红外,拉曼光谱ppt课件

水溶液
重水溶液
聚-L-赖氨酸，α-螺旋 聚-L-赖氨酸， β -折叠 聚-L-赖氨酸，无序
1240 0.00 1.20 0.60
1632 0.80 0.72 0.08
1660 0.55 0.88 0.78
注：这些数据是Lippert等的修正值
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另外，在多肽和蛋白质的拉曼光谱中，谱带850和 830是酪氨酸残基的对未取代基的有关振动。由于 环的呼吸振动和面外弯曲振动倍频之间的费米共振， 它们总是成双成对的出现，而且这两谱带的强度比 可表征酪氨酸残基所处的环境，并定量的表示它呈 “暴露式”或“埋入式”。
酰胺I带的归属：
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1650～1658 1640 ～ 1610 1700 ～ 1660 1650 ～ 1640
α-螺旋 β-折叠 β-转角 无规卷曲
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但是H2O在1640附近的吸收对其造成很大影 响，目前可以采用吹扫，差减及氘代等方法 消除水的干扰。
自然界存在的蛋白质是许多种不同构象的多 缩氨基酸，这样就会使蛋白质的酰胺I很复 杂，主要是α-螺旋，β链和无规则多肽片段 引起的峰重叠。由于这种重叠组分带的带宽 很大，使人们不可能从测出谱带中鉴定。
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若入射光与基态分子相碰撞而发生拉曼散射，分 子从光子那里获得能量，从振动基态跃迁到振动 的激发态，而散射光子的能量减小，散射光的频 率低于入射光的频率，这种形式的拉曼散射称为 Stokes辐射，相应的光谱线称为Stokes线。如果 与入射光相碰撞的分子是处于振动的激发态，结 果分子交出能量给光子，散射光子的能量增强， 散射光的频率大于入射光的频率，这种形式的拉 曼散射称为反-Stokes辐射，相应的谱线为反Stokes线。
0.5Nbury+1.25Nexpo=I850/I830
Nbury + Nexpo = 1
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红外光谱的应用
蛋白质主要表现出九个吸收谱带，其中酰胺I （1600～1700cm-1）是C=O伸缩、C—N伸缩和 N—H面内弯曲振动的贡献，对蛋白质二级结构的 研究最有价值，其振动频率受C=O和N—H之间氢 键的影响，通过这个可以测定氨基酸链的二级结 构。
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酰胺I带各子峰所对应的二级结构：
Table2 FT-Raman frequencies of protein amide I bands and their assignments to different secondary structure
单 位 / c m - 11 6 2 4 1 6 3 11 6 3 7 1 6 4 51 6 5 4 指 认 β - 折 叠 β - 折 叠 卷 曲 及 转 角 无 规 卷 曲 α - 螺 旋
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振动谱带 酰胺A 酰胺B
酰胺Ⅰ
酰胺Ⅱ 酰胺Ⅲ
振动波数
Байду номын сангаас
归属
3280cm-1 3090cm-1
N-H伸缩
N-H伸缩（费米 共振）
1650cm-1
C=O伸缩、C—N 伸缩和N—H面内 弯曲振动
1550cm-1 1300～12精5选0ppct m-1
N—H面内变形及 C—N伸缩振动
C—H伸缩振动 5
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拉曼散射光谱的应用
在振动光谱中有九个谱峰，按 波数递减的方向命名 为酰胺A、B及酰胺I至VII带，各种酰胺(Amide)频率： 在3000cm-1以上，有酰胺A（3280cm-1）及酰胺B （3090cm-1 ） ；在1700cm-1以下有酰胺Ⅰ （1650cm-1）酰胺Ⅱ(1550cm-1)酰胺Ⅲ(1300～ 1250cm-1)酰胺Ⅳ(627cm-1)酰胺Ⅴ(725cm-1)酰胺 Ⅵ(600cm-1)及酰胺Ⅶ(206cm-1)。
红外、拉曼色谱在蛋白质二级 结构测定中的作用
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拉曼散射光谱的基本概念
•一束频率为V0的入射光，照射到气体液 体或透明晶体样品上，绝大部分可以透过， 大约有0.1%的入射光光子与分子发生碰撞 后向各个方向散射。有一部分散射光发生 了光子与分子之间的能量交换，即非弹性 碰撞，散射的频率不再等于V0，而是Vi， 这种散射现象称为拉曼散射。根据这个原 理所获得的散射光谱，称为拉曼光谱。
C ( p r o t e i n ) I 1 p 6 r o 6 t 0 e i n = f α I α 1 6 6 0 + fβ I β 1 6 6 0 + f R I R 1 6 6 0
f α + f β + f R = 1
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聚-L-赖氨酸三种构象的酰胺谱带（1240，1632， 1660）对CH21448cm-1模式的相对强度数据
振动谱带
酰胺Ⅳ 酰胺Ⅴ 酰胺Ⅵ 酰胺Ⅶ
振动波数
归属
627cm-1 725cm-1 600cm-1 206cm-1
O=C—N面内弯曲振动 N—H面外弯曲 C=O面外弯曲 C—N扭曲振动
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此外，还有可能存在C—CH3伸缩振动频 率（910～890cm-1）以及骨架振动频率 （500cm-1以下）。
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酰胺III带由于信号较弱，过去很少应用于蛋 白质二级结构测定，但由于水再次吸收带没 有吸收峰，解决了严重的水汽干扰，不同二 级结构在III带的光谱性质特征明显，拟合过 程中易于将其分开。尤其对于I 带中因峰重 叠而难以区分的螺旋和无规则卷曲结构，在 III带中得以明显的分离。
1 6 6 3 1 6 6 8 1 6 7 8 1 6 8 5 1 6 9 0 ～ 1 7 0 0
β - 折 叠 β - 折 叠 转 角 转 角 转 角
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此外，Lippert等人用已知二级结构的蛋白质 （聚-L-赖氨酸）的拉曼光谱得到一组强度参数， 然后用蛋白质拉曼光谱的酰胺III和酰胺I′（重水 溶液）谱带强度建立了一组联立方程，从而求 解蛋白质的二级结构。
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根据Lippert等的方法，以聚-L-赖氨酸的三种构 象为模型，利用四阶联立方程组：
C ( p r o t e i n ) I = f I + f I + f I 1 2 4 0
α β R
R p r o t e i n α 1 2 4 0 β 1 2 4 0 1 2 4 0
C ( p r o t e i n ) I 1 p 6 r o 3 t 2 e i n = f α I α 1 6 3 2 + f β I β 1 6 3 2+ f R I R 1 6 3 2