圆二色光谱在研究蛋白结构中的应用.

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简述圆二色谱的原理及应用

简述圆二色谱的原理及应用原理圆二色谱（Circular Dichroism，简称CD）是一种研究物质光学活性的技术。

其基本原理是通过测量样品对左旋光和右旋光的吸收差异，来研究物质结构和手性。

圆二色谱的原理主要涉及到电磁波的旋转和手性分子的相互作用。

电磁波可以被视为电场和磁场的横向振动，而这两个场的振动方向垂直于波传播方向。

在自由空间中，电磁波的电场和磁场是相互垂直、相互平行并且幅度相等的。

然而，在手性分子存在的情况下，电场和磁场的振动可能会被干扰，从而导致电磁波的旋转。

根据圆二色效应，左旋光和右旋光在经过手性分子样品后会发生旋光现象。

当左旋光与手性分子相互作用后，其振动面会发生旋转，而右旋光则会与之相反地发生旋转。

这种旋光现象称为旋光分散（Optical Rotation），而测量这种旋光差异的技术就是圆二色谱。

圆二色谱可以通过测量样品对左旋光和右旋光的吸收程度差异来分析和表征生物大分子、有机化合物和无机配合物的结构、构象和手性特征。

应用圆二色谱在化学、生物化学、生物医学和药物研发领域具有广泛的应用。

下面是一些常见的圆二色谱的应用：1.结构分析和构象研究：圆二色谱可以用来确定分子结构和构象。

根据样品测得的CD谱图，可以通过比对已知的标准谱图或者进行计算模拟，来推断分子的立体结构、构象和手性特征。

2.蛋白质折叠和结构变化：圆二色谱可用于研究蛋白质的二级结构、折叠状态和构象变化。

蛋白质的二级结构（如α-螺旋、β-折叠等）会对圆二色谱谱图产生特定的影响，因此可以通过分析谱图来了解蛋白质的结构信息。

3.酶的活性和结构：通过圆二色谱可以研究酶的结构和活性。

酶的结构与其功能密切相关，圆二色谱可以帮助研究人员揭示酶的结构与功能之间的关系，并优化酶的催化活性。

4.药物研发：圆二色谱在药物研发中发挥着重要作用。

通过对药物分子的圆二色谱谱图的分析，可以了解药物的结构、构象和活性与手性之间的关系，从而指导药物改良和设计。

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。

圆二色谱技术在蛋白质结构研究中的应用

圆二色谱技术在蛋白质结构研究中的应用蛋白质是生命的基本结构单位，它们在细胞的生物学过程中起着至关重要的作用。

因此，研究蛋白质的结构对于理解生命的基本机理具有重要意义。

在蛋白质结构研究中，圆二色谱技术被广泛应用，它能够提供宝贵的信息来揭示蛋白质的构象、稳定性和相互作用。

圆二色谱技术基于电磁波的旋转性质，可以用来测量光束的旋转角度。

蛋白质分子中存在手性氨基酸，这些手性氨基酸可以对圆二色光产生旋转影响。

通过测量蛋白质溶液对圆二色光的吸收旋转角度，可以获得蛋白质的二次结构信息。

蛋白质的二级结构是指蛋白质中平行或反平行的肽键形成的α-螺旋、β-折叠和无规卷曲等空间结构。

圆二色谱技术能够区分不同的蛋白质二级结构，并提供关于蛋白质中α-螺旋和β-折叠的丰富信息。

通过圆二色谱技术，研究人员可以追踪蛋白质的构象变化。

蛋白质结构的构象改变对于其功能和稳定性至关重要。

然而，蛋白质的构象变化通常发生在原子尺度上，不易被其他高分辨率结构方法所观察到。

圆二色谱技术具有高灵敏度和高时间分辨率，能够检测蛋白质的构象变化，例如蛋白质的折叠和解折叠过程、构象的稳定和失稳等。

这些信息有助于我们了解蛋白质的生物学功能和动力学过程。

此外，圆二色谱技术还可以用于研究蛋白质的相互作用。

