圆二色光谱分析小结
生物分析 圆二色光谱
圆二色光谱分析法引言五十年代初，生物学研究从宏观领域深入到微观领域，开创了分子生物学的新时代。
随着研究的不断深入和发展，生物学已发展成最活跃的学科之一。
手性(Chirality)是物质结构中的重要特征．即具有不能重叠的三维镜像对映异构体，它们的分子式完全相同，但其中原子或原子基团在空间的配置不同，互为镜像。
凡手性分子都具有光学活性，即可使偏振光的振动面发生旋转。
生物基础分子一般都具有手性，也都具有光学活性。
在自然界中，氨基酸有L型和D型两种对映异构体，组成蛋白质的20种氨基酸，除最简单的甘氨酸不具有手性外，其余都是L型的[1]。
手性分子都具有光学活性。
当单色左旋与右旋的圆偏振光通过某一种手性样品时，该样品对左、右旋圆偏振光的吸收不同，这叫做圆二色性(Circular Dichroism)。
其差值△A=△A L-△A R称为圆二色值，按波长扫描就得到了圆二色谱(CD谱)。
CD谱是特殊的吸收谱，它比一般的吸收谱弱几个量级，但由于它对分子结构十分敏感，因此近十几年来，CD已成为研究分子构型(象)和分子间相互作用的最重要的光谱实验之一。
利用CD研究生物大分子和药物分子，具有重要的科学意义和实用价值[2,3]。
一、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[4-6]。
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△ (M-1 ·cm-1 )来度量。
蛋白质的CD光谱一般分为两个波长范围，即178—250 nm为远紫外区CD光谱，250—320 nm为近紫外区CD光谱, 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。
圆二色谱测试：红外光谱分析的得力助手
圆二色谱测试：红外光谱分析的得力助手在生物制药领域，药物的质量控制是至关重要的。
为了确保药物的纯度和有效性，科学家们需要使用各种分析技术来进行药物的表征和分析。
其中，圆二色谱测试作为一种重要的分析方法，被广泛应用于生物药物的研究和开发过程中。
本文将详细介绍圆二色谱测试的原理、应用和优势，帮助读者更好地了解这一分析技术。
一、圆二色谱测试的原理圆二色谱测试是一种基于红外光谱的分析方法，通过测量样品对不同偏振方向的圆偏振光的吸收情况，来获取样品的结构和构象信息。
圆二色谱测试主要依赖于分子中手性中心的存在，手性分子对圆偏振光的吸收会导致光的旋光现象，从而产生圆二色信号。
通过测量样品对左旋和右旋圆偏振光的吸收差异，可以得到样品的圆二色谱图。
图1。
二、圆二色谱测试的应用圆二色谱测试在生物制药领域有着广泛的应用。
首先，它可以用于药物的纯度检验。
不同的药物分子具有不同的手性结构，通过圆二色谱测试可以确定药物样品中手性分子的含量和纯度，确保药物的质量。
其次，圆二色谱测试还可以用于药物的结构分析。
药物的结构对其活性和稳定性有着重要影响，通过圆二色谱测试可以获取药物分子的构象信息，帮助科学家们了解药物的结构特征，从而指导药物的设计和改进。
此外，圆二色谱测试还可以用于蛋白质的研究和分析，帮助科学家们揭示蛋白质的结构和功能。
三、圆二色谱测试的优势相比于其他分析方法，圆二色谱测试具有一些独特的优势。
首先，圆二色谱测试是一种非破坏性的分析方法，可以在不破坏样品的情况下获取样品的结构信息。
这对于药物的研究和开发非常重要，可以避免样品的浪费和损坏。
其次，圆二色谱测试具有高灵敏度和高分辨率的特点，可以检测到极小浓度的手性分子，并且可以区分不同手性分子的结构差异。
这使得圆二色谱测试在药物分析中具有很大的优势。
此外，圆二色谱测试还可以进行在线监测，实时监测药物的质量和稳定性，提高生产过程的控制和效率。
圆二色谱测试作为一种重要的分析方法，在生物制药领域发挥着重要的作用。
紫外圆二色谱分析蛋白结构
紫外圆二色谱分析蛋白结构根据电子跃迁能级能量的大小，蛋白质的CD光谱分为三个波长范围:(1) 250nm以下的远紫外光谱区，圆二色性主要由肽键的电子跃迁引起;(2) 250～300nm的近紫外光谱区，主要由侧链芳香基团的电子跃迁引起;(3) 300～700nm的紫外-可见光光谱区，主要由蛋白质辅基等外在生色基团引起。
相应地，远紫外CD主要用于蛋白质二级结构的解析，近紫外CD主要揭示蛋白质的三级结构信息，紫外-可见光CD主要用于辅基的偶合分析。
远紫外CD谱:在蛋白质或多肽的规则二级结构中，肽键是高度有规律排列的，二级结构不同的蛋白质或多肽，所产生CD谱带的位置、峰的强弱都不同。
因此，根据所测得蛋白质或多肽的远紫外CD谱，能反映出蛋白质或多肽链二级结构的信息。
紫外区段（190-240nm），α-螺旋的CD谱在192nm附近有一正峰，在208nm、222nm处呈两个负的特征肩峰；β-折叠在216-218nm有一负峰，在185-200nm有一强的正峰；β-转角则在206nm附近有一正峰；无规则卷曲构象的CD谱在198nm附近有一负峰，在220nm附近有一小而宽的正峰。
