淀粉样纤维结构的侧链红外光谱探针研究

探讨了如何应用侧链红外光谱探针技术研究淀粉样纤维的微观结构。首先对淀粉样多肽和蛋白的侧链红外光谱探针标记方法进行了探讨。之后,我们深入讨论了如何通过对探针光谱区和酰胺Ⅰ带光谱区的联合分析构建淀粉样纤维的微观结构模型。我们还对应用红外光谱指认平行与反平行的beta-折叠结构的光谱判据以及指认红外光谱探针微观水化程度的光谱判据进行了论述。     

FTIR光谱法研究天花粉蛋白的热去折叠过程

本文利用ＦＴＩＲ光谱技术和计算机辅助解析技术（二阶导数、去卷积和曲线拟合）研究了天花粉蛋白的热诱导去折叠过程。结果表明：在２５～８５℃温度范围内,天花粉蛋白的热去折叠是一个不可逆的分子间聚集的过程;二级结构随温度的变化暗示了折叠中间体的存在。     

基于二维相关红外光谱的鱼糜品质检测可行性分析（英文）

对二维相关光谱在鱼糜品质检测中的可行性进行了分析。利用二维相关技术结合中红外光谱技术对冻融处理后白鲢鱼糜蛋白二级结构变化进行了分析。在冻融次数和温度双重外扰的作用下对样品进行了分析。以冻融次数为外扰的二维相关光谱分析结果揭示了鱼糜蛋白二级结构的变化顺序:α-螺旋结构、分子内聚集的β-折叠结构→反平行的β-折叠结构→羰基结构;基于温度外扰的二维相关光谱分析结果表明:冻融处理1次和2次后鱼糜蛋白二级结构变化轻微。而冻融处理3次之后鱼糜蛋白二级结构已遭到严重破坏。结果分析还发现:外扰温度为45℃时,温度对羰基的影响比大大小于冻融循环对鱼糜蛋白二级结构的影响。以上结果说明二维相关光谱技术可以探测并直观的反应出鱼糜蛋白二级结构变化程度。如果能将这种变化程度量化,则可以利用该技术对鱼糜新鲜度等品质进行快速检测。     

面粉中蛋白质二级结构的红外光谱研究

测定了不同温度下面粉蛋白质酰胺Ⅲ带的一维红外光谱,二阶导数红外光谱和去卷积红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,面粉蛋白质中的α-螺旋结构的、β-转角结构、无规卷曲结构和β-折叠结构红外吸收强度均有所增加。进一步研究了面粉蛋白质酰胺Ⅲ带的二维红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,面粉中蛋白质酰胺Ⅲ带的红外吸收强度变化快慢趋势是:1312cm-1(α-螺旋结构)1285cm-1(β-转角结构)1260cm-1(无规卷曲结构)1229cm-1(β-折叠结构)。     

葡萄球菌核酸酶蛋白的时间分辨荧光与热力学特性

葡萄球菌核酸酶(SNase)是一种小型球状蛋白,其变体常用来研究蛋白质的折叠过程。不同于之前报道的研究方法和技术手段,采用时间相关单光子计数(TCSPC)及飞秒荧光上转换技术,结合紫外吸收谱和稳态荧光光谱,研究了SNase蛋白变体Δ+PHS和Δ+PHS+I92A的荧光动力学,以及不同温度下蛋白结构与热稳定性的关系,证明蛋白质内色氨酸残基可作为一种内源性探针对蛋白变体的结构折叠和热稳定性进行印证和研究。衰减相关光谱(DAS)表明了两种变体随温度变化的不同趋势,在此基础上进一步分析了这两种变体的结构折叠及热稳定性的差异。皮秒时间分辨发射光谱(TRES)显示色氨酸残基存在0.5 ns的连续光谱弛豫过程,而光谱移动量可作为SNase变体蛋白结构紧密程度的判断依据。飞秒上转换数据分析结果中,0.5 ps的DAS在光谱蓝端为正、红端为负,表明了色氨酸残基受到弛豫效应的影响。200 ps的寿命则说明色氨酸残基与周围猝灭基团之间存在电子转移过程。时间分辨荧光各向异性(anisotropy)的分析结果则说明了色氨酸残基在蛋白质体系内具有独立的局部运动,且其强弱与变体的热稳定性和热运动的整体效果有关。测量和分析色氨酸残基的时间分辨荧光性质为深入研究SNase蛋白的结构和功能提供了新的思路。     

