度)
计算出的值最后再乘以1000即可转换为deg.cm2.dmol-1
蛋白质： 氨基酸的圆二色性： 在可见光区没有吸收，紫外区只有芳
香族色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸。
2、 JASCO J-1500 基本组成与附件
配置：
1）检测器： UV-VIS 163-950nm NIR 400-1250nm 2) 光源：氙灯 3)气体：高纯N2 4)多通道测定 （CD/HT/Abs…），
制样工具
3) 停流附件
注射器：10ml
单管路死体积：46ul
注射器Flow rateMax :5ml/min
反应动力学检测
Mixing Ratio:整数倍
4) N2吹扫装置
只能用于标准样品支架，用于190nm以下样品测试
3、开机与基本操作规程
1）开气：打开氮气，调节分压在0.02mPa左右，依据测定波 长范围在仪器右侧的流量控制器中调节所需的气体流量。 (>190nm 2L/min; 185-190nm 5-10L/min; <185nm 25L/min) 2）开机：打开主机电源，使用变温时，需打开水循环电源。 或使用停流附件需开启停流附件控制器电源。 3) 软件：打开电脑主机，双击“spectra manager”图标，进入 操作界面，显示J-1500处于Idle状态则表示联机成功。
二级结构分析：
打开protein Secondary structure estimation软件，打开转换单位后 另存的文件数据。
根据Beer-Lambert law 有： θ = [θ]. l.c 或 [θ]=mdeg/(l.c ) (c-摩尔浓度)
计算出的值最后再乘以1000即可转换为deg.cm2.dmol-1
蛋白质： 氨基酸的圆二色性： 在可见光区没有吸收，紫外区只有芳
香族色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸。
2、 JASCO J-1500 基本组成与附件
配置：
1）检测器： UV-VIS 163-950nm NIR 400-1250nm 2) 光源：氙灯 3)气体：高纯N2 4)多通道测定 （CD/HT/Abs…），
制样工具
3) 停流附件
注射器：10ml
单管路死体积：46ul
注射器Flow rateMax :5ml/min
反应动力学检测
Mixing Ratio:整数倍
4) N2吹扫装置
只能用于标准样品支架，用于190nm以下样品测试
3、开机与基本操作规程
1）开气：打开氮气，调节分压在0.02mPa左右，依据测定波 长范围在仪器右侧的流量控制器中调节所需的气体流量。 (>190nm 2L/min; 185-190nm 5-10L/min; <185nm 25L/min) 2）开机：打开主机电源，使用变温时，需打开水循环电源。 或使用停流附件需开启停流附件控制器电源。 3) 软件：打开电脑主机，双击“spectra manager”图标，进入 操作界面，显示J-1500处于Idle状态则表示联机成功。
二级结构分析：
打开protein Secondary structure estimation软件，打开转换单位后 另存的文件数据。
圆二色谱CD原理定稿
PM
S1-S2:第一级单色器；S2-S3:第二级单色器;
M：球面反光镜；P：晶体石英棱镜；L:透镜；F:滤光器；
.,
33
由CDM交互形成的左、右旋圆偏光通过光学活性物 质，透射光强度随时间的变化
透射光强的变化频率与外加调制电压的频率相同。
交流成分S相 当于圆二色性
直流成分 IA=（IL+IR）/2
.,
24
• 圆二色性的存在将通过该物质传播的左、右圆偏光变成椭 圆偏振光。并且只在发生吸收的波长处才能观察到。
.,
25
理论计算的圆二色性与该椭圆偏振光的摩尔椭圆率的关系：
[θ] = 100θ/〔c ·l〕 = 3300〔 εL-εR〕
ε：介质对圆偏振光的摩尔消光系数， c ：样品摩尔浓度， l ：样品厚度〔cm 〕， [θ] 单位：℃/〔mol ·cm〕
椭圆偏振光
.,
7
2、光的偏振
双折射现象： 一束光射入各向异性晶体后有两束折射光。 尼科耳棱镜。
在生物样品中，肌肉纤维、骨骼和牙齿等具有各向 异性，淀粉粒、染色体和纺锤体等具有双折射性，因 此被用于组织细胞的化学研究。
.,
8
.,
9
o光和e光：频率一样、振动方向相互垂直、平面偏振光
.,
10
自然光入射到某些晶体〔电气石、硫酸金鸡钠碱晶体等〕时，晶片吸 收振动面与晶轴垂直的光，而只允许振动面平行于晶轴的光通过。
旋光现象是圆双折射的一种特殊形式。 旋光物质使左、右圆偏振光的速度不同，即其色散大小的折射率不同， 旋光现象的产生是由于光学各向异性物质的折射率nL≠nR的结果。
.,
21
旋光，双折射
.,
22
8、光的吸收和圆二色性〔circular dichroism, CD〕
圆二色光谱法用PPT课件
Beer-Lanmbert Law
A= lgI0/I
=(1/2.303)lnI0/I
=εCL
圆二色性
Optical active object
L ?
