柞蚕丝蛋白分子的拉曼光谱研究

本文首次记录了作了柞蚕丝样品的拉曼光谱,讨论了拉曼光谱数据与红外光谱数据之间的差别,计算了拉曙谱中酪氨酸残基费米共振双线的相对比。结果表明,柞蚕丝蛋白分子中的酪氨酸残基为“露型”。     

贻贝足的共聚焦显微拉曼光谱分析

贻贝对各种海洋环境具有广泛适应性,范围从浅海跨越到深海热液、冷泉等极端环境。贻贝主要通过其足组织分泌的蛋白形成足丝附着于岩石等固体表面,这种蛋白是一种可再生、不受水环境影响的性能良好的天然生物胶黏剂,得益于分泌蛋白的性质,足丝在水下具有黏附性强、韧性高、耐水性优良等特性,在生物材料学、医学等方面具有很好的开发潜力和应用前景,已经是国内外研究热点之一。拉曼光谱是一种非接触的、无损的可以提供分子生物化学信息的检测技术。足丝是贻贝足腺体的外在表达形式,结合扫描电镜和共聚焦显微拉曼光谱技术,从贻贝足丝的表观差异到贻贝足腺体的分泌蛋白组分和分布特征,基于深海和浅海贻贝足丝的扫描电镜表征的表观形态差异,对两种贻贝足组织分别进行共聚焦显微拉曼光谱检测,得到两种贻贝的3个腺体的拉曼光谱和腺体局部区域的2D拉曼彩色分布图,从外在表现形式足丝到内部足腺体分布,通过对比两种贻贝的3个腺体的成分以及相对分布,分析造成两种贻贝足丝差异的内在腺体分布情况,此外结合两种贻贝生存环境的差异,认为贻贝的足丝外观差异以及其内部腺体分布是贻贝应对浅海和深海冷泉完全不同理化环境的一种环境适应机制。基于实验结果得到如下结论,拉曼光谱表明两种贻贝足腺体组成:表征核心腺体的amideⅢ信号位于1 242和1 269 cm^-1位置的2个峰的峰强度相对其他两个峰(1 318和1 337 cm^-1)较高,表现为有序高级的蛋白构象,外皮和粘附盘腺体含有丰富的酪氨酸(643, 830, 850和1 615 cm^-1)和3, 4-二羟基苯丙氨酸(多巴, DOPA,785 cm^-1);浅海贻贝在1 043 cm^-1位置有高强度的胶原蛋白信号。拉曼成像呈现两种贻贝腺体分布特征:深海贻贝表现为较为集中的腺体分布,浅海贻贝腺体分布较为分散,表明贻贝为适应不同环境形成不同的腺体分布机制。由此可见,拉曼光谱可以用于研究不同环境下生存的贻贝的足腺体分布特性,并在生物样品微观分析中更多的应用。     

柞蚕丝分层结构的红外光谱研究

本文用6mol/L HCl逐级水解柞蚕丝,用红外光谱检测其水解产物,首次发现作蚕丝按其氨基酸组成,至少含有四层不同的结构。这与传统的把柞蚕丝分为丝胶和丝素两层不同,而是具有多层分层结构。     

丝蛋白分子的红外光谱研究

本文记录并研究了桑蚕丝、柞蚕丝、天蚕丝和天柞杂交蚕丝等几类共42种蚕丝样品的红外光谱,确定了柞丝类和桑丝类两大类蚕丝样品在红外光谱方面的差别。从而为鉴别蚕丝样品的种类建立起一种简便易行的方法。通过对各类样品的红外光谱数据处理,计算了某些谱带的相对强度比,获得了一些半定量的规律性结果。     