近紫外CD光谱：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250～320nm表现出CD峰。
研究表明：色氨酸在290及305nm处有精细的特征峰；酪氨酸在275及282nm有峰；苯丙氨酸在255、260及270 nm有弱的但比较尖锐的峰带；另外芳香氨基酸残基在远紫外光谱区也有CD信号；二硫键于195-200nm和250-260处有谱峰?。
总的来说，在250～280nm之间，由于芳香氨酸残基的侧链的谱峰常因微区特征的不同而改变，不同谱峰之间可能产生重叠。
蛋白浓度与使用的光径厚度和测量区域有一定关系，测量远紫外区氨基酸残基微环境的蛋白，浓度范围在0.1~1.0mg/ml，则光径可选择在0.1~0.2cm之间，溶液体积则在200~500ul。
圆二色谱总结
圆二色谱实验总结圆二色谱是用来表征蛋白的二级结构和三级结构的常用方法，在界面课题组主要用来表征肽自组装体的二级结构；通常对于三级结构不予考虑。
这一方法的实验操作容易，与一般的光谱测量相同，但是形成的机制比较复杂。
在此只能说我自己理解了的部分，对于不理解的部分还需要继续查文献进行了解。
1圆二色谱的原理名称中虽有“色谱”两字，但是这一测量方法实际上是一光谱法，光谱法对应的即为电子的跃迁行为。
同时，光谱法中必然存在的定量关系就是朗伯-比尔定律，圆二色谱的方法就是建立在这一光吸收过程上的光谱方法。
1.1预备知识需要推演圆二色谱的原理用到的工具有数学工具和物理知识两个方面，分别叙述如下。
1.1.1 数学工具在推演圆二色谱的数学表达形式时，需要用到一些数学知识，主要有圆的普通方程及参数方程、椭圆的普通方程及参数方程，相关的三角函数知识，这些数学知识基本都在高中阶段学过。
首先说明圆的普通方程和参数方程：圆的普通方程即为仅对圆上点的坐标关系进行描述的方程。
圆上点的特点是对固定点（即圆心）的距离相等，设圆心的坐标为(x0, y0)半径为r，则圆的普通方程为√(x−x0)2+(y−y0)2=r通常用的是化简的形式，为讨论方便，将圆心设为原点，即得到x2+y2=r2利用同角三角函数关系，即sin²θ+cos²θ=1可将上述方程参数化，得到圆的参数方程{y=r sinθx=r cosθ使用同样的思路，可以得到椭圆的参数方程，即{y=b sinθx=a cosθ消去参数后，得到椭圆的标准方程，即x2 a2+y2b2=1上述有关于椭圆的方程中均有a≠b。
1.2 物理预备知识关于物理的预备知识是最基本的波动光学的观点。
按照波动光学的观点，光是在空间中交替传播的电磁场，电场强度的方向与磁感应强度的方向垂直。
从能量分布的角度来说，光的能量被认为主要以电场的形式传播，因而通常也将光的电场强度矢量方向定义为光矢量方向。
CD(圆二色)光谱的理论和实验
2 12 2 , 0 V12 r12 1 2 , 0 2 , , r12
N. Berova and K. Nakanishi, Circular Dichroism: Principles and Applications, Wiley-VCH, New York, 2nd ed., 2000 Exciton Chirality: Fundamentals and Frontiers, Monatsh. Chem., 2005, 136(3)
d 不含发色团的手性配体与在UVvis区有d 或 f 型跃迁的金属离子 络合，产生ICD活性。
S. Allenmark, Chirality, 2003, 15, 409-422 G. Ascoli, E. Domenici, C. Bertucci, Chirality, 2006, 18, 667-679 L. Di Bari, G. Pescitelli and P. Salvadori, Chem.–Eur. J., 2004, 10, 1205–1214
Ⅳ 超分子体系诱导CD（ICD）
a 手性客体分子与含发色团的非手性主体
O. Mcconnell, A. Bach, C. Balibar, et al., Chirality, 2007, 19,658 - 682
Ⅳ 超分子体系诱导CD（ICD）
b 带发色团的非手性小分子键合手 性生物高聚物主体中，如蛋白质， 多肽，寡核苷酸，低聚糖（环糊 精）。 c 几个客体分子同时结合在主体大 分子的不同活性位。
摩尔椭圆率
平均残基椭圆率
OR旋光现象
R
L
L R 在 旋 光 介 质 中
在 非 旋 光 介 质 中
圆二色谱报告
圆二色谱报告一、实验目的1. 圆二色性；2. 圆二色光谱的原理与应用；3. 圆二色光谱的相关拓展知识；4. 圆二色光谱的实验技术与操作。
二、实验原理圆二色性是手性分子在光学上表现的一种特性。
光可视为振动方向与传播方向垂直的电磁横波。
当光波的电矢量方向以一个固定的角速度以传播方向为轴心匀速旋转时，称之为圆偏振光。
根据圆偏振光电矢量旋转方向的不同，可以将其区分为左圆偏振光和右圆偏振光。
一束平面偏振光可以看成是由两个振幅和速度相同而螺旋前进方向相反的圆偏振光叠加而成（图1）。