ΔA=AL- AR =Δε C L
=2.303 A/4 (弧度)
第9页/共51页
CD的Cotton effect
CD的Cotton effect曲线：
220-230 (weak) 180-190 (strong) 190
200
205
210-230 weak 212
第40页/共51页
CD signal of a protein depends on its 2ndary structure
—— chymotrypsin (all b) —— lysozyme ( + b) —— triosephosphate isomerase(/b) —— myoglobin (all )
• 朝光源看，偏振面按顺时针方向旋转的，称为 右旋，用“+”号表示；偏振面按逆时针方向旋 转的，称为左旋，用“-”号表示
第2页/共51页
旋光度
• = []lc
[]是旋光物质的比旋光率，单位是度•厘 米2 • 10克-1
• 对同一物质，[]值与波长有关
旋光率与波长的关系称为旋光色散 (Optical rotatory dispersion, ORD)
第41页/共51页
估算蛋白质螺旋含量
仅适合含量较高的蛋白质！
第42页/共51页
蛋白质二级结构含量计算
Fasman standards
t = x + xbb + xcc Vary x, xb and xc ， while x+ xb + xc = 1.0
《圆二色光谱》PPT课件备课讲稿
the molar ellipticity
[ ] Mw [y] /100
平均残基椭圆率[ ]MRw
the mean residue ellipticity
[ ]MRw MRw [y] /100
C: 摩尔浓度 L : 光程 (dm)
[ ]: [deg • mol-1 • cm-1] or [deg • cm2 • dmol-1]
Beer-Lanmbert Law
A= lgI0/I
=(1/2,303)lnI0/I
=εCL
ΔA=AL- AR =Δε C L
Optical active object
L ?
=2.303 A/4 (弧度)
比椭圆率[y] the specific ellipticity
[y] = /CL
摩尔椭圆率[ ] , [ ]
effect
-
Negative cotton +
effect
-
0
λ
0
λ
0
λ
Instrument
/
CD application
Secondary structure of macromolecule
[] x E-3
-helix: 19x nm (+) 208nm, 222nm (-)
基本原理( principle )
Plane (linearly) polarized light
Right and Left hand circularly polarized light
Optically Active Sample
Chiral
Preferential absorption of left hand polarized
[ ] Mw [y] /100
平均残基椭圆率[ ]MRw
the mean residue ellipticity
[ ]MRw MRw [y] /100
C: 摩尔浓度 L : 光程 (dm)
[ ]: [deg • mol-1 • cm-1] or [deg • cm2 • dmol-1]
Beer-Lanmbert Law
A= lgI0/I
=(1/2,303)lnI0/I
=εCL
ΔA=AL- AR =Δε C L
Optical active object
L ?
