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    華洋科儀
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    圓二色光譜
    • 發布時間 : 2023-10-13 12:37:00
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      一、序言

      17世紀,Huggens,偏振光

      1881年,Biot,石英能使偏振光的偏振面旋轉

      1934年,Lowry, 《Optical RotatoryPower》

      1953年,建立了第一臺偏振光檢測儀

      19世紀60年代以后,圓二色儀出現

      二、基本原理

      (一)幾種偏振光的概念

      1、平面偏振光(plane polarized light)又稱線偏振光(linearly polarized light):對著光前進的方向觀察時,一束光波的電場矢量(或磁場矢量)都是在同一方向振動。


      2、圓偏振光:對著光前進的方向觀察時,一束光波的電場矢量(或磁場矢量)端點在空間的軌跡是以光傳播方向為軸的圓形螺旋(在平面上的投影為圓形)。電矢量方向沿逆時針方向旋轉,稱為左圓偏振光;電矢量方向沿順時針方向旋轉,稱為右圓偏振光。



      3、橢圓偏振光:對著光前進的方向觀察時,一束光波的電場矢量(或磁場矢量)端點在空間的軌跡是以光傳播方向為軸的橢圓形螺旋(在平面上的投影為橢圓形)。

      4、自然光:對著光前進的方向觀察時,一束光波的電場矢量(或磁場矢量)取所用可能方向,沒有一個方向較其它方向占有優勢。

      (二)幾種偏振光的關系

      振幅相等、角頻率相等、相位相同,左右圓偏振光合成線性偏振光


      振幅相等、角頻率相等、相位不同,左右圓偏振光合成線性偏振光

    振幅不相等、角頻率相等,左右圓偏振光合成橢圓偏振光


    振幅相等、位相差1/4波長,兩束線偏振光合成圓偏振光



      (三)光學活性和光學活性物質

      1、光學活性

      (1)手性物質:含有不對稱原子(結構) 的物質。具有光學活性。一束平面偏振光進入手性分子時,手性物質會將其分解為左右圓偏振光,并進行不同的處理。

      (2)旋光現象:左右圓偏振光在手性分子中的行進(旋轉)速度不同,通過樣品后,再次合成的偏振光相對于入射光旋轉了一定角度。



      (3)圓二色性:手性物質對左右圓偏振光的吸收程度不同,出射時電場矢量的振幅不同通過樣品后,再次合成的偏振光就不是圓偏振光,而是橢圓偏振光。


      2、光學活性物質(optical active substance)

      具有光學活性的物質為光學活性物質。

      (四)、旋光色散和圓二色譜

      1、旋光性通常用旋光度α表示,α的大小隨入射波長而變化的關系稱為旋光色散(optical rotatorydispersion, ORD) 。

      2、圓二色性常用橢圓率(ellipticity) θ表示:

      tgθ=(EL–Er)/(EL+ Er)= b/a(橢圓短軸/橢圓長軸)




      3、文獻上也常用光學活性物質對左、右圓偏振光的摩爾吸收系數的差別Δε來表示。

    Δε或θ隨波長而變化的關系稱為圓二色譜(circular dichroism, CD)


      (五)CD與ORD和吸收光譜的關系

      1、旋光性和圓二色性

      聯系:都是由光學活性分子的不對稱性引起的二者之間相互聯系,由其一可推知其二。由Kroning-Kramers將二者聯系起來。

      差別:一個孤立的生色團在所有波長均有旋光性。圓二色性只在發生吸收的那些波長才能觀測到。

      2、CD與ORD和吸收光譜的關系

      CD譜中在λ= λ0處,[θ]λ取極值,(峰值或最小值)

      ORD在λ= λ0處,[φ] λ=0

      科頓效應:CD譜與吸收譜峰位基本接近,但吸收譜都是正值,而CD譜則能顯示正負。

      3、CD與ORD和吸收光譜相比在結構分析中的優點

      (1)吸收譜均是正值,若同時存在多個吸收峰,其互相交疊,分析困難。

      (2)對于ORD譜,任意波長處的旋光性是所有生色團貢獻之和,其極值與吸收譜不同。

      (3)CD譜線可正可負,其極值與吸收譜一致。

      三、圓二色技術的應用

      1、利用圓二色譜,可以計算多肽二級結構的含量。

      




      2、CD譜非常適合研究蛋白質的構象變化

      (1)蛋白質-蛋白質、蛋白質-核酸結合的研究





      (2)克山病區糧飼養的豚鼠心肌線粒體膜的研究



      (3)煙草花葉病毒侵染膜蛋白



      (4)疏水表面對球狀蛋白質二級結構變化的誘導作用




      (5)磷脂膜誘導的蜂毒素二級結構的變化



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