X射线和过氧化氢引起的Hela细胞染色质损伤的微区拉曼光谱研究

我们成功地用微区拉曼光谱探针技术获得了培养单个活体 Hela 细胞核中染色质的拉曼光谱。从光谱中我们看到正常 Hele 细胞核蛋白的二级结构为 a 螺旋,DNA 为 A 型构象。经10~(-3)moI/L 过氧化氢处理20分钟及8Gy x 射线照射后的 Hela 细胞核蛋白的二级结构出现反平行β折叠,DNA 出现 B 型构象。这种结果与我们的假设是相符合的。     

基于二维相关红外光谱的鱼糜品质检测可行性分析

对二维相关光谱在鱼糜品质检测中的可行性进行了分析。利用二维相关技术结合中红外光谱技术对冻融处理后白鲢鱼糜蛋白二级结构变化进行了分析。在冻融次数和温度双重外扰的作用下对样品进行了分析。以冻融次数为外扰的二维相关光谱分析结果揭示了鱼糜蛋白二级结构的变化顺序： α-螺旋结构、分子内聚集的β-折叠结构→反平行的β-折叠结构→羰基结构;基于温度外扰的二维相关光谱分析结果表明： 冻融处理1次和2次后鱼糜蛋白二级结构变化轻微。而冻融处理3次之后鱼糜蛋白二级结构已遭到严重破坏。结果分析还发现： 外扰温度为45℃时,温度对羰基的影响比大大小于冻融循环对鱼糜蛋白二级结构的影响。以上结果说明二维相关光谱技术可以探测并直观的反应出鱼糜蛋白二级结构变化程度。如果能将这种变化程度量化,则可以利用该技术对鱼糜新鲜度等品质进行快速检测。     

多肽和蛋白质酰胺-I带振动频率图的温度依赖性

利用高温分子动力学模拟和红外光谱实验手段,研究了一个基于分子力学力场的酰胺-I带振动频率图的温度依赖性. 结果表明,基于298 K所建立的频率图可以应用上至500 K的分子动力学轨迹,所模拟的红外光谱能够很好地重复88 oC时的实验光谱. 另外还模拟了两个含有天然和非天然氨基酸残基的三肽分子的红外光谱,与实验结果相比得到了较好的符合. 结果表明,所建立的频率图能够用于获得多肽体系在不同温度下的酰胺-I带局域模振动频率及其分布,有助于深入认识多肽的热去折叠物种的红外光谱特征.     

脉冲升温纳秒时间分辨中红外光谱研究氨基酸重水溶液的分子间氢键

应用变温傅立叶变换红外光谱和脉冲升温纳秒时间分辨红外差谱研究了组氨酸和甘氨酸的重水溶液的羧基负离子的振动．结果表明不仅氨基酸分子之间形成氢键，而且氨基酸分子和溶剂分子之间也形成氢键．当温度升高时，羧基负离子在1600?1610 cm?1 附近的反对称伸缩振动发生蓝移，说明高温使氢键减弱．温度从10℃突然升高到20℃，组氨酸的时间分辨瞬态光谱出现两个漂白峰，一个在1604 cm?1，指认为形成氨基酸分子间氢键的羧基负离子的峰；另一个在1612 cm?1，指认为氨基酸分子和溶剂分子形成氢键的羧基负离子的峰．前     