=2.303 A/4 (弧度)
比椭圆率[y] the specific ellipticity
[y] = /CL
摩尔椭圆率[ ] , [ ]
effect
-
Negative cotton +
effect
-
0
λ
0
λ
0
λ
Instrument
/
CD application
Secondary structure of macromolecule
[] x E-3
-helix: 19x nm (+) 208nm, 222nm (-)
基本原理( principle )
Plane (linearly) polarized light
Right and Left hand circularly polarized light
Optically Active Sample
Chiral
Preferential absorption of left hand polarized
圆二色谱的原理和应用(共10张PPT)
根据 DNA 与配基相 互作用产生的 ICD 的 不同特征, 可以对配 基与 DNA 的作用方 式, 以及DNA分子的 几何形状进行定性的
、经验性的推测。 DNA嵌入剂一般表现 为强度最大不超过 10 的ICD 信号, 如果ICD 的信号较强则表示配 体与 DNA小沟发生了 结合 (图 3)。
如果配基的电子跃迁偶极矩方向平行于碱基对的长轴方向, 则 ICD 信 号为正，表示该分子的长轴与短链 DNA 的碱基对间处于平行的几何位置
圆二色谱对水稻巯基蛋白酶抑制剂的研究
天然态CPI的圆二色谱(CD谱)
显示206nm和
222nm的双负峰，木瓜蛋白酶
的CD谱则218nm处负峰210nm、
222nm处的负肩，当CPI与木瓜
圆二色谱可作为新药研究中辅助筛选的工具，300 为靶点的与 DNA 相互作用的药物。 DNA嵌入剂一般表现为强度最大不超过 10 的ICD
根据 DNA 与配基相互作用产生的 ICD 的不同特征, 可以对配基与 DNA 的作用方式, 以及DNA分子的几何形状进行定性的、经验性的推测。
300 nm以下的 ICD 是对 DNA 原正负峰的影响, 也有望用于此类筛选。
可以看出右旋的和左旋的
根据 DNA 与配基相互作用产生的 ICD 的不同特征, 可以对配基与 DNA 的作用方式, 以及DNA分子的几何形状进行定性的、经验性的推测。
222nm的双负峰，木瓜蛋白酶的CD谱则218nm处负峰210nm、222nm处的负肩，当CPI与木瓜蛋白酶以等摩尔数结合后,此时的CD谱呈现208nm
、218nm处双负峰,极值下移,说明蛋白质的结构发生了变化。
CPI的结合部位被酶完全占据时,CPI的构象亦发生变化,使之不再结合和抑制木瓜蛋白酶,从CD谱来看表现为复合物谱峰的明显不同,其实质是二者
旋光光谱和圆二色谱课件
行后续的数据处理和分析。
数据处理
02 利用软件对数据进行平滑处理、基线校正等操作，以
提高数据的质量和可靠性。
结果输出
03
将处理后的数据以图表形式输出，便于分析和解读实
验结果。
06
CATALOGUE
总结回顾与拓展延伸
关键知识点总结回顾
旋光光谱和圆二色谱基本 原理
回顾两种光谱技术的物理原理、数学表达式 及实验方法。
手性分子与圆二色现象
只有手性分子才具有圆二色性，其左、右旋圆偏振光吸收不同。
立体化学环境与圆二色性
分子的立体化学环境，如构型、构象等，会影响圆二色性表现。
圆二色性参数定义及计算方法
圆二色性参数
描述圆二色性强弱的参数，如椭圆率、旋转角等。
计算方法
通过测量左、右旋圆偏振光的吸收差值，并利用相关公式进行计算得出。
药物与DNA/RNA相互作用
通过圆二色谱可以研究药物与DNA/RNA的相互作用， 了解药物对DNA/RNA构象的影响，为药物设计提供依 据。
生物膜脂质组成分析
要点一
脂质组成
圆二色谱可以检测生物膜中不同脂质组分的含量和分布， 从而了解生物膜的结构和功能。
要点二
膜蛋白与脂质相互作用
通过圆二色谱可以研究膜蛋白与脂质之间的相互作用，揭 示膜蛋白在生物膜中的功能和作用机制。
旋光度测定
通过测量旋光度，可以确定有机化合物的旋 光性质和旋光度大小，从而进行化合物鉴定 。
纯度检查
比较实际测量值与理论计算值，可以判断样 品纯度，如旋光度与浓度关系是否符合比尔 定律。
药物开发中活性成分筛选
活性成分筛选
利用旋光光谱技术，可以快速筛选具有特定 旋光性质的活性成分，提高药物开发效率。
拉曼光谱及圆二色谱 ppt课件