蛋白质在细胞内通过与其他分子相互作用来实现其功能。

圆二色谱技术可以监测蛋白质与配体或其他蛋白质之间的相互作用过程。

例如，通过测量蛋白质-配体复合物的圆二色光谱，可以确定蛋白质与配体结合的状态和亲和力。

这对于药物研发和蛋白质相互作用的探索具有重要意义。

然而，圆二色谱技术在蛋白质结构研究中也存在一些局限性。

首先，圆二色谱只能提供蛋白质的二级结构信息，对于蛋白质的三级和四级结构了解有限。

其次，该技术对于具有较高结构重叠的蛋白质难以解析。

此外，圆二色谱技术对于样品浓度和杂质的敏感度较高，因此需要严格控制实验条件。

综上所述，圆二色谱技术在蛋白质结构研究中具有重要的应用价值。

蛋白质结构与功能的研究方法

蛋白质结构与功能的研究方法蛋白质是细胞中最重要的大分子之一，其功能多种多样，包括催化反应、传递信号、维护结构、储存物质等作用。

而蛋白质的功能和结构密切相关，因此研究蛋白质的结构是深入研究其功能的必要步骤。

本文将探讨蛋白质结构研究的方法，包括光谱学、X 射线衍射、核磁共振等。

1.光谱学光谱学是通过测量蛋白质吸收光的波长和强度等性质来研究其结构的一种方法。

光谱学可以提供有关蛋白质的二级结构、三级结构、热力学稳定性等信息。

典型的光谱学方法有紫外线吸收光谱、荧光光谱、圆二色光谱。

紫外线吸收光谱是指用紫外线光在特定波长下照射样品，测量样品吸收光的波长和强度，从而推断出蛋白质的含量、二级结构和折叠状态等信息。

荧光光谱则是利用蛋白质分子具有激发和荧光的性质，研究蛋白质的结构和功能。

圆二色光谱是用于测定蛋白质手性的一种光谱学方法，根据样品对圆极化光的旋转方向和强度的变化，可推断出蛋白质的二级结构等信息。

2.X射线衍射X射线衍射是一种非常重要的蛋白质结构研究方法，可提供高分辨率的三维结构信息。

在X射线衍射中，一束强度足够大的X 射线照射在蛋白质晶体上，形成衍射图案。

通过对衍射图案进行记录和分析，可以反推出蛋白质分子空间结构的精确位置、角度和距离等信息。

值得注意的是，蛋白质X射线衍射需要通过蛋白质晶体实验进行。

由于晶体的制备、稳定性和晶体质量等因素的限制，蛋白质晶体实验具有一定的技术难度和挑战性。

3.核磁共振核磁共振（NMR）是另一种非常重要的蛋白质结构研究方法，可提供高分辨率的结构信息。

与X射线衍射不同，NMR方法不需要利用蛋白质晶体，而是将蛋白质分子在溶液中进行NMR实验。

与X射线衍射类似，NMR方法利用蛋白质分子中的原子核的共振现象来研究蛋白质结构。

在NMR实验中，蛋白质在强磁场中进行共振，其产生的NMR信号将被记录和分析，从而推导出蛋白质分子的结构信息。

由于NMR实验不需要蛋白质晶体，因此适用于非晶态蛋白质结构的研究。

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。

蛋白的圆二色谱

蛋白的圆二色谱蛋白的圆二色谱是一种用于研究蛋白结构的分析技术。

它利用蛋白分子中的手性分子结构，即氨基酸残基的旋光性，来研究蛋白的结构和构象变化。

圆二色谱常用于研究蛋白的二级结构、折叠和稳定性。

一、圆二色谱的基本原理蛋白分子是由氨基酸残基组成的，其中大部分的氨基酸残基都是手性分子。

这意味着它们在光学方面展现出非对称性，表现为旋光性。

圆二色谱利用蛋白分子中的手性分子结构，即氨基酸残基的旋光性，来研究蛋白的结构和构象变化。

圆二色谱是通过测量不同波长下蛋白分子对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的吸收差异来实现的。