红外光谱在纤维质文物材料鉴别中的应用研究

纺织纤维和纸张纤维是常见纤维质文物材料, 是构成博物馆精美文物如服饰手稿书画的基本材料, 近年来寻求通过无损或微损方法对这一类材料的鉴别以及劣化状况评价备受文物鉴赏家和文物保护工作者的关注。借助傅里叶变换红外光谱, 研究博物馆常见纺织纤维材料棉、麻、桑蚕丝、柞蚕丝、羊毛的红外光谱特征和它们的分子结构组成异同, 研究传统纸纤维稻草、麦草、龙须草、龙旗松、桑皮红外光谱特征。结果表明: 衰减全反射傅里叶变换红外光谱无损分析技术可通过比较3 300～2 800 cm-1 CH, NH, OH振动区间光谱形状以及指纹区峰位以区别不同种类纺织品纤维;碳氧振动纸张纤维最明显光谱差异位置出现在与纤维素OH伸缩振动相关波数3 300 cm-1和与C—O—C相关波数1 332, 1 203, 1 050 cm-1。文章探索研究红外光谱技术结合主成分分析法在快速鉴别纤维材料中的应用。通过对全光谱数据多元散射校正(MSC)预处理后进行主成分分析, 可以把红外光谱十分相似的纺织纤维棉和亚麻、桑蚕丝和柞蚕丝明显分类;对光谱相似的纸纤维, 可采用选择不同光谱波数段进行主成分分析, 比较发现能够把五种纸纤维明显区分的光谱区间为3 800～2 800 cm-1。本研究为分子光谱无损分析技术应用于文物材料鉴别、科学评估纤维材料保存状况提供基础研究。     

红外光谱在纤维质文物材料鉴别中的应用研究

纺织纤维和纸张纤维是常见纤维质文物材料,是构成博物馆精美文物如服饰手稿书画的基本材料,近年来寻求通过无损或微损方法对这一类材料的鉴别以及劣化状况评价备受文物鉴赏家和文物保护工作者的关注。借助傅里叶变换红外光谱,研究博物馆常见纺织纤维材料棉、麻、桑蚕丝、柞蚕丝、羊毛的红外光谱特征和它们的分子结构组成异同,研究传统纸纤维稻草、麦草、龙须草、龙旗松、桑皮红外光谱特征。结果表明：衰减全反射傅里叶变换红外光谱无损分析技术可通过比较3 300～2 800 cm-1 CH,NH,OH振动区间光谱形状以及指纹区峰位以区别不同种类纺织品纤维;碳氧振动纸张纤维最明显光谱差异位置出现在与纤维素OH伸缩振动相关波数3 300 cm-1和与C—O—C相关波数1 332,1 203,1 050 cm-1。文章探索研究红外光谱技术结合主成分分析法在快速鉴别纤维材料中的应用。通过对全光谱数据多元散射校正(MSC)预处理后进行主成分分析,可以把红外光谱十分相似的纺织纤维棉和亚麻、桑蚕丝和柞蚕丝明显分类;对光谱相似的纸纤维,可采用选择不同光谱波数段进行主成分分析,比较发现能够把五种纸纤维明显区分的光谱区间为3 800～2 800 cm-1。本研究为分子光谱无损分析技术应用于文物材料鉴别、科学评估纤维材料保存状况提供基础研究。     

Cu^2＋—柞蚕丝蛋白络合物的ESR研究

本文用ESR、UV和IR研究了Cu~(2 )-柞蚕丝蛋白络合物,确定了铜的价态及其配位体,给出了化学结构模型,用实验参数计算了配位键参量和配位场能.     

不同散射介质对飞秒脉冲激光传输特性影响研究

基于分层传输模型和Mie散射理论,在粒子散射模型中充分考虑了谱分布特征,数值模拟了800 nm飞秒激光在冰云、水云、雾、气溶胶和降雨环境中的传输特性.结果表明,谱分布和粒子相态对光丝传输特性有较大的影响.雨滴的粒径较大,光丝在降雨环境中传输时,由于散射导致的能量衰减最强,产生的光丝峰值光强和能量最低.同时,光丝能量在空间的分布不均,产生了明显的多丝结构,并导致光丝长度缩短.水云和雾具有类似的谱分布特征,光丝在水云和雾中的传输特性十分相似.但由于雾中的粒子尺度更小,光丝的能量较高,光丝分布更集中.气溶胶对光丝的散射最弱,因此在传输前期没有对光丝的结构产生影响,并以稳定的单丝结构传输,光丝的峰值光强和能量最高,但在距离成丝位置一段距离后光丝结构才逐渐出现扰动.相同谱分布下,由于冰粒子的散射能力强于水粒子,造成光丝在冰云中的能量更低,光丝分布不集中,光丝的数量明显增多.     