两圆偏振光彼此对映，互为镜像。
当手性物质在偏振光的波长范围内存在吸收的时候，其对左右圆偏振光的吸收程度，也就是摩尔吸光系数，是不同的。
此时不但偏振光的偏振平面将被旋转，构成该偏振光的左右圆偏振光的振幅也将不再相等。
组成出射光的左右圆偏振光的电矢量和将沿一个椭圆轨迹移动，此时的出射光就是椭圆偏振光（图2）。
这种光学现象就称为手性物质所具有的圆二色性。
对于纯手性物质，其椭圆偏振光的椭圆度θ在特定溶剂、浓度、温度和光程下，在特定波长处为定值。
同时，在特定波长处的椭圆度θ与在该波长处对左右圆偏振光的摩尔吸光系数之差(Δε)成正比。
将θ或Δε对波长作图，即得到圆二色光谱。
图1 右圆偏振光(a)、左圆偏振光(b)及平面偏振光示意图，水平箭头表示光的传播方向。
图2 (a) 平面偏振光的圆组分；(b) 平面偏振光的旋转与圆组分；(c) 椭圆偏振光的旋转与圆组分被吸收的情况。
其中，OB与OC分别表示右、左圆偏振光被吸收后的振幅，OD表示OB与OC的矢量和，θ表示椭圆偏振光的椭圆率角，tanθ= OE/OA″≈θ。
圆二色光谱的英文名称为Circular Dichroism，简称CD光谱。
其光谱仪的基本测试原理是——通过入射圆偏振光的波长变化，测定手性样品的左圆偏振光和右圆偏振光摩尔消光系数之差Δε。
由于CD光谱反映了光和分子间的能量交换，因而只能在有最大能量交换的共振波长范围内测。
实验4 圆二色光谱
实验二圆二色光谱一、实验目的1.学习和了解圆二色光谱的原理2.掌握圆二色光谱的的操作和分析二、实验原理1.圆偏振光振幅保持不变，而方向随前进方向随周期性变化，电场矢量绕绕传播方向螺旋前进2.圆二色性当光通过光学活性的物质时，介质对左右旋的圆偏振光的吸收率不同，二者的差值称为该物质的圆二色性（circular dichroism，简称CD）3.圆二色谱图光学活性物质对左右圆偏振光的吸收率之差为Δε=εL-εR是随入射偏振光的波长变化而变化的以Δε或有关量为纵坐标，波长为横坐标得到的谱图称为圆二色谱图,由于Δε绝对值很小，常用摩尔椭圆[θ]度来代替，二者的关系是[θ] =3300Δε当光学活性物质对光没有特性吸收时，在谱图中仅为一条近似的直线，当光学活性物质对光存在特征性吸收时通常有两种情况：当εL>εR得到一个正的圆二色谱图，当εL<εR得到一个负的圆二色谱图三、实验内容1.实验仪器及构造圆二色谱仪的基本构造：2.圆二色谱的应用蛋白质的圆二色性(1)由氨基酸通过肽键连接而成；(2)光学活性基团：肽键、芳香氨基酸残基、二硫桥键；(3)蛋白质有多个结构层次，相同的氨基酸序列，因蛋白质的折叠结构不同，基团的光学活性受到影响。
蛋白质的圆二色特征(1)光学活性基团及折叠结构；(2)250nm以下的光谱区，肽键的电子跃迁引起；(3)250~300nm光谱区，侧链芳香基团的电子跃迁引起；(4)300~700nm光谱区，蛋白质辅基等外在生色基团引起。
3.实验内容分别测定左旋和右旋苯丙氨酸的圆二色光谱三、实验结论可以通过圆二色光谱来分析化合物的手性结构。
从图中可知，左旋异构体对右旋的圆偏振光的吸收要比左旋圆偏振光大；同理，右旋异构体对左旋圆偏振光的吸收要比右旋圆偏振光要大。
故在分析位置样品时，若谱线峰值大于零，则为左旋，反之，则为左旋。
圆二色谱分析结果怎么看？
圆二色谱分析结果怎么看？圆二色谱是一种常用的生物制药分析技术，它可以用来研究生物大分子的结构和构象变化。
通过测量样品对不同波长的左旋光和右旋光的吸收情况，我们可以得到圆二色谱图谱。
本文将详细介绍如何解读圆二色谱分析结果。
一、圆二色谱图谱的基本结构圆二色谱图谱通常由两个曲线组成：正旋光曲线和负旋光曲线。
正旋光曲线表示样品对右旋光的吸收情况，而负旋光曲线表示样品对左旋光的吸收情况。
这两个曲线的形状和峰值位置可以提供关于样品的结构和构象信息。
图1。
二、峰值位置的解读圆二色谱图谱中的峰值位置可以告诉我们样品的二级结构信息。
一般来说，α-螺旋结构在190-200 nm处会出现负峰，而β-折叠结构在210-220 nm处会出现正峰。
通过观察峰值位置的变化，我们可以推断样品的二级结构变化。
三、峰值强度的解读除了峰值位置，圆二色谱图谱中的峰值强度也是解读样品结构的重要指标。
峰值强度反映了样品对旋光的吸收程度，强度越高表示吸收越强。
通过比较不同样品的峰值强度，我们可以判断它们的结构差异。
四、色谱图形的解读除了峰值位置和峰值强度，圆二色谱图谱的整体形状也提供了有关样品结构的信息。
例如，如果图谱呈现出对称的双峰形状，那么可能存在一种手性结构。
而如果图谱呈现出单峰形状，那么样品可能是非手性的。
五、结构变化的解读通过比较不同条件下的圆二色谱图谱，我们可以观察到样品结构的变化。
例如，当样品在不同温度下进行测量时，我们可以观察到峰值位置的变化，从而推断样品的热稳定性。
类似地，通过比较不同pH值下的圆二色谱图谱，我们可以了解样品的酸碱稳定性。
圆二色谱分析结果的解读需要考虑峰值位置、峰值强度、峰形、色谱图形和对比分析等因素。
通过综合分析这些指标，我们可以得出关于样品结构特征、纯度和质量变化情况的重要信息。