羟基磷灰石结晶对牛血清白蛋白二级结构影响的光谱研究

通过圆二色谱(CD)及傅里叶变换红外光谱及退卷积、曲线拟合等技术研究了羟基磷灰石结晶对牛血清白蛋白二级结构的影响。CD谱结果表明,在纯的牛血清白蛋白中,α-螺旋、β-折叠、β-转角及无规则卷曲等4种结构的含量分别为56.8%, 5.8%, 14.1%, 23.9%;而在羟基磷灰石/牛血清白蛋白溶液中,4种结构的含量分别为25.4%, 25.0%, 20.0%和29.7%, 红外光谱结果与其一致。由此可以看出, 晶体的形成使牛血清白蛋白的α-螺旋结构含量减少,β-折叠结构含量增多,且随着反应时间的进行α-螺旋结构减少越来越明显,β-折叠结构增加越来越多,表明在溶液中部分α-螺旋结构转变为β-折叠结构。文章对这种变化的本质进行了初步探讨。     

原位漫反射红外光谱研究升温速率对HMX炸药热分解过程的影响

原位红外光谱法是一种新兴的动态研究方法。该方法具有原位实时监控和红外光谱精确分析物质化学结构的优点,能够实时跟踪材料在不同温度下的化学变化,测定材料的微观结构与温度的关系。采用原位漫反射红外光谱研究了炸药1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)分别在每min 5, 10, 20和40 ℃四种不同升温速率下的热分解行为。研究结果表明：在5 ℃·min-1升温速率下,断裂的HMX环发生分子内结合,在10, 20和40 ℃·min-1升温速率下,断裂的HMX发生分子间成环,形成稳定的八元环结构。随着温度的升高,C—N键的断裂数率远高于N—N键的断裂速率。随着升温速率的增加,C—N键的起始分解温度增加,表明增加升温速率会引起HMX分解的滞后。检测到HMX的分解所释放出CO₂, N₂O, CO, NO, HCHO, HONO, NO₂和HCN共八种气体,升温速率的变化未改变HMX的分解机理。     

蜂王浆不同贮存条件下蛋白质二级结构的Fourier变换红外光谱研究

蜂王浆的质量与贮存时间和温度相关。测定了在不同温度下经过不同时间贮存后的蜂王浆Fourier变换红外光谱,应用去卷积和曲线拟合方法对蜂王浆的酰胺Ⅰ带进行分析,以期得到其蛋白质二级结构的组成。结果表明：这些蜂王浆之间存在明显而有规律的光谱差异,蛋白质二级结构的组成之间也存在显著差异。随着贮存时间增加和温度升高,蜂王浆蛋白质二级结构的α-螺旋和β-折叠分别显著减少和增加,β-转角也有增加的趋势,其变化幅度为28 ℃＞16 ℃＞4 ℃＞-18 ℃。这些结果与蜂王浆应该低温保存的理论相符。FTIR红外光谱结合去卷积、二阶导数和曲线拟合方法是评价蜂王浆品质和新鲜度的一种有效方法。     

PSⅡ中蛋白二级结构中β聚合效应的红外光谱研究

利用Fourier变换红外光谱（FTIR）方法研究了光系统Ⅱ（PSⅡ）膜颗粒中蛋白二级结构在高温条件下的β聚合效应。具有生物活性和高温蛋白的β聚合样品的红外光谱测量温度均是室温，它们的酰胺Ⅰ吸收带被用来对两种样品的特性进行定量的分析。光谱的分析方法采用了直接Lorentz线型拟合，光谱结果表明光系统Ⅱ二级结构在400℃下发生热变性后，其红外光谱将发生很强的不可逆的变化。但其红外光谱与活性PSⅡ蛋白一样仍可用3个Lorentz线型拟合，显示了FTIR红外光谱方法在研究蛋白热变性方面的优越性。     

生物软物质研究的新进展

文章对近年来中科院物理研究所软物质物理实验室生物软物质研究的部分新进展做一简略介绍,包括DNA单分子研究,DNA与组蛋白的相互作用动力学研究,生物分子马达的运动机制研究,解旋酶与DNA的结合以及解旋DNA的动力学研究,朊病毒片段聚集的分子动力学研究,蛋白质折叠动力学的脉冲升温-时间分辨光谱研究,光合细菌外周捕光天线膜蛋白的拓扑结构研究等.     