当圆偏振光与分子中的手性分子结构相互作用时，会发生旋光现象，使得左旋圆偏振光和右旋圆偏振光在分子中表现出不同的旋光性。

当光分子与分子中存在旋光性的物质互作用时，光波的振动方向会旋转一个角度，由于物质的旋光性质不同，光波振动方向旋转的角度也不同。

在圆二色谱中，会测量样品对左旋偏振光和右旋偏振光吸收光谱的差异，即圆二色性。

这种差异的大小和方向与样品中手性分子结构的数量和方向有关。

因此，圆二色谱可以用来测量蛋白质中氨基酸残基的旋光性，也可以测量蛋白质分子中不同二级结构之间的圆二色性差异。

二、圆二色谱在蛋白质结构研究中的应用圆二色谱是一种常用的技术，用于研究蛋白质结构和构象变化的。

以下是圆二色谱在蛋白质结构研究中的应用：1.测量蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中独立的α-螺旋、β-折叠等二级结构单元的和其它形式的线性结构的组合。

不同的二级结构单元具有不同的光学活性，并且对圆偏振光具有不同的圆二色性。

因此，通过圆二色谱可以测量蛋白质分子中各种二级结构单元的含量和分布，并且可以动态地跟踪蛋白质分子中二级结构的形成和变化。

2.测量蛋白质分子折叠状态通过圆二色谱还可以测量蛋白质的折叠状态。

我们知道，在不同的环境下，蛋白质分子的折叠状态是不同的。

例如，当蛋白质分子在近体系或在高温、低温等条件下受到变性的影响时，其细胞或组织的功能将会受到严重的影响。

圆二色谱 beta折叠

圆二色谱 beta折叠圆二色谱（Circular Dichroism，简称CD）是一种用于研究物质的立体构型和对称性的分析手段。

而beta折叠则是蛋白质的结构特征之一。

本文将探讨在蛋白质研究中，圆二色谱在分析和研究beta折叠方面的应用。

1. 简介圆二色谱是一种将各向异性吸收效应应用于分析物质的光谱技术。

通过测量各向异性吸收的差异，可以获取有关物质结构和对称性的信息。

在蛋白质研究中，圆二色谱常常用于分析蛋白质的次级结构以及判断其折叠状态。

2. beta折叠结构beta折叠是蛋白质中常见的一种结构特征，也被称为β-折叠。

它是由一系列beta片段相互连接而成，呈现出"折纸"的形状。

在蛋白质折叠过程中，beta折叠起着关键作用，对蛋白质的稳定性和功能都有重要影响。

因此，研究和了解beta折叠的具体结构对于深入理解蛋白质的功能和机制至关重要。

3. 圆二色谱在beta折叠研究中的应用由于beta折叠结构对圆偏振光的旋光性表现出特殊的各向异性吸收效应，因此圆二色谱成为研究和分析beta折叠的重要手段之一。

通过测量不同波长下的圆二色谱信号，可以获得关于蛋白质折叠状态和结构的信息。

4. 圆二色谱图谱解析圆二色谱图谱是指在一定波长范围内，测得的各向异性吸收谱。

通过解析圆二色谱图谱中的吸收峰和吸收带，可以得到蛋白质的二级结构信息。

对于beta折叠而言，典型的特征是在紫外区域出现负吸收峰。

这些负吸收峰的位置、形状和强度可以提供关于beta折叠的定量和定性信息。

5. 圆二色谱与其他技术的结合为了获得更加准确和全面的信息，圆二色谱常常与其他技术手段相结合。

例如，可以结合核磁共振（NMR）和X射线晶体学等技术，通过比对数据进行验证和分析，得出更加可靠的beta折叠结构信息。

总结:圆二色谱在研究beta折叠及其他蛋白质结构方面具有重要的应用价值。

通过分析圆二色谱图谱，我们可以了解和研究蛋白质分子的构象和结构特征，进一步揭示蛋白质的生理功能和机制。

用圆二色光谱研究蛋白质与小分子作用后的构象变化

用圆二色光谱研究蛋白质与小分子作用后的构象变化一．实验目的1.了解圆二色（CD）光谱研究蛋白质二级构象的基本原理和方法。

2.能设计实验用CD光谱检测蛋白质与小分子作用后的构象变化，能用简单方法计算二级结构中螺旋的含量。

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力手段。

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*ΔεM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/clΔεM = 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。