具有线性张角结构和非线性张角结构的锥形激光放大器的分析

利用分步傅里叶算法求解锥形半导体激光放大器中的稳态行波方程,对线性张角结构和非线性张角结构波导形状的激光放大器进行光学和热学性质的数值模拟。通过比较两种结构的激光放大器的输入电流-输出功率曲线,输入功率-输出功率曲线和光丝形成数量,研究放大器中光丝的形成机理,解释两种激光放大器中不同光场分布的原因。结果表明,非线性张角结构的放大器不仅能使增益分布和光场分布更契合,而且能减小波导边缘反射光和入射光的耦合,所以有着更高的光光转换效率和更稳定的模式输出。     

分子马达肌球蛋白Ⅵ研究进展

生命体的一切活动，从肌肉收缩、细胞内部的运输、遗传物质（DNA）的复制、一直到细胞的分裂等等，追踪到分子水平，都是源于具有马达功能的蛋白质大分子做功的结果，它们称为分子马达（molecular motor）。具体到细胞内的物质运输，生物体主要依靠两种细胞骨架系统——微管和微丝，以及与之相关的马达蛋白。微管、微丝和马达蛋白组成的系统就好比细胞内的交通网络，不断进行着货物的运输，动力由三磷酸腺苷（ATP）水解所产生的能量来提供，其运转效率比一般的马达高得多，有的甚至接近100％。长距离的胞内运输主要是由沿微管运动的驱动蛋白（kinesin）和动力蛋白（dynein）承担，而短距离的运输可能需要在微丝上运动的肌球蛋白（myosin）。     

磁共振技术在丝素蛋白结构与功能研究中的应用

丝素蛋白纤维因其优异的力学性能和良好的生物相容性而得到广泛关注. 人们通过对丝素蛋白二级结构的构象转变及其诱导因素的研究,试图阐明蚕吐丝机理、相关蛋白结构与功能的关系,为人工合成性能优良的丝纤维材料以及认识生命过程提供有益指导和帮助. 磁共振技术是研究丝素蛋白结构最有效的方法之一. 我们课题组多年来运用核磁共振（NMR）的方法研究了桑蚕丝素蛋白的构象及环境对其的影响因素,如pH、金属离子（K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺）等,并运用电子自旋顺磁共振（EPR）方法研究了金属Cu²⁺离子与丝素蛋白的相互作用,试图揭示蛋白质构象转变与金属离子影响的内在联系. 另外,我们还发展了一种广义二维核磁共振相关技术,有效缩短了传统二维核磁共振的实验时间. 本文将综述这些年来我们所做的相关工作.     

纳米银/丝素复合材料的制备及其光谱性质研究

开发可靠、生态友好的纳米材料合成方法是当今纳米技术发展的一个重要方面,基于天然生物材料如丝素蛋白原位合成来制备纳米贵金属溶胶是一种具有极大发展潜力的方法之一。文章在室温下以丝素原位还原硝酸银制得了纳米银/丝素复合溶胶,通过紫外-可见光谱、原子力显微镜、荧光光谱和共振光散射对其制备过程和光谱性质进行了表征。实验表明丝素链中的酪氨酸残基对AgNO₃还原生成纳米银颗粒起了主要作用,制得的纳米银粒子均匀地包埋在丝素胶体中,具有很好的分散性和稳定性,可长期保存。丝素蛋白与纳米银复合后,荧光强度明显增加,证明了丝素蛋白与纳米银表面之间形成了较强的化学吸附,在银表面形成了一个相对稳定的络合物致密层。同时利用共振散射光谱分析实验进一步证实了纳米银粒子的形成。     

酸度对模拟转铁蛋白小分子紫外差光谱的影响

通过观察酸度对模拟转铁蛋白小分子EHPG和HBED紫外差光谱的影响,结合脱铁伴清蛋白与金属离子、阴离子结合的光谱特性,推断脱铁伴清蛋白与金属离子的结合导致金属离子结合位点处酪氨酸酚羟基的去质子化,而与阴离子的结合导致阴离子结合位点处酪氨酸酚羟基的质子化.     

驱动蛋白单向运动机理

驱动蛋白马达在实验和理论上已被进行了广泛的研究. 然而, 其行进运动的微观机理仍未确定. 在本文中我们基于化学、力学和电学耦合提出了一个交臂模型来描述这种行进运动. 在该模型中，驱动蛋白两个头的ATP水解化学反应速率由作用在其颈上的力（包括内部弹性力和外部负荷）来调控. 在低外部负荷情况下, 驱动蛋白的后头的ATP水解化学反应速率远大于前头的速率, 因而两个头在ATP水解化学反应和力学周期循环中是协调的且马达以每步消耗一个ATP的方式的行走. 在大的前向负荷情况下, 两个头的ATP水解化学反应速率变得可比拟, 因而两个头在ATP水解化学反应和力学周期循环中不再很好地协调. 该模型与驱动蛋白的结构研究结果以及ATP水解化学反应路径一致. 利用此模型所估算的驱动力（约5.8 pN）与实验结果（5~7.5 pN）一致. 所估算的每步中的运动时间（约10）也与实验测量值（0~50）符合. 解释了已观察到的每步（8nm）分为两个半步的现象. 所得到的运动速度-负荷曲线与已有的实验结果一致.     

