复旦大学：《分析化学》科学讲座_分析化学进展——谱学在蛋白质结构/构象研究中的应用

分析化学进 谱学在蛩白质结构/构象研究中的应用

分析化学进展— 谱学在蛋白质结构/构象研究中的应用

蛋白质结构 级结构是多肽链中氨基酸顺序( MSEPKAIDPK LSTTDRVVKA VPFPPSHRLT AKEVFDNDGK PRVDILKAHL) 二级结构是多肽链骨架的局部空间结构(蛋白质含有 a-helix B-shet.、B+tumn和 Random coil a种二级结构); 三级结构是整个肽链的三维结构; 四级结构是指蛋白质各正基之间的结合

蛋白质结构 一级结构是多肽链中氨基酸顺序（ MSEPKAIDPK LSTTDRVVKA VPFPPSHRLT AKEVFDNDGK PRVDILKAHL ）； 二级结构是多肽链骨架的局部空间结构（蛋白质含有a-helix、 b-sheet、b-turn和Random Coil四种二级结构)； 三级结构是整个肽链的三维结构； 四级结构是指蛋白质各亚基之间的结合

蛋白质三级结构特点一氫健德定(第i个瘢基和第i+4个亚胺基) α螺旋一每圈含3.6个氨基酸残基 310螺旋一每圈含3个氨基酸残基 β折叠一每圈含2个氨基酸残基(β片层) β转角(反平行β片层 无规则卷曲

¡ a螺旋—每圈含3.6个氨基酸残基 ¡ 310螺旋—每圈含3个氨基酸残基 ¡ b折叠—每圈含2个氨基酸残基（ b片层） ¡ b转角（反平行b片层） ¡ 无规则卷曲、… 蛋白质二级结构特点—氢键稳定（第i个羰基和第i+4个亚胺基）

SARs HIV PK

SARs PKHIV

蛋白质构象 Puklin-Faucher. $2. mov nfolding. mov

蛋白质构象 Unfolding.mov Puklin-Faucher.S2.mov Puklin-Faucher.S4.mov

Fourier Transform Infrared Spectrum (FT-IR Circular Dichroism (CD) Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) Size-Exclusion Chromatography (SEC

Fourier Transform Infrared Spectrum（FT-IR） Circular Dichroism (CD) Fluorescence Resonance Energy Transfer（FRET） Size-Exclusion Chromatography（SEC）

Fourier Transform Infrared Spectrum (FT-IR) 红外光谱法又称为红外分光光度法,它是建立在分 子吸收红外辐射基础上的分析方法。因此,红外光谱 也是一种分子吸收光谱。 1800年英国人 William hershel发现红外辐射后, 红外光谱一直是物理学应用较少的研究技术。二十世 纪三十年代,由于对合成橡胶的迫切需求,红外光谱 才得到了化学家的重视和研究,并得到迅速发展。如 今,红外光谱已是一种被广泛采用的定性鉴定有机化 合物、测定分子结构、估算生物大分子结构组成等研 究的有效方法之一

红外光谱法又称为红外分光光度法，它是建立在分 子吸收红外辐射基础上的分析方法。因此，红外光谱 也是一种分子吸收光谱。 1800年英国人William Hershel发现红外辐射后， 红外光谱一直是物理学应用较少的研究技术。二十世 纪三十年代，由于对合成橡胶的迫切需求，红外光谱 才得到了化学家的重视和研究，并得到迅速发展。如 今，红外光谱已是一种被广泛采用的定性鉴定有机化 合物、测定分子结构、估算生物大分子结构组成等研 究的有效方法之一。 Fourier Transform Infrared Spectrum （FT-IR）

般地说,蛋白质合有α螺旋(α-heli×)、β折叠(β- sheet)、β回转 β-turn)和无规则卷曲( Random co等不同类型的二级结构。上 世纪五十年代最早提出了蛋白质红外光谱酰胺l带1660-1650cm 的峰属于α螺旋结构、1640~1630cm-的峰属于β折叠结构的假设 这一阶段的研究特点主要是定性估算蛋白质三级结构的主要成分 七十年代发畏了若干依賴于大量参数的半定量计算蛋白质二级结 构组成的方法,但确定参数困难,计算复杂,没有能推断应用。 八十年代Sus等人分别将FT-R二阶导数理论和傅里叶自解卷积方 法应用于蛋白质红外光谱的三级结构分析,使得蛋白质红外光谱 研究进入定量阶段,但由于水在酰胺l带有较强的红外吸收, 般研究只能在重水环境下进行。 九十年代蛋白质红外光谱超薄样品池垫片(6~7.5μm)的应用 以及仪器公司为蛋白质红外光谱设计了专门分析软件,D。ng等 用十余种已知X射线衍射结构的蛋白进行红外光谱分析,建立了 红外光谱定量分析蛋白质在H2○环境中的二级结构方法,并可以 此来研究蛋白质的构象变化

一般地说，蛋白质含有a螺旋(a-helix)、b折叠(b-sheet)、b回转 (b-turn)和无规则卷曲(Random Coil)等不同类型的二级结构。上 世纪五十年代最早提出了蛋白质红外光谱酰胺I带1660~1650cm-1 的峰属于a螺旋结构、1640~1630cm-1的峰属于b折叠结构的假设。 这一阶段的研究特点主要是定性估算蛋白质二级结构的主要成分。 七十年代发展了若干依赖于大量参数的半定量计算蛋白质二级结 构组成的方法，但确定参数困难，计算复杂，没有能推断应用。 八十年代Susi等人分别将FT-IR二阶导数理论和傅里叶自解卷积方 法应用于蛋白质红外光谱的二级结构分析，使得蛋白质红外光谱 研究进入定量阶段，但由于水在酰胺I带有较强的红外吸收，一 般研究只能在重水环境下进行。 九十年代蛋白质红外光谱超薄样品池垫片（6~7.5 μm）的应用 以及仪器公司为蛋白质红外光谱设计了专门分析软件，Dong等 用十余种已知X射线衍射结构的蛋白进行红外光谱分析，建立了 红外光谱定量分析蛋白质在H2O环境中的二级结构方法，并可以 此来研究蛋白质的构象变化

红外光谱定性分析一化合物C!H1红外谱图 推论一三甲苯 红外光谱定量分析一比尔定律

红外光谱定性分析—化合物C8H10红外谱图 推论—二甲苯 红外光谱定量分析—比尔定律

蛋白质红外光谱可分析: 二级结构组成分析 H/D交换 蛋白稳定性(变性) 蛋台与蛋白/蛋台与小分子结合所引起的结构 变化

蛋白质红外光谱可分析: 二级结构组成分析 H/D交换 蛋白稳定性(变性) 蛋白与蛋白/蛋白与小分子结合所引起的结构 变化