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。

圆二色谱的作用

圆二色谱的作用
圆二色谱，又称循环二色光谱，是一种用于研究化学物质的光学性质的实验方法。

其作用主要有以下几个方面：
1. 反映物质结构：圆二色谱可通过分析物质吸收或散射光的偏振状态和角度信息，提供关于物质的立体结构、对称性和手性性质的信息。

这对于研究有机和无机化合物的结构和性质非常有帮助。

2. 判断物质的手性：手性是化学中常见的现象，它决定了许多化学反应的发生性质。

圆二色谱可以检测物质的手性，通过测量物质对左旋和右旋圆偏振光的吸收或散射差异，判断物质是否具有手性，以及手性的类型。

3. 研究生物大分子结构：圆二色谱可用于研究生物大分子（如蛋白质和核酸）的二级和三级结构。

由于这些分子存在特定的旋转対称性和手性性质，它们对于特定波长的圆偏振光具有不同的吸收或散射能力。

通过测量圆二色谱可以提供有关蛋白质和核酸结构的信息，例如螺旋结构、折叠状态、蛋白质的构象等。

4. 监测化学反应：圆二色谱可以用于实时或定时监测化学反应的进程和变化。

通过观察圆二色谱随时间的变化，可以了解反应物的变化、反应速率和产物的形成过程。

这对于研究光化学反应、酶催化反应等具有重要意义。

总的来说，圆二色谱在化学、生物化学和生物学等领域中具有
广泛的应用，可以揭示物质的结构、手性性质以及反应过程的详情，对于深入理解物质的特性和性质具有重要意义。

圆二色谱和蛋白质结构

圆二色谱和蛋白质结构圆二色谱和蛋白质结构是生物化学和生物物理领域的重要研究内容。

下面我将分别介绍圆二色谱和蛋白质结构，并对它们之间的关系进行分析。

一、圆二色谱圆二色谱是一种用于研究光学活性分子的技术，特别适用于研究具有手性（非对称）结构的分子，如蛋白质、核酸等。

它通过测量样品对不同波长的左旋光和右旋光的吸收差异，来揭示分子的结构和构象变化。

1.工作原理：圆二色谱是基于电磁波的旋转偏振现象。

当线偏振光通过手性分子时，会被分子中的电荷或色团激发，并发生旋转。

左旋光和右旋光被分子旋转的方向和程度不同，导致它们在吸收光谱上呈现出镜像对称的吸收峰。

2.分析应用：-蛋白质结构研究：圆二色谱可以提供蛋白质的次级结构信息，如α-螺旋、β-折叠等。

通过测量蛋白质在不同波长下的圆二色光谱，可以了解蛋白质中氨基酸残基的空间排列和构象变化。

-药物研发：圆二色谱可以用于研究药物与蛋白质相互作用的机制，包括药物结合位点、结合力强度等，有助于药物设计和优化。

二、蛋白质结构蛋白质是生命体中最重要的分子之一，其结构决定了它们的功能。

蛋白质的结构层次可分为四个级别：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。

1.一级结构：一级结构指的是蛋白质的氨基酸序列，也就是由多个氨基酸组成的线性链。

氨基酸之间通过肽键连接。

2.二级结构：二级结构是指蛋白质中局部区域的稳定空间结构，包括α-螺旋和β-折叠。

α-螺旋是螺旋形状的结构，由氢键稳定；β-折叠是折叠形状的结构，由氢键连接。

3.三级结构：三级结构是指蛋白质整体的立体构象，包括各个二级结构之间的空间排列和折叠方式。