圆二色谱作为一种重要的分析技术，在生物制药领域具有广泛的应用前景。
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圆二色谱总结
圆二色谱总结圆二色谱是一种常用于研究分子结构和性质的重要工具，特别是在物理、化学、生物学以及材料科学等领域。
它利用偏振光通过样品时产生的圆偏振光变化来测量样品的光谱特性。
以下是关于圆二色谱的一些总结：1.圆二色谱的定义和原理圆二色谱（Circular Dichroism，CD）是一种测量左旋和右旋偏振光通过样品后的透过率差别的技术。
当偏振光通过一个含有手性分子的样品时，它会发生旋光，即偏振面会旋转。
通过测量旋光度，可以确定分子的手性及其结构。
2.圆二色谱的应用圆二色谱被广泛应用于各种科学领域。
例如，在生物学中，CD被用于研究蛋白质和DNA的结构和动力学。
在化学中，它被用于研究有机化合物的手性和分子结构。
在材料科学中，CD被用于研究纳米材料和功能材料的光学特性。
3.圆二色谱的优势和局限性圆二色谱有以下几个优势：（1）灵敏度高：可以检测到样品中微小的旋光度变化，从而可以研究分子结构和动力学。
（2）分辨率高：可以区分不同的手性分子，这对于研究分子结构和手性之间的关系非常重要。
（3）无损检测：不会对样品造成破坏，因此可以用于研究生物样品和其他易损坏的样品。
然而，圆二色谱也存在一些局限性：（1）需要大量的样品：通常需要大量的样品才能获得可靠的CD谱图。
（2）需要专业的技术人员：需要进行CD测量的实验需要专业的技术人员进行操作和维护。
4.圆二色谱的发展趋势近年来，圆二色谱技术不断发展，出现了许多新的技术和发展趋势，如：（1）高精度CD测量技术：随着技术的进步，现在可以获得更高的测量精度和分辨率，从而能够更深入地研究分子的结构和动力学。
（2）CD与其他谱图的联用技术：可以将CD与其他谱图技术联用，如红外光谱、核磁共振谱等，从而可以从多个角度研究分子的结构和性质。
（3）CD在生物医学中的应用：CD可以用于研究生物分子的结构和动力学，从而可以应用于生物医学领域，如药物筛选、疾病诊断和治疗等。
（4）CD在材料科学中的应用：通过CD可以研究纳米材料、功能材料的光学特性，为材料科学的发展提供新的工具。
生物大分子的构成奥秘：圆二色光谱测什么？
生物大分子的构成奥秘：圆二色光谱测什么？生物大分子是构成生命体的基本组成部分，对于研究生物学和药物研发具有重要意义。
然而，了解生物大分子的结构和构成并不容易。
在这方面，圆二色光谱技术为我们提供了一种强大的工具，可以帮助我们揭示生物大分子的奥秘。
本文将介绍圆二色光谱的原理、应用和意义。
1. 圆二色光谱的原理圆二色光谱是一种通过测量分子对圆偏振光的吸收来研究分子结构的技术。
它利用了生物大分子的手性性质，即分子的立体构型不对称性。
生物大分子如蛋白质、核酸和多糖都具有手性结构，因此它们对圆偏振光的吸收会产生旋光现象。
圆二色光谱仪通过向样品中传入圆偏振光，并测量透射光的旋光角度来获得样品的圆二色谱。
根据旋光角度的正负和大小，可以推断出样品中手性分子的含量和立体构型。
2. 圆二色光谱的应用2.1 蛋白质结构研究蛋白质是生物体内最重要的大分子之一，其结构与功能密切相关。
圆二色光谱可以用于研究蛋白质的二级结构，如α-螺旋、β-折叠和无规卷曲等。
通过分析圆二色谱图，我们可以了解蛋白质的结构特征，进而推断其功能和相互作用。
图1。
2.2 药物研发圆二色光谱在药物研发中也发挥着重要作用。
许多药物靶点是蛋白质，了解药物与蛋白质的相互作用对于药物设计和优化至关重要。
圆二色光谱可以帮助研究人员确定药物与蛋白质结合的方式和强度，从而指导药物研发过程。
2.3 生物大分子工程生物大分子工程是一种利用基因工程技术改造生物大分子的方法。
圆二色光谱可以用于监测和评估生物大分子工程过程中的结构变化。
通过比较圆二色谱图，我们可以判断工程后的生物大分子是否具有所需的结构和功能。
3. 圆二色光谱的意义圆二色光谱作为一种非破坏性、快速、灵敏的分析技术，对于生物大分子的研究具有重要意义。
首先，圆二色光谱可以提供关于生物大分子结构的直接信息。
通过分析圆二色谱图，我们可以了解生物大分子的二级结构、手性性质和立体构型，为我们深入理解生物大分子的功能和相互作用提供了重要线索。
圆二色谱实验报告
圆二色谱实验报告圆二色谱应用技术一、实验目的1、了解圆二色（CD）光谱的工作原理。
2、学会运用圆二色谱测氨基酸，蛋白质，DNA。
二、实验原理对R和L两种圆偏振光吸收程度不同的现象。
这种吸收程度的不同与波长的关系称圆二色谱，是一种测定分子不对称结构的光谱法。
圆二色光谱是一种差光谱，样品在左旋偏振光照射下的吸收光谱与其在右旋吸收光谱照射下的偏振光之差。
物质的吸收光谱决定物质的颜色。
如果一个物质对左旋偏振光和对右旋偏振光的吸收不同,那么称该物质具有圆二色性(circulardi2chroism,简称CD)。
同样,如果一个物质对于不同方向的线偏振光的吸收不同,那么该物质具有线二色性。