Matthew Y. Sfeir etal. Science 26 November 2004: Vol. 306. no. 5701, pp. 1540 - 1543
1332 1580
Relative intensities -> degree of
20000
14000
disorder in graphite structure
800 1800
1750
1700
1650
1600
wavenumber (cm-1)
1550
27
二、拉曼光谱的应用
• 2、在生
物学中
的应用
螺旋 结构
折叠 结构
28 高分子科学系周平
3、在无机化学上的应用
20000 15000 10000 5000
0 1000
Elemental Carbon
The material from Nanotubes are Derived
15 高分子科学系周平
3）相互禁阻规则：有少数分子的振动在红外和拉曼中 都是非活性的。 如乙烯的扭曲振动既无偶极矩变化，也无极化率变化， 故在红外及拉曼中皆为非活性。
H
H
CC
H
H
16 高分子科学系周平
6、拉曼光谱的一些基本特征：
(1) 对称取代的S-S 、C=C 、N=N 、C≡C振动产生强拉曼谱带，由 单键、双键到三键，因可变形的电子逐渐增加，故谱带也增强。
(CN)
2255~2220
(CC) (C=O)
2250~2100 1820~1680
(C=C) (N-N),脂肪族取代基 (N-N),芳香族取代基
1900~1500 1580~1550 1440~1410
1332 1580
Relative intensities -> degree of
20000
14000
disorder in graphite structure
800 1800
1750
1700
1650
1600
wavenumber (cm-1)
1550
27
二、拉曼光谱的应用
• 2、在生
物学中
的应用
螺旋 结构
折叠 结构
28 高分子科学系周平
3、在无机化学上的应用
20000 15000 10000 5000
0 1000
Elemental Carbon
The material from Nanotubes are Derived
15 高分子科学系周平
3）相互禁阻规则：有少数分子的振动在红外和拉曼中 都是非活性的。 如乙烯的扭曲振动既无偶极矩变化，也无极化率变化， 故在红外及拉曼中皆为非活性。
H
H
CC
H
H
16 高分子科学系周平
6、拉曼光谱的一些基本特征：
(1) 对称取代的S-S 、C=C 、N=N 、C≡C振动产生强拉曼谱带，由 单键、双键到三键，因可变形的电子逐渐增加，故谱带也增强。
(CN)
2255~2220
(CC) (C=O)
2250~2100 1820~1680
(C=C) (N-N),脂肪族取代基 (N-N),芳香族取代基
1900~1500 1580~1550 1440~1410
圆二色谱原理与应用备课讲稿共55页PPT
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
圆二色谱原理与应用备课讲稿
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
Байду номын сангаас
清华大学 圆二色谱课件
椭圆偏振光
（I）振幅、频率、相位完全相同，旋转方向相反的 左右旋圆偏振光合成平面偏振光 （II）两束振幅不同、但频率相同，旋转方向相反的 左右旋圆偏振光将合成椭圆偏振光
光活性（Optical activity）
平面偏振光经过光学活性介质后，如两圆偏振光振 幅相同（光吸收相同），但相位不同（传播速度不、 同），合成的平面偏振光的偏振面旋转一个角度α .
圆二色谱 Circular Dichroism (CD)
黄嘉欣
清华大学
2010.11.16
基本概念
• • • • • 平面偏振光 右旋偏振光 椭圆偏振光 光活性 圆二色性
平面偏振光（plane polarized light）
右旋偏振光
振幅保持不变，而方向周期变化，电 场矢量绕传播方向螺旋前进
• Acceptable: 1. Potassium Phosphate with KF, K2SO4 or (NH4)2SO4 as the salt. 2. Hepes, 2mM. 3. Ammonium acetate, 10mM.