蚕丝蛋白的NMR研究——Ⅰ.桑蚕及柞蚕的液体高分辨NMR研究

本文在Bruker AM-500 NMR谱仪上,测试了河南桑蚕、辽宁柞蚕(黄茧和人工白茧)丝素在三氟乙酸溶液中的~1H和~(13)C NMR谱,归属了丝蛋白中主要氨基酸的NMR谱线。实验结果显示了桑、柞丝素中氨基酸含量的差异,但柞蚕黄茧和人工白茧丝素的NMR谱图相近。     

蚕丝蛋白的NMR研究Ⅰ.桑蚕及柞蚕的液体高分辨NMR研究

本文在Bruker AM-500 NMR谱仪上,测试了河南桑蚕、辽宁柞蚕(黄茧和人工白茧)丝素在三氟乙酸溶液中的¹H和¹³C NMR谱,归属了丝蛋白中主要氨基酸的NMR谱线。实验结果显示了桑、柞丝素中氨基酸含量的差异,但柞蚕黄茧和人工白茧丝素的NMR谱图相近。     

红外光谱技术在馆藏丝绢文物照明损伤度评价中的应用

馆藏丝绢文物具有极高的历史价值和艺术价值,但是丝绢材料却极易在展陈照明过程中发生开裂和脆化。由于红紫外光对于文物照明没有贡献,因此实现丝绢文物有效照明保护的基础,是找到评价可见光对于丝绢材料照明损伤度的有效方法。机械损伤是丝绢文物最主要的光化学损伤形式,本质上是其内部的分子结构发生了改变,而常用的色差法和拉曼光谱法均因自身局限性无法有效测取丝绢文物的微观结构。研究表明红外光谱法适用于测取丝绢文物的微观变化,且光谱中表征酪氨酸和结晶度的特征信号能够有效反映紫外光对于丝心蛋白结构和性质的影响,但是两者表征可见光对于丝绢材料照明损伤度的有效性目前仍有待明确。通过十种窄带光源的辐照实验得到了丝绢文物的光老化样品,并基于样品的红外光谱分析定义了酪氨酸指数T_FTIR和结晶度指数C_FTIR两种损伤评价参数。在使用T_FTIR和C_FTIR描述可见光对于丝绢样品照明损伤规律的基础上,进一步分析了两者表征丝绢材料对可见光波长λ和曝光量Q耦合响应的性能。对Q与T_FTIR的相关性分析结果表明：除595n...     

蚕丝蛋白的NMR研究——Ⅲ.天蚕茧层固态~(13)C CP—MASNMR研究

本文分别测定了东北天蚕茧和龙(?)天蚕茧各内,中,外三层茧层的固态~(13)CCP-MASNMR波谱,对其谱峰进行了归属,估算了谱峰区主要谱线在该区所占的比例,还计算了各个茧层丝蛋白中无定形状态所占的百分含量。谱图显示了东北天蚕茧层与龙(?)天蚕茧层丝蛋白结构的差异。     

蚕丝蛋白的NMR研究Ⅲ.天蚕茧层固态13C CP-MASNMR研究

本文分别测定了东北天蚕茧和龙蛓天蚕茧各内,中,外三层茧层的固态¹³C CP-MASNMR波谱,对其谱峰进行了归属,估算了谱峰区主要谱线在该区所占的比例,还计算了各个茧层丝蛋白中无定形状态所占的百分含量。谱图显示了东北天蚕茧层与龙(蛓)天蚕茧层丝蛋白结构的差异。     

白色柞蚕茧层的光谱研究

本文用红外光变和紫外光谱研究了近年培育成功的白色柞蚕茧层，发现该白茧与传统黄褐色柞蚕茧层丝蛋白一级结构２的主体相同，白茧还残留着少量的龙胆酸与丝蛋白的交联物，交联物的残留量越少其白度越好，其中有一种白度最好，几乎与白色桑蚕茧层没有差异。