很多各向异性的晶体具有线二色性;而很多生物大分子和有机分子具有圆二色性在分子生物学领域中主要用于测定蛋白质的立体结构，也可用来测定核酸和多糖的立体结构。
圆二色谱仪由光源、单色器、起偏器、圆偏振发生器、试样室和光电倍增管组成。
三、实验步骤1.通高纯氮气45min后，开机2.点亮氙灯:打开主机电源INSTRUMENTPOWER;打开氙灯电源XENONLMAPPOWER;等待LMAPready 灯亮；按红色IGNITELMAP 按钮3.打开主板电源INSTRUMENTPOWER4.打开Thermocubechiller(开关在冷却器左边）5.打开软件，设置参数，选择数据保存设置；选择保存位置；开始实验，保存数据6关软件TerminateCDSProgram 中关闭7关氙灯电源XENONLMAPPOWER8关闭Thermocubechiller9等待10min 后关闭高纯氮气（可先行下述步骤）10清洗比色皿、注射泵及其他附件11光盘刻录数据12关闭主机电源INSTRUMENTPOWER四、试验结果和数据处 180200220240260280300-250-200-150-100-50050D e s c r i p t i o nWavelength(nm)a180200220240260280300-10-55101520D e s c r i p t i o n Wanelength(nm)b图：a为稀释前曲线，b为稀释20倍后曲线在蛋白质分子中，肽链的不同部分可分别形成α-螺旋、β-折叠、β-转角等特定的立体结构。
圆二色谱解析
圆二色谱解析
圆二色谱是一种光谱分析技术，它利用物质对偏振光的旋转来确定样品的结构和组成。
圆二色谱常用于分析有机分子、生物大分子和无机化合物等。
在圆二色谱中，样品的旋光率会随着波长而变化，这与其分子结构和构象有关。
通过将样品的圆二色光谱与已知物质的光谱进行比较，可以确定样品的构象和组成。
圆二色谱解析需要一定的理论基础和实验技术。
在理论上，需要理解光的偏振现象、圆二色光的产生机制以及分子构象与圆二色光谱之间的关系。
在实验上，需要掌握光学仪器的使用方法，制备高质量的样品以及正确的数据处理和分析技能。
圆二色谱解析在化学、生物学、医学等领域中具有广泛的应用。
例如，在药物研发中，圆二色谱可以用于确定药物的构象和药效，从而指导药物设计和优化。
在生物大分子结构研究中，圆二色谱可以用于确定蛋白质和核酸的二级结构和折叠状态，以及其与配体的相互作用等。
总之，圆二色谱解析是一种重要的光谱分析技术，它在化学、生物学、医学等领域中具有广泛的应用前景。
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圆二色光谱实验报告
实验四—圆二色光谱实验圆二色光谱实验一、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。
圆二色性用摩尔系数系数差ΔεM来度量，且有关系式：ΔεM = εL –εR，其中，εL 和εR分别表示左和右偏振光的摩尔吸收系数。
如果εL –εR >0，则ΔεM为“+”，有正的圆二色性，相应于正Cotton效应；如果εL –εR<0，则ΔεM为“-”，有负的圆二色性，相应于负Cotton效应。
由于这种吸收差的存在，造成了矢量的振幅差，因此从圆偏振光通过介质后变成了椭圆偏振光。
圆二色性也可用椭圆度θ或摩尔椭圆度[θ]度量。
[θ]和ΔεM之间的关系式：[θ]=3300*Δε圆二色光谱表示的[θ]或ΔεM与波长之间的关系，可用圆二色谱仪测定。
一般仪器直接测定的是椭圆度θ，可换算成[θ]和ΔεM：[θ] = 100θ/cl，ΔεM= θ/33cl 其中，c表示物质在溶液中的浓度，单位为mol/L；l为光程长度（液池的长），单位为cm。
输入c和l的值，一般仪器能自动进行换算，给出所需要的关系。
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。
生物分析圆二色光谱
生物分析圆二色光谱圆二色光谱分析法引言五十年代初，生物学研究从宏观领域深入到微观领域，开创了分子生物学的新时代。
随着研究的不断深入和发展，生物学已发展成最活跃的学科之一。
手性(Chirality)是物质结构中的重要特征．即具有不能重叠的三维镜像对映异构体，它们的分子式完全相同，但其中原子或原子基团在空间的配置不同，互为镜像。
凡手性分子都具有光学活性，即可使偏振光的振动面发生旋转。
生物基础分子一般都具有手性，也都具有光学活性。
在自然界中，氨基酸有L型和D型两种对映异构体，组成蛋白质的20种氨基酸，除最简单的甘氨酸不具有手性外，其余都是L型的[1]。
手性分子都具有光学活性。
当单色左旋与右旋的圆偏振光通过某一种手性样品时，该样品对左、右旋圆偏振光的吸收不同，这叫做圆二色性(Circular Dichroism)。
其差值△A=△A L-△A R称为圆二色值，按波长扫描就得到了圆二色谱(CD谱)。
CD谱是特殊的吸收谱，它比一般的吸收谱弱几个量级，但由于它对分子结构十分敏感，因此近十几年来，CD已成为研究分子构型(象)和分子间相互作用的最重要的光谱实验之一。