• Avoid: Tris; NaCl; Anything optical active, e.g. Glutamate
蛋白芳香族氨基酸残基微环境
蛋白质中芳香氨基酸残基，如色氨酸(Trp)、 酪氨酸(Tyr)、苯丙氨酸(Phe)及二硫键处 于不对称微环境时， 在近紫外区250～ 320 nm，表现出 CD信号。
吸收值在0.6~1.2之间能获得好的信噪比，若 吸收值超过2，则数据变得不可靠。
溶剂吸收
Buffer Systems for CD Analyses
1、蛋白质二级结构 2、药物与蛋白二级结构的结合 3、蛋白质折叠 4、外界环境对蛋白质构象的影响 5、膜蛋白的二级结构和超二级结构
[课件]X射线磁圆二色PPT
![[课件]X射线磁圆二色PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/8c890da58762caaedd33d420.png)
求和规则的注解
求和规则是理论推导的结果，根源于原子 物理的光学求和规则； 所构造的物理模型用到了许多近似，有一 定的应用范围，不分情况的随便套用，可 能得不到正确的结果。
求和规则
归一化问题 明显的，我们平常处理的是吸收截面σ或者吸收 系数µ ，而求和规则处理的是I。如果积分能量区 域相对于平均跃迁能量很小，两者基本上没有区 别，直接处理吸收截面σ即可。如果积分区域较 大，就要老老实实的除以能量得到
X射线磁圆二色
Outline
一些基本概念
磁圆二色原理 求和规则 应用
铁磁性
物质具有铁磁性的基本条件：
物质中的原子有磁矩； 原子磁矩之间有相互作用。ຫໍສະໝຸດ 自旋取向
自旋向上——自旋同向，本征值为1 自旋向下——自旋反向，本征值为0 由于交换相互作用，对于铁磁性材料，自 旋同向能量降低，自旋反向能量升高。
也就是左右旋圆偏振光吸收截面之差。物理 ) ( B ) ，即同时改变偏振手性和磁场方向， 上 (B 吸收截面不变。所以实验上可以采用改变偏振性 和磁场方向两种方法获得XMCD。 不过，对于磁滞效应的TbNi2O3等，不应该通过改 变磁场方向的方法。（测磁滞曲线另当别论）
磁圆二色谱
h 2 ( 2 l 1 ) n
l 1 1 1 1 ( I I ) ( I I ) 2 23 l j j l 1 0 | S | 0 0 | T | 0 z z 1 0 1 3 h l ( I I I)
j j
j+、j−分别表示c+1/2和c − 1/2能量范围(L3和L2或者M5和M4)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4、布儒斯特角
当入射光射到两种介质界面上时，反射光和折射光的偏振情况与入 射光不同。
5、四分之一波片
使o光和e光的光程相差1/4波长的晶片。此时，相位差为 π/2，透射的合成光是长轴与晶轴重叠的正椭圆偏振光。
若入射平面偏振光的电矢量与晶体晶轴的夹角θ＝45°，则
Eo = Ee，合成光是圆偏振光（Circular polarized light）。
圆二色谱原理课件
光学活性分子对左、右圆偏光 的吸收率的差值
1、自然光
光具有波、粒二象性，是横电磁波。只有横波才有偏振 现象:
光矢量的振动方向与光的传播方向垂直， 在垂直于光传播方向的平面内, 有不同的振动方向。 电场矢量E和磁场矢量H互相垂直、位相相同。
E
0
v
H
E
传播方向
振动面
由于感光作用都是E 引起的，因而，将E 作为光矢量。 振动面：E 与光传播方向组成的平面。
如果所有的跃迁仅在基态的最低振动能级 和第一激发态之间，吸收光谱将是很狭窄 而不连续的谱线。
由于分子的价电子跃迁总伴随着振动和转 动能级的跃迁，所以，紫外分光光度计测 定物质的吸收光谱，虽然有一最大吸收峰 值，但都是具有一定波长宽度并相对平滑 的曲线。
光的吸收
若溶液中的溶质对某一波长的入射光有吸收，则透射光的 光强度小于入射光。
自然光 平面偏振光
圆偏振光 样品
椭圆偏振光
2、光的偏振
双折射现象： 一束光射入各向异性晶体后有两束折射光。 尼科耳棱镜。
在生物样品中，肌肉纤维、骨骼和牙齿等具有各向 异性，淀粉粒、染色体和纺锤体等具有双折射性，因 此被用于组织细胞的化学研究。
名称 折射定律
寻常光 （o光）
遵守
非常光 （e光）
不遵守
相同
平面偏振光
不同 平面偏振光，方向改变
相同
椭圆偏振光
不同 椭圆偏振光，方向改变
振幅相等、振动方向相互垂直、相位相差1/4波长 的两平面偏振光合成圆偏振光
右旋
7、旋光色散（Optical rotatory dispersion，ORD）
旋光性：光学活性分子对左、右圆偏光的折射率不同，透射光虽然仍 然为平面偏振光，但其偏振面旋转了一定的角度。 旋光物质又称为光学活性物质。 旋光度：偏振面旋转的角度
.
. ...
. ...
. ...
