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圓二色性
基本信息
| 外文名 | circular dichroism, CD |
| 應用 | 測定蛋白質(zhì)的立體結構等 |
| 涉及領(lǐng)域 | 分子生物學(xué)領(lǐng)域 |
概念闡述
光是一種電磁波。假如用電矢量來(lái)表示，光的前進(jìn)就是由矢量端點(diǎn)在一特定的平面里沿正弦波運動(dòng)的軌跡。對于自然光講，正弦波振動(dòng)的平面是隨機的。如有一束光，它所有的電矢量的振動(dòng)平面都是相互平行的，這種光稱(chēng)為平面偏振光。有一種特殊的情況，光前進(jìn)的過(guò)程中電矢量繞前進(jìn)軸轉動(dòng)，若電矢量的絕對值不變，則運動(dòng)軌跡的投影是一個(gè)圓，這時(shí)就變成圓偏振。面對光前進(jìn)的方向看去，電矢量端點(diǎn)的圓運動(dòng)可以是順時(shí)針?lè )较虻?，也可以是逆時(shí)針?lè )较虻?，因此圓偏振有R與L兩種。
假如 L與R兩束圓偏振光在一起輻射，強度、速度、頻率和位相都相同，它們就會(huì )疊合成一束平面偏振光。如波長(cháng)λ的L光和R光的光強度相等，在光學(xué)各向異性物質(zhì)中傳播某一距離后，它們的綜合光將變成橢圓偏振光，橢圓的長(cháng)軸處于兩個(gè)圓偏振的電矢量相疊合的地方。假如兩個(gè)圓偏振的傳播速度也不相同，而所經(jīng)的途徑與上述相同，則疊合的橢圓偏振光的長(cháng)軸與上面所述的橢圓偏振光的長(cháng)軸相夾θ角（圖1）。
由不對稱(chēng)分子組成的物質(zhì)是光學(xué)各向異性的，即L與R兩束圓偏振光在這類(lèi)物質(zhì)中的傳播速度不相等。假如光學(xué)各向異性物質(zhì)在某一波長(cháng) λ有吸收，那將在該時(shí)對L光和R光有不同的吸收，如該物質(zhì)的吸光率是A，而對L光和R光的吸光率是AL和AR，AL和AR的差ΔA＝AL-AR，稱(chēng)為圓二色性。
圓二色性
從（圖2）可看出，因光吸收不同而產(chǎn)生的橢圓的形狀與ΔA有直接的關(guān)系。θ稱(chēng)為橢圓值，也是一種定量描述圓二色性的單位。在條件相同的情況下，θ＝3300ΔA。
在蛋白質(zhì)分子中，肽鏈的不同部分可分別形成α-螺旋、β-折疊、β-轉角等特定的立體結構。這些立體結構都是不對稱(chēng)的。蛋白質(zhì)的肽鍵在紫外185～240納米處有光吸收，因此它在這一波長(cháng)范圍內有圓二色性。幾種不同的蛋白質(zhì)立體結構所表現的橢圓值波長(cháng)的變化曲線(xiàn)──圓二色譜是不同的。如(圖3)所示，α-螺旋的譜是雙負峰形的，β-折疊是單負峰形的，無(wú)規卷曲在波長(cháng)很短的地方出單峰。蛋白質(zhì)的圓二色譜是它們所含各種立體結構組分的圓二色譜的代數加和曲線(xiàn)。因此用這一波長(cháng)范圍的圓二色譜可研究蛋白質(zhì)中各種立體結構的含量。
蛋白質(zhì)含酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸，它們在240～350納米處有光吸收，當它們處于分子不對稱(chēng)環(huán)境中時(shí)也表現出圓二色性。這一范圍的圓二色性反映出在蛋白質(zhì)分子中上述氨基酸殘基環(huán)境的性質(zhì)。
圓二色性
圓二色性
核酸中所含糖有不對稱(chēng)的結構，它們所含的雙螺旋結構也是不對稱(chēng)的。它們在185～300納米范圍內也有特征的圓二色譜（圖4）。這些譜與核酸的立體結構的關(guān)系雖不甚顯著(zhù)，但也可以用它研究某些立體結構。同時(shí)圓二色譜與核酸的堿基配對數有關(guān)系，因此也可用圓二色譜研究核酸的化學(xué)組成。
圓二色性
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