利用CD研究生物大分子和药物分子，具有重要的科学意义和实用价值[2,3]。
一、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[4-6]。
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△ (M-1 ·cm-1 )来度量。
蛋白质的CD光谱一般分为两个波长范围，即178—250 nm为远紫外区CD光谱，250—320 nm为近紫外区CD光谱, 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。
圆二色光谱预测蛋白质二级结构组成方法评析
圆二色光谱预测蛋白质二级结构组成方法评析圆二色光谱（Circular Dichroism, CD ）是一种用于研究蛋白质二级结构的光谱技术。
通过测量蛋白质在不同波长下的圆二色吸收值，我们可以推测蛋白质的二级结构组成。
圆二色光谱预测蛋白质二级结构组成的方法主要有两种：直接法和间接法。
直接法是基于蛋白质的圆二色光谱数据，通过计算不同二级结构的特征吸收峰位置和强度，来直接推测蛋白质的二级结构组成。
这种方法的优点是快速、简便，但对于复杂的蛋白质结构，其准确性可能会受到限制。
间接法是通过比较蛋白质的圆二色光谱与已知二级结构的标准光谱，来推测蛋白质的二级结构组成。
这种方法的优点是准确性较高，但需要事先建立标准光谱库，并且对于一些新型的蛋白质结构，可能需要更新标准光谱库。
圆二色光谱是一种非常有用的技术，可以用于预测蛋白质的二级结构组成。
但是，需要注意的是，不同的方法适用于不同的情况，需要根据具体情况选择合适的方法。
同时，圆二色光谱数据的质量和分析方法的准确性也会影响预测结果的准确性。
因此，在使用圆二色光谱预测蛋白质二级结构组成时，需要谨慎选择方法和分析数据。
圆二色谱仪数据解析 -回复
圆二色谱仪数据解析-回复什么是圆二色谱仪？圆二色谱仪是一种用于研究物质在不同波长下的旋光性质的仪器。
通过测量物质对不同波长光的吸收情况，可以得到光谱图，并进一步分析物质的结构、构型和纯度等信息。
圆二色谱仪的数据解析是指通过对所得的圆二色谱仪光谱图进行分析和解释，从而获取有关样品的旋光性质的详细信息。
在进行圆二色谱数据解析之前，需要先了解圆二色谱仪的工作原理和基本参数。
圆二色谱仪的工作原理是利用样品对左旋光和右旋光的吸收程度不同，通过测量两者的吸光度差来获得圆二色信号。
常用的参数包括旋光度和波长。
在进行圆二色谱仪数据解析时，首先要对所得的光谱图进行观察和分析。
光谱图通常分为两个部分：CD谱和LD谱。
CD谱反映了物质对不同波长光的吸收差异，而LD谱则表示左旋光和右旋光的吸收情况。
在观察时，可以注意到吸收峰的强度和形状，以及谱线的变化趋势。
接下来，需要进行光谱数据的处理和计算。
对于CD谱，常用的计算是利用对应的强度差值或旋光度数据来获得圆二色信号的绝对值，即将光谱数据转化为绝对旋光度。
对于LD谱，可以分别计算左旋光和右旋光的吸光度值，并进行分析。
此外，还可以计算光谱图的区域积分值，用于研究物质的构型和纯度等特性。
在对圆二色谱仪数据进行解析时，还可以借助一些工具和技术进行辅助分析。
例如，可以通过与已知物质的光谱图进行比较来确定样品的结构。
还可以使用化学模拟软件对光谱数据进行模拟和拟合，以获得更准确的结果。
此外，还可以利用数据处理和统计学方法对大量光谱数据进行整合和分析，以得到更全面和准确的结论。
最后，在进行圆二色谱仪数据解析时，需要对结果进行合理的解释和评价。
需要考虑实验条件、样品的特性以及其他可能的影响因素，以确保结果的可靠性和准确性。
同时，还可以进行结果的比较和验证，以进一步验证分析的正确性。
最终，可以得到有关样品的旋光性质、结构和纯度等信息，并对研究对象进行深入的理解和分析。
综上所述，圆二色谱仪数据解析是利用圆二色谱仪测量数据进行光谱分析的过程。
第五章 圆二色分析
长轴：矢量相位相同时的强度
短轴：矢量相位相反时的强度
θ：平面偏振光离开样品槽的
角度——椭圆度
[θ]= θ·M/100lc=3300Δε
实用仪器分析
第五章 圆二色光谱
4. 椭圆率表示CD中使用符号
比椭圆率[y]l
The Specific Ellipticity ：[] = /CL 摩尔椭圆率[ ] The Molar Ellipticity ：[ ]l = Mw [y]l /100,
实用仪器分析
第五章 圆二色光谱
6.3 康顿效应 (cotton effect)及ORD、CD和UV间的关系
1. 理想情况下：λmax（UV） =λmax(CD) =λk (ORD) 实际情况：三者接近，但丌 一定重合 2. ORD谱和CD谱都可用来 测定有特征吸收的手性化合 物的绝对构型 3. CD谱：容易解析 ORD谱：比较复杂
CD反映光不分子间能量的交换，旋 光性则是不分子中电子的运动有关。
可以由Kronlg-Krammers相互转换。
实用仪器分析
第五章 圆二色光谱
6.1 CD和ORD-科顿效应的关系