大豆硒蛋白构象的光谱法研究

采用荧光光谱、紫外光谱并结合红外光谱对比研究了大豆硒蛋白和大豆蛋白的结构区别,并用荧光相图法分析了脲诱导下两种蛋白的去折叠过程。考察了温度、pH值对大豆硒蛋白质构象的影响,同时对其乳化稳定性能进行了测定。结果表明,与大豆分离蛋白相比,大豆硒蛋白分子中的共价二硫键受到破坏,分子内氢键作用减弱,疏水相互作用增强,蛋白质分子发生伸展。大豆硒蛋白在溶液中只呈现“折叠”和“松散”两种状态,与大豆蛋白相比更容易被水解变性。升高温度,大豆硒蛋白溶液存在明显荧光热猝灭效应,疏水性逐渐增强,蛋白质分子趋于折叠。在pH值2.8～8.0的范围内,大豆硒蛋白的Trp残基主要分布于其分子外部的极性环境中,并随pH值变化在等电点两侧呈现不同的构象变化。在酸性环境中大豆硒蛋白较易发生从松散到折叠的构象转变,碱性条件则较有利于大豆硒蛋白以松散的结构存在。此外,基于紫外光谱数据分析了大豆硒蛋白乳化特性,结果表明降低温度有利于增强大豆硒蛋白的乳化性能,但使其稳定性能下降。     

FTIR分析脉冲电场和热处理后的大豆分离蛋白结构变化

采用自行研制的脉冲电场设备,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)比较研究了脉冲电场(PEF)和热处理对大豆分离蛋白(SPI)分子结构的影响.结果表明:50 kV·cn-1的脉冲场强处理引起SPI分子内和分子间氢键增强,分子中C-O-O糖苷键伸缩振动和P=O,P-O-C伸缩振动增强,且其增加值与PEF处理时间呈正相关.研究发现较短时间(1 600 μs)PEF处理导致了SPI分子结构中α-螺旋和β-折叠分别减少了5.9%和0.7%,β-转角和侧链结构分别增加了7.5%和9.6%;处理时间延长至2 400 μs,其α-螺旋和β-折叠减少量增至6.0%和5.6%.对比而言,热处理对SPI分子结构中C-O-O糖精苷键伸缩振动和P=O,P-O-C伸缩振动的影响程度较大,而对蛋白质二级结构影响程度较小:90℃热处理30 min,α-螺旋和β-折叠分别减小5.1%和6.6%,β-转角结构增加19.1%.由此可以认为PEF和热处理对SPI的影响机理是不一样的.     

阿维菌素包合物的红外光谱研究

依据β-环糊精的分子空腔容纳性质,利用饱和水溶液法制备出阿维菌素-β-环糊精包合物,利用高效液相色谱法测定其包封率。 结合红外光谱谱图说明了阿维菌素-β-环糊精包合物的形成;分析了阿维菌素光解所产生的化学结构变化;研究了所形成的包合物增强阿维菌素化学结构光稳定性的效应。 结果表明：阿维菌素-β-环糊精包合物的包封率为40.5%;从红外光谱谱图分析,说明阿维菌素-β-环糊精包合物形成了分子间氢键,组合效应与其物理混合物有区别。 阿维菌素B1a分子大环内酯结构可以被光分解破坏,分解后大环内酯结构中的C—O—C结构红外伸缩振动峰消失,内酯键发生明显断裂。 形成阿维菌素-β-环糊精包合物后,β-环糊精起包合作用的分子位点覆盖了阿维菌素B1a分子大环内酯结构,为阿维菌素B1a分子大环内酯结构中的C—O—C结构提供良好的避光保护作用,提高了阿维菌素B1a分子的光稳定性。 本实验的创新之处在于对所制备的阿维菌素-β-环糊精包合物的结构和特性从红外光谱角度进行了分析,此类包合物可望作为理想的阿维菌素保护型控释制剂中间体。     