这种结构通常由氢键、离子键、范德华力等相互作用稳定。

4.四级结构：四级结构是指由多个蛋白质链或亚单位组成的复合物。

多个蛋白质链通过非共价键（如离子键、范德华力等）相互作用而形成功能完整的蛋白质。

5.蛋白质折叠与功能：蛋白质的特定结构决定了它们的功能。

正确的折叠使蛋白质能够具备生物活性，而错误的折叠可能导致蛋白质失去功能，甚至引发疾病，如变态反应、神经退行性疾病等。

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。

圆二色谱如何判断蛋白质构象

百泰派克生物科技
圆二色谱如何判断蛋白质构象
圆二色谱技术可以用来分析蛋白质的空间结构，那么它是如何对空间结构进行分析的呢？。

蛋白质溶液经圆二色谱检测后会得到圆二色谱图，谱图反应的是平面偏振光波长与蛋白对左右偏振光的吸收系数之差之间的关系。

圆二色光谱图的波长范围分为近紫外区（178～250nm）和远紫外区（250～320nm），主要通过远紫外区的图谱信息对蛋白质的结构进行分析，因为远紫外区的光谱反映的是蛋白肽键的圆二色性，而近紫外区反应的主要是一些不对称环境中的芳香氨基酸残基以及二硫键的信息。

不同蛋白质或多肽二级结构的肽键产生的光谱图在谱带以及吸收强弱上都不相同，如α-螺旋分别在192nm处有一正峰、222nm和208nm处有一负峰，β-折叠在185～200nm区间有一正峰、216nm处有一负峰。

因此，根据蛋白样品的远紫外光谱图所反应的信息，可以对蛋白的二级结构进行鉴定。

百泰派克生物科技基于圆二色谱分析提供蛋白空间构象分析服务技术包裹，包括蛋白二级、三级构象解析以及蛋白相互作用研究，欢迎免费咨询。

圆二色光谱在研究蛋白结构中的应用

圆二色光谱在蛋白质结构研究中的应用摘要：圆二色光谱（CD）是研究手性分子结构的重要工具，近年来圆二色光谱在蛋白结构分析中应用越来越广泛。

本文综述了圆二色产生原理及与蛋白质结构关系并简单阐述了圆二色光谱在研究蛋白结构中的应用案例。

关键词：圆二色光谱；蛋白质；构象；由于光学活性分子对左、右圆偏振光的吸收不同, 使得左、右圆偏振光透过后变成椭圆偏振光, 这种现象就是圆二色性(circular Dichroism,简称 CD)。

历史上，圆二色性又称为光学活性，巴斯德在19世纪就发现并研究了柠檬酸的光学活性。

传统的圆二色谱是指波长在200～400 nm 之间的吸收谱, 20世纪70年代, 由于“八区律”、“激子手性法”[1]等方法的发现和发展, 圆二色谱得到了广泛应用。

圆二色光谱是一种差光谱, 是样品在左右旋偏振光照射下的吸收光谱差值。

由于生物大分子基本都含有手性的基团和结构，圆二色光谱可以帮助测量和观察生物大分子的结构和构象变化，也可应用于研究DNA/RNA 反应、酶动力学、光学活性物质纯度测量、药物定量分析；天然有机化学与立体有机化学、物理化学、生物化学与宏观大分子、金属络合物、聚合物化学等相关的科学研究。

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, 它并不是以长链分子的状态存在，而是折叠成特定的三维结构。