CD谱的极值处与吸收峰一致（科 顿效应，cotton effect），因而分 子中不同生色团对亍谱的贡献比 在ORD中更容易分辨。
第五章 圆二色光谱
3. [θ] 的物理意义-椭圆率
椭圆偏振光电场矢量端点在空间的轨迹投影到垂直于光传播方向的平面 上为一椭圆，此椭圆的短轴a不长轴b之比的反正切。用箭头的长短代 替强度。因而光在传播时，它的矢量和将产生的一椭圆轨道. (圆二色 性大小也可用椭圆度来表示)
θ＝tg-1 （a 弧度）
葡萄糖圆二色性光谱
葡萄糖圆二色性光谱
葡萄糖圆二色性光谱是一种有趣而独特的实验，利用它可以用同一液体给出不同的光谱线，这种有趣的实验可以用来探究激光技术，并让学生和专业人士对这种科学实验有更深刻的理解。
葡萄糖圆二色性光谱实验需要将液体葡萄糖浓度稀释至四分之一倍，然后放置在一个实验
管中，并在管的一端加入激光照射，从管的另一端的收集光谱线。
实验发现，当照射激光
的功率达到特定的程度时，就会出现第二色的光谱线，该光谱线有时就是所谓的“绿色光
谱线”，其波长在520纳米左右。
随着激光功率的提升，就会构成印象壁，液体面会出现两种颜色。
而当激光被再次降低时，又将出现一种光谱线。
这种“绿色光谱线”提供了对激光技术特征的非常深刻的了解，是一
个非常值得学习的实验。
此外，葡萄糖圆二色性光谱的实验还可以更进一步，以探究二色性光谱线的产生机理，也
可以比较其他物质的二色性光谱线是如何产生的，用这种经典而有趣的实验，可以让学生们更全面地理解激光技术，理解科学原理并得到最新研究成果。
圆二色光谱与传统光谱分析的差异
圆二色光谱与传统光谱分析的差异1. 传统光谱分析的基本原理传统光谱分析是一种常见的分析方法，通过测量样品对不同波长光的吸收或散射来获取样品的信息。
这种方法在化学、物理、生物等领域得到广泛应用。
然而，传统光谱分析只能提供关于样品的吸收或散射强度的信息，对于复杂的生物分子结构分析和手性分析则存在一定的局限性。
2. 圆二色光谱的基本原理圆二色光谱是一种能够提供关于样品的手性信息的分析方法。
手性是指分子或物体在镜面对称操作下不能重合的性质。
在生物药物领域，手性非常重要，因为手性药物的两种对映异构体可能具有不同的药理活性和毒性。
圆二色光谱通过测量样品对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的吸收差异来分析样品的手性。
图1。
3. 圆二色光谱与传统光谱分析的差异3.1 分析对象。
传统光谱分析主要用于分析样品的吸收或散射强度，适用于无手性的物质。
而圆二色光谱则主要用于分析手性物质，可以区分左旋和右旋的手性分子。
3.2 分析信息。
传统光谱分析只能提供关于样品的吸收或散射强度的信息，无法直接获得样品的手性信息。
而圆二色光谱可以提供关于样品的手性信息，包括手性分子的绝对构型、手性纯度和手性分子的相对含量等。
3.3 分析原理。
传统光谱分析是基于样品对不同波长光的吸收或散射来分析样品的性质。
而圆二色光谱则是基于样品对左旋和右旋圆偏振光的吸收差异来分析样品的手性。
3.4 分析技术。
传统光谱分析常用的技术包括紫外可见光谱、红外光谱和拉曼光谱等。
而圆二色光谱则需要使用专门的圆二色光谱仪进行测量，该仪器能够产生左旋和右旋圆偏振光，并测量样品对两种光的吸收差异。
4. 圆二色光谱的应用领域由于圆二色光谱能够提供关于样品的手性信息，因此在生物药物领域得到了广泛的应用。
圆二色光谱可以用于分析蛋白质、核酸、多肽等生物大分子的手性结构，帮助研究人员了解其构象和功能。
此外，圆二色光谱还可以用于药物研发中的手性分析，帮助筛选出具有高活性和低毒性的手性药物。
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3.3.9圆二色性（Circular dichroic，CD）测定
1%(w/w)的蛋清溶液调节到pH 4.0，6.0，10.0，在85oC加热不同时间，离心，取上清液，然后稀释至100~200μg/mL溶液。
对照组为天然蛋清样品。
用Jasco J-715光度计测定样品的CD谱。
测定条件设定：测定波长范围190~250 nm，25oC，比色皿光径1 mm，分辨率0.2 nm，扫描速率100 nm/min，扫描5次。
使用Jasco SSE软件确定样品的二级结构百分含量。
3.4.6蛋白质的二级结构对DH的影响
蛋白酶的水解反应还受到蛋白质的结构的影响，一般结构紧密的蛋白质提供的酶切位点少于结构松散的蛋白质。
因此有必要研究蛋白质结构对DH的影响。
蛋白质的热处理可能引起二级、三级和四级结构的变化。
从二级结构看，α-螺旋结构表现蛋白质分子的有序性，而其结构如β-折叠、β-转角、无规卷曲等反映了蛋白质分子的松散性[26]。
蛋白质分子的有序性差，越有利于蛋白酶的水解。
目前，研究蛋白质构象最好的方法是x-射线衍射，但对结构复杂、柔性的生物大分子蛋白质来说，制备蛋白质单晶较为困难。
二维、多维核磁共振技术能测出溶液状态下蛋白质分子的构象，可是对分子量较大的蛋白质的计算处理非常复杂。
相比之下圆二色性是研究稀溶液中蛋白质分子构象的一种快速、简单、较准确的方法。