ATR-FTIR分析冻结—解冻后的牛肉蛋白二级结构变化

研究了牛肉蛋白质二级结构稳定性在-18,-23及-38 ℃不同温度下的变化情况,明确了肉品工业中不同冷冻温度对肉品品质的作用机制。利用了傅里叶变换衰减全反射红外光谱(attenuated total reflectance Fourier transfer infrared spectroscopy,ATR-FTIR)技术、自动去卷积以及曲线拟合等计算方法,分析了-18,-23及-38 ℃三个温度下,牛肉肌原纤维蛋白(myofibrillar protein,MP)在冻结—解冻过程中的红外光谱图变化及蛋白质二级结构变性程度。ATR-FTIR结果显示,冻结—解冻过程中牛肉MP红外光谱图峰高、峰面积发生变化,且峰波数发生红移或者蓝移;冻结—解冻后牛肉MP红外光谱图中3 500～3 300 cm-1波段的吸收峰强度减弱甚至消失,说明解冻后牛肉MP中的结合水中O—H基团与氨基酸CO基团形成的分子内和分子间氢键断裂;冻结会影响牛肉MP二级结构的稳定性,导致牛肉蛋白质二级结构发生变化,其中除了无规则卷曲比例上升以外,α-螺旋、β-折叠、β-转角含量均下降,造成有序结构向无序结构转变;解冻后,冻结温度为-38 ℃的处理组牛肉β-折叠增加量大于-23和-18 ℃处理组,-38 ℃冻结牛肉MP二级结构的稳定性最好,解冻后蛋白质复性也最好。即蛋白质冷冻变性程度随着冻结温度的降低而减轻,蛋白质二级结构特征保持也越好。该试验研究基于肉品工业生产实际,研究结果从微观层面揭示了冻结温度对牛肉蛋白质变性的影响规律及可能的机制,为冷冻肉冻藏保鲜工艺制定提供了参考。     

应用FTIR研究超声对牛血清白蛋白二级结构的影响

应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合荧光光谱研究了牛血清白蛋白(BSA)在超声作用下的结构变化。荧光光谱表明,超声作用使BSA溶液荧光光谱最大发射峰发生了蓝移,表明超声改变了BSA中色氨酸(Trp)残基环境;荧光强度的降低表明超声改变了蛋白质分子的构象,具有荧光猝灭效应。采用对BSA红外光谱酰胺Ⅰ带进行曲线拟合的方法,定量分析了不同超声功率、时间对BSA二级结构的影响,发现超声作用对BSA中的α-螺旋、β-折叠、β-转角及无规卷曲的相对含量有不同程度的影响;超声作用具有使BSA的二级结构由α-螺旋向β-折叠、β-转角转化的趋势,而无规则卷曲含量则基本不受超声影响而保持相对稳定。     

用傅里叶变换红外光谱研究增强UV-B辐射对PSⅡ蛋白结构的影响

运用傅里叶变换红外光谱技术研究了增强紫外线-B(UV-B)辐射对植物光系统Ⅱ(PSⅡ)中膜蛋白结构的影响.结果显示在增强的UV-B辐射条件下,PSⅡ中蛋白的α-螺旋、β-折叠强度增加,而β-转角的强度下降了近一倍,并且这些结构与周围的耦合减弱.此外,UV-B辐射使酪氨酸残基苯酚环的结构发生改变,并使其微极性降低.UV-...