傅里葉紅外光譜測(cè)蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)

日期：2024-11-15 20:01

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摘要：紅外光譜是*早用于測(cè)定多肽及蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的手段之一。紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于多肽及蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)分析大致經(jīng)歷了定性、半定量和定量研究三個(gè)發(fā)展階段。

紅外光譜是*早用于測(cè)定多肽及蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的手段之一。紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于多肽及蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)分析大致經(jīng)歷了定性、半定量和定量研究三個(gè)發(fā)展階段。

蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈中本身局部肽段的折疊和盤繞的方式，它們是完整肽鏈構(gòu)象的結(jié)構(gòu)單元，是研究蛋白質(zhì)復(fù)雜的空間構(gòu)象的基礎(chǔ)。各類二級(jí)結(jié)構(gòu)的形成幾乎都是由于肽鏈骨架中羰基上的氧原子和亞胺基上的氧之間的，α螺旋是*常見的規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)，肽鏈主鏈繞假想的中心軸盤繞成螺旋狀，一般都是右手螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋靠鏈內(nèi)氛鍵維持氧鍵所維持；β轉(zhuǎn)角也是多肽鏈中常見的二級(jí)結(jié)構(gòu)，連接蛋白質(zhì)分子中的二級(jí)結(jié)構(gòu)α螺旋和β折疊），使肽鏈走向改變的一種非重復(fù)多肽區(qū)，一般含有個(gè)2-16個(gè)氨基酸殘基；無規(guī)則卷曲（泛指那些不能被歸入明確的二級(jí)結(jié)構(gòu)如α螺旋或β折疊的多肽區(qū)段。而事實(shí)上，雖然也存在少數(shù)柔性的無序片段，但這些區(qū)段大多數(shù)既不是卷曲，也不是完全無規(guī)的。它們也像其他二級(jí)結(jié)構(gòu)那樣是明確而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，否則蛋白質(zhì)就不可能形成三維空間上具周期性結(jié)構(gòu)的晶體。

蛋白質(zhì)紅外光譜

紅外光譜法是利用物質(zhì)對(duì)紅外福射的吸收或發(fā)射紅外光譜的能力，即紅外光譜固有的性質(zhì)、譜峰位置、形狀和相對(duì)強(qiáng)度等對(duì)物質(zhì)進(jìn)行官能團(tuán)鑒定和結(jié)構(gòu)分析的方法。高聚物的紅外光譜一般來自其結(jié)構(gòu)重復(fù)單元的振動(dòng)。其中只有酰胺I帶和酰胺III帶振動(dòng)模式被應(yīng)用于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)象研究，因?yàn)樗岚稩帶對(duì)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)變化敏感，吸收強(qiáng)度大而成為優(yōu)選。酰胺I帶的C=O伸縮振動(dòng)及其與N-H彎曲振動(dòng)、C-N伸縮振動(dòng)的偶合，因此反映了蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。酰胺I帶的伸縮振動(dòng)頻率取決于C=O和N-H之間的氫鍵性質(zhì)，即特征振動(dòng)頻率反映了蛋白質(zhì)或多肽的特定二級(jí)結(jié)構(gòu)。

蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的相對(duì)比例

應(yīng)用二階導(dǎo)數(shù)譜結(jié)合去卷積和曲線擬合等處理方法，可以定量的計(jì)算出蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。在光譜學(xué)中應(yīng)用導(dǎo)數(shù)技術(shù)，可以比較好的從平滑的數(shù)據(jù)中確定重疊峰的數(shù)目和位置。對(duì)于平滑的重疊峰，二階導(dǎo)數(shù)的*小值和四階導(dǎo)數(shù)的*大值是很敏銳的，可以很容易判斷其位置。二階導(dǎo)數(shù)譜是紅外光譜中常用的分辨出譜圖中重疊峰的方法。一般地，蛋白質(zhì)的傅立葉變換紅外光譜酰胺I帶去卷積譜含9到11個(gè)子峰，各子峰的峰位可由二階導(dǎo)數(shù)譜確定。利用己知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)可以對(duì)各子峰進(jìn)行歸屬，具體的步驟如下：①選擇已知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)測(cè)定其酰胺I帶；②作去卷積變換，并用二階導(dǎo)數(shù)值處理，得到去卷積及二階導(dǎo)數(shù)譜；③確定子峰峰位，并作曲線擬合，求出子峰的面積，找出各結(jié)構(gòu)成分與各子峰的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

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