圆二色性在紫外区段(190~240 nm)，主要生色团是肽链，这一波长范围的CD谱包含着生物大分子主链构象的信息。
在一般情况下，实验中得到的CD谱线是α-螺旋、β-折叠和无规卷曲构象的CD 谱的线性迭加[27]。
图3-7显示天然蛋清的CD谱线a在222 nm处和208 nm处呈负峰，在190 nm附近有一正峰，这是存在部分α-螺旋构象的特征。
谱线b、c、d、e在221 nm处的负谱带减弱，意味着α-螺旋的百分比减小。
谱线b、c、d、e向短波长方向移动，即发生蓝移。
由于发色团吸收光谱发生位移主要取决于它的微环境更加亲水或疏水的结果[28]，因此谱线b、c、d、e蓝移的发生说明体系的亲水性降低,即疏水性增加。
表3.3列出了天然蛋清和热处理蛋清的α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲构象所占的比例。
从表中可以看出，通过热处理，天然蛋清的α-螺旋比例下降，而β-折叠和无规卷曲的比例增加，说明蛋清蛋白分子结构的有序性降低，形成了以β-折叠和无规卷曲为主的二级结构。
图3-7天然和热处理的蛋清的CD光谱
a-天然蛋清；b-pH4，85oC加热36 min蛋清；c-pH6，85oC加热36 min蛋清；d-pH10，85oC 加热30 min蛋清；e-pH10，85oC加热60 min蛋清。
4.19圆二色谱分析动态超高压微射流均质对卵清蛋白二级结构的影晌
圆二色光谱(简称CD)是目前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，所以它是目前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186]。
蛋白质是由氨基酸通过肤键连接而成的具有特定结构的生物大分子。
在蛋白质中，氨基酸的a一碳原子是不对称碳原子，具有光学活性，蛋白质的肤链走向也是不对称的结构，也具有光学活性，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，产生了吸收差值，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。
通过测定蛋白质溶液的圆二色性，可以研究蛋白质的二级结构及其变化信息[87一l。
一般蛋白质的圆二色光谱分为两段，波长范围在185一245Inn 称为远紫外区，245一320nln称近紫外区。
具有不同二级结构的蛋白质或多肤所产生的CD 谱带的位置、吸收的强弱都不相同。
a一螺旋结构在靠近192Inn有一正的谱带，在222和208nm处表现出两个负的特征肩峰谱带;p一折叠的CD谱在216nm有一负谱带，在185一Zoonln有一正谱带;p一转角在206lun附近有一正CD谱带。
远紫外区是蛋白质肤链的吸收峰，反映了主链的构象。
因此，可利用这一区域的CD光谱推算蛋白质分子中的a一螺旋、p一折叠、p一转角以及无规卷曲的含量191]。
本实验利用圆二色光谱分析经动态超高压微射流均质处理后的卵清蛋白的二级结构变化情况。
下图分别为经不同均质压力处理后的卵清蛋白的圆二色谱图。
图4.24未处理的卵清蛋白的CD色谱
图4.2540MPa卵清蛋白的CD色谱
图4.2680MPa的卵清蛋白的CD色谱
图4.27120MPa的卵清蛋白的CD色谱
图4.28160MPa的卵清蛋白的CD色谱
图4.24一图4.28分别为不同压力处理的卵清蛋白与对照组的CD谱。
可以看出，不同压力对卵清蛋白CD谱的影响程度不同。
与未处理的样品相比，经不同压力处理后卵清蛋白CD 谱曲线，谱峰峰位和峰高均发生了不同程度的变化。
由图4.22中可知，未处理的卵清蛋白样品的CD谱在208nm和222nm附近处有两个宽负峰谱带;在190一202lun有一正谱带。
从各谱峰位及峰形来看，说明卵清蛋白以多种构象共存，并以a一螺旋结构为主。
经不同压力处理后，在192run出现明显的正峰谱带，并且在192tun和222nm处峰强有所提高，而在190nm处，峰强减小，这说明经高压均质处理后卵清蛋白的a一螺旋的含量有所增加(这与红外光谱的结果相一致)，p一折叠有所减少。
将CD图谱与、认ng氏参照CD光谱拟合后估算出卵清蛋白二级结构中a一螺旋，p一折叠，p一转角和无规卷曲所占的比率。
.圆二色谱的结果表明，动态超高压微射流均质使卵清蛋白的二级结构发生了变化。
a一螺旋含量增加，既a一螺旋结构有所展开，并发生去折叠现象。
且过高的压力使卵清蛋白的a一螺旋和p一转角又向p一折叠转化。
(10)圆二色谱分析
用JASCOJ一810旋光仪旧本JASCO公司)测定卵清蛋白的远紫外圆二色谱变化170]。
旋光仪与电脑连接以Jasco软件操作。
将经过处理后卵清蛋白溶液注入0.Icm厚的椭圆形比色皿中，在25℃和连续充氮的条件下，进行远紫外区域190一250nm)扫描，速度为50nln/min，光谱间隔0.Inln，3次累积。
由仪器提供的、认ng氏参照CD光谱估算卵清蛋白二级结构中a螺旋，p折叠，p转角和无规卷曲所占的比率。