起偏器
检偏器
晶轴相互平行时， 透射光强度最大；
晶轴夹角为α时，透 射光强度与cos2α成 正比。
晶轴相互垂直时， 透射光强度为零；
3、平面偏振光（Plane polarized light）
也称线（完全）偏振光，简称偏振光。 它的振动面称为其偏振面。 振动方向保持不变 振幅发生周期性变化 E之端点在空间的轨迹为一平面正弦曲线 投影到垂直于光传播方向的平面上为一直线段
朝光源看， 电场矢量方向按顺时针方向旋转的，称为右圆偏振光； 电场矢量方向按逆时针方向旋转的，称为左圆偏振光。
6、光的叠加
一束自然光可以看作是两束相互垂直而没 有相位关系的平面偏振光的加和。
旋转方向相反的 左、右圆偏光 透过一光学 活性物质后
振幅 相等 相等 不等 不等
透过的左、右圆偏光
相位
矢量和
从统计规律上说，自然光的光振动: 在垂直于光速的平面上遍布所有方向， 沿各方向振动的光矢量呈对称分布, 相应光矢量的振幅（光强度）相等。
超高压短弧氙灯: 在高压纯净氙气中放电发光。
（1）高亮度的点光源； （2）日光色。色温接近6000K； （3）在可见光区连续光谱； （4）高显色性，显色指数＞95； （5）在整个寿命期内维持光色特性； （6）高电弧稳定性； （7）热重启能力； （8）启动后即能达到接近最大光输出； （9）电弧光斑小、易聚光。
旋光现象是圆双折射的一种特殊形式。 旋光物质使左、右圆偏振光的速度不同，即其色散大小的折射率不同， 旋光现象的产生是由于光学各向异性物质的折射率nL≠nR的结果。
旋光，双折射
8、光的吸收和圆二色性（circular dichroism, CD）
化合物在正常情况下，处于低能的基态， 电子占据所有的成键轨道（σ、π、n轨 道）。如果电子吸收了外界的能量，它就 从基态跃迁到激发态能级。
• 圆二色性的存在将通过该物质传播的左、右圆偏光变成椭
圆偏振光。并且只在发生吸收的波的摩尔椭圆率的关系：
[θ] = 100θ/（c ·l） = 3300（ εL-εR）
ε：介质对圆偏振光的摩尔消光系数， c ：样品摩尔浓度， l ：样品厚度（cm ）， [θ] 单位：℃/（mol ·cm）
或℃ ·cm2/dmol。
圆二色性的表示
吸收（率）差 = L - R A = AL – AR
椭圆度，摩尔椭圆度[] = 2.303（AL – AR）/4
[] = 3298（L - R） 3300 （L - R）
在蛋白质研究中，常用平均残基摩尔椭圆度
园二色＋双折射
9、ORD与CD光谱
同时产生， 包括同样的分子结构信息：光学活性物质分 子中的不对称生色团。 CD反映光与分子间能量的交换，旋光性则 是与分子中电子的运动有关。 可以由Kronig-Krammers转换方程相互转 换。
折射率
对于晶体一切方向都具 有相同的折射率
传播方向 在入射面内
折射率随方向而变化 不一定在入射面内
o光和e光：频率相同、振动方向相互垂直、平面偏振光
自然光入射到某些晶体（电气石、硫酸金鸡钠碱晶体等）时，晶片吸 收振动面与晶轴垂直的光，而只允许振动面平行于晶轴的光通过。
自然光
. ...
平面偏振光
CD谱的极值处与吸收峰一致（科 顿效应，cotton effect），因而 分子中不同生色团对于谱的贡献 比在ORD中更容易分辨。
ORD是渐近线，两端不回归
ORD 吸收带附近，旋光度由负到正 吸收带附近，旋光度由正到负
旋光色散：不同波长的偏振光的旋转角度不同。 旋光仪是测量旋光性与波长的函数关系，从而得到一个旋光色散谱。
圆双折射：某个物质对于左、右圆偏光的折射率分别为nL和nR， 若 nL = nR，则为光学各向同性物质； 若 nL ≠ nR，则为光学各向异性物质；左、右圆偏光的相位改变， 若nL＞nR，透射光的偏振面右旋。 若nL＜nR，透射光的偏振面左旋。