因此可以用圆二色技术测定蛋白质分子结构。

目前，测定蛋白质分子构象的方法还有X-射线衍射，核磁共振技术及冷冻电子显微技术[2]等。

在专门存储蛋白质和核酸分子结构的蛋白质数据库中，接近90%的蛋白质结构是用X射线晶体学的方法测定的。

大约9%的已知蛋白结构是通过核磁共振技术来测定的。

此外冷冻电子显微技术是近年来兴起的一种获得低分辨率（低于5埃）蛋白质结构的方法。

但是X-射线衍射技术对于分析结构复杂、柔性的生物大分子蛋白质，适合的单晶培养限制了它的应用。

二维、多维核磁共振技术适用于较小分子量蛋白质构相分析且数据处理过程繁琐。

蛋白质结构分析方法

蛋白质结构分析方法蛋白质是生物体中重要的功能分子，其结构对其功能起着至关重要的作用。

因此，了解蛋白质的结构对于深入理解其功能和参与药物设计、生物工程等领域的研究具有重要意义。

蛋白质的结构包括其空间构型、二级结构和三级结构等层次。

下面将介绍一些常见的蛋白质结构分析方法。

1.X射线晶体学：这是分析蛋白质结构最常用且最直接的方法。

通过蛋白质晶体与X射线的相互作用，得到蛋白质的高分辨率结构。

这种方法的优势是可以提供非常精确的原子级别的结构信息，但需要得到高质量的蛋白质晶体。

2.光学方法：包括圆二色光谱、拉曼光谱等。

圆二色光谱是根据蛋白质结构中的手性部分对偏振光的旋转度进行测量，从而得到蛋白质的二级结构信息。

拉曼光谱则是通过测量蛋白质结构中的振动模式，来揭示蛋白质的分子间相互作用和结构变化。

3.核磁共振（NMR）：这是一种无需蛋白质晶体的方法，可以在溶液中研究蛋白质的结构。

通过测量蛋白质中核磁共振现象的信号，可以得到蛋白质的二级和三级结构信息。

4.电子显微镜（EM）：这种方法可以提供蛋白质的结构信息，尤其适用于大型复合物的研究。

通过显微镜观察和图像处理技术，可以获得近原子级别的结构信息。

5.质谱（MS）方法：这种方法可以用于蛋白质的质量鉴定和结构分析。

质谱技术通常用于测量蛋白质的分子量、氨基酸序列和翻译后修饰等信息。

除了上述方法外，还有许多辅助分析方法可以结合使用来解析蛋白质的结构。

例如，计算化学方法可以通过建模、模拟等手段预测蛋白质的结构。

此外，还可以利用蛋白质的化学性质和酶切等策略进行结构解析。

总之，蛋白质结构分析方法多种多样，各有其优势和应用范围。

通过这些方法的结合应用，我们可以更加深入地了解蛋白质的结构和功能，从而为药物设计、生物工程等领域的研究提供基础和指导。

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。

圆二色谱测蛋白结构

圆二色谱测蛋白结构
圆二色谱（CD）是一种广泛用于研究蛋白质二级结构的方法。

以下是圆二色谱测蛋白结构的基本步骤：
准备样品：将待测蛋白质样品溶解在适当的缓冲液中，并确保样品浓度适中。

设定CD仪参数：设置CD仪的波长范围、扫描速度和数据采集范围等参数。

开始扫描：将样品溶液放入CD仪的样品池中，启动扫描程序，开始测量CD谱。

数据分析：收集CD谱数据后，可以通过软件进行数据分析。

通常，CD谱的峰位置和峰强度可以提供关于蛋白质二级结构的信息。

需要注意的是，CD谱的解析需要一定的专业知识，包括对光谱学和蛋白质结构的知识。

此外，CD谱的解析结果可能受到多种因素的影响，如样品纯度、溶液条件等。

因此，在进行CD谱分析时，需要仔细考虑这些因素，并对结果进行适当的解释和验证。

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 S "Po wnall ~J "Gott o A M Jr .B ioc he m ist r $"1973"1Z $1Z 90\1Z 9957Levitt M "Chot hi a C.Nat ure "1976"Z 61$55Z \55858Shen X C "L i an g ~"Guo J ~"Son g C "~e X "Yuan Y Z.J our1al o f I 1or g a1ic B ioc he m ist r $"2003"95$1Z 4\13059Bo M i n g #柏鸣$!Zhou L i #周立$.Chi1ese J .B ioc he m .M ol .B io .#中国生物化学与分子生物学报!"2002"18#5!$633\63760G ao Fen g #高峰$!Sha Y i nli n #沙印林$!O i u Yan g #邱阳$! an g Yuef en g #王跃丰$!L i Y i nli n g #李银玲$!Lai Luhua #来鲁华$! u ~ou m i n g #吴厚铭$.A ct a Ph $s .Chi m .S i1.#物理化学学报!"2001"17#7!$619\6Z 1393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493分析化学第3Z卷61Zhou Yan j i ao(周妍娇)9L i L i n gy uan(李令媛)9Ru B i n gg en(茹炳根).Chi1.J.B ioc he m.M ol.B io.(中国生物化学与分子生物学报)92000916(4)C483\4886Z G reenfi el d N J.T re1ds i1A1al.Che m.91999918(4)C Z36\Z4463Shen X i n g can(沈星灿)9Yuan O i(袁琦)9L i an g~on g(梁宏)9Yan~ai g an g(闫海刚)9~e X i wen(何锡文).Scie1ce i1Chi1ese(Series B)(中国科学9B辑)9200393Z(Z)C176\18464M c G re g or T D9Bousfi el9O u Y9Farrell N.J our1al o f I1or g a1ic B ioc he m ist r$92002991(1)C Z1Z\Z1965Khan M A9M u a mm il S9M usarrat J.I1ter1atio1al J our1al o f B iolo g ic al M acro m olec ules92002930C Z43\Z4966Zhu Y C9Chen g G J9Don g S J.Chi1ese Che m ic al Letters92000911(Z)C149\15Z67~uan g M9Zhan g Z L9~an X J9T an g J L9Pen g Z O9Don g S J9an g E K.B io P h$sic al Che m ist r$92001994C 165\17368Noor der m eer M A9V el di nk G A9V li e g ent hart J F G.FEBS Letters920019489C Z Z9\Z3Z69Cai Guo y ou(蔡国友)9~ou YuXi a(侯玉霞)9D i n g X i aol an(丁晓岚)9L i T ao(李涛)9Shen Z i wei(沈子威)9X i Baoshu(席葆树).A ct a Phot o1ic a S i1ic a(光子学报)920009Z9(4)C Z89\Z9Z70Barteri M9G audi ano M C9Rotell a S9Bena g i ano G9Pal a A.B ioc hi m.B io P h$s.A ct a(BBA)Protei1S t ruct ure a1d M olec ul ar E1z$m olo g$9200091479C Z55\Z6471Gursk y O9A leshkov S.B ioc hi m.B io P h$s.A ct a(BBA)Protei1S t ruct ure a1d M olec ul ar E1z$m olo g$920009 1476(1)C93\10Z7Z Ou B9Par k Y D9Zhou~M.The I1ter1atio1al J our1al o f B ioc he m ist r$a1d C ell B iolo g$92002934(Z)C136\ 147Recent trends and S 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。

圆二色谱法测蛋白二级结构

应用在蛋白质折叠，蛋白质构象研究，酶动力学等领域。

圆二色谱紫外区段（190-240nm），主要生色团是肽链，这一波长范围的CD谱包含了生物大分子主链构象的信息。

α-螺旋构象的CD谱在222nm、
208nm处呈负峰，在190nm附近有一正峰。

β-折叠构象的CD谱，在217-
218nm处有一负峰，在195-198nm处有一强的正峰。

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。

蛋白浓度与使用的光径厚度和测量区域有一定关系，对于测量远紫外区德氨基酸残基微环境的蛋白而言，浓度范围在~ml，则光径可选择在~之间，溶液体积则在200~500ul。

而测量近紫外区的蛋白质三级结构，所需浓度要至少比远紫外区的浓10倍方能检测到有效信号，且一般光径的选择均在~，相应的体积也需增加至1~2mL
缓冲液可选50~100mmol trs-HCl、PBS等，尽量除去EDTA。

远紫外
近紫外
二硫键一般都是不对称的，它在圆二色性光谱上，于195-200nm和250-260处有谱峰
色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸残基的侧链其谱峰在230-310nm之间，色氨酸残基侧链的谱峰一般集中在290- 310nm之间，但有时也会向短波长方向移动从而与酪氨酸残基侧链的谱峰重叠
在250-260nm之间，苯环的谱峰又与二流键的谱峰重叠
溶液度吸收的影响
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