拉曼除谱法在水溶液体系中的应用

发布时间：2017-09-21 05:20

  本文关键词：拉曼除谱法在水溶液体系中的应用

  更多相关文章： 拉曼除谱法 原位测量 蛋白质 酰胺A谱带 热变性 丙酮 非均匀混合

【摘要】：自发拉曼光谱经常被用于研究溶液中的分子结构。蛋白质分子内部由于氢键的相互作用,存在着它们特殊的空间构象。蛋白质的空间构象决定了它们的功能,这就使得对它们二级结构的研究显得至关重要。蛋白质只有在水溶液环境中才能表现出生物活性。作为了解蛋白质的空间构象的关键光谱指针,酰胺A谱带常与水分子的O-H伸缩振动光谱相重合,数据分析极为困难。为了解决这类难题,本论文主要由两部分工作组成。在第一项项工作中,我们提出了一种新的光谱数据分析方法——拉曼除谱法,采用它可以发现很多平时无法得到的光谱信息。比如放大用以区分和提取蛋白质水溶液中的酰胺A谱带信号结构以及研究溶菌酶水溶液的热变性过程。第二项工作则是采用拉曼除谱法研究丙酮水溶液的微观非均匀混溶现象。具体研究内容如下：(1)拉曼除谱法的数学模拟。模拟的蛋白质溶液光谱由模拟的纯水光谱与一个很弱的高斯线型谱峰加和而成,谱带信息无法被直接读出。在模拟拉曼除谱中可以观察到一个独立的谱峰。这个谱峰与之前模拟的酰胺A谱带谱峰几乎相同。无论是拉曼位移还是半高全宽,都和之前的模拟谱峰相吻合。拉曼除谱法在整个O-H键波数段的普遍适用性也被验证。(2)拉曼除谱法研究溶菌酶和α-糜蛋白酶的酰胺A谱带结构。本工作中我们选取了溶菌酶和具有与其二级结构组成比例具有明显差异的α-糜蛋白酶这两种试剂。α-螺旋结构在酰胺Ⅰ和酰胺A的波数范围中,分别落在比β-折叠更低和更高的波数段上。在水溶液酰胺Ⅰ的谱峰位置对比中,溶菌酶波数更低,这是它具有更多的α-螺旋造成的,这一关系与它们的固体样品的拉曼光谱一致。在酰胺A波数段的拉曼除谱中,具有更多α-螺旋结构的溶菌酶其水溶液的谱峰,比具有更多β-折叠结构的α-糜蛋白酶水溶液的谱峰位于更高波数的位置。这一关系也与它们的固体样品的拉曼光谱一致。不难得出结论,它们的在这一波数段的谱峰信息被拉曼除谱法放大。(3)拉曼除谱法研究溶菌酶水溶液的热变性过程。从60℃到84℃,在酰胺A谱带振动波数段内的溶菌酶水溶液拉曼除谱被测得,这些温度下的振动频率与温度的关系被S型曲线函数拟合。由拟合结果得出的溶菌酶在水溶液中的热变性温度为大约75℃。这里我们得到的溶菌酶在水溶液中的热变性温度与前人工作中得到的热变性温度是互相吻合的。这些结果证明拉曼除谱法可以用于直接观测蛋白质水溶液的酰胺A谱带信息。(4)通过拉曼除谱的分析方法,观测丙酮水溶液的微观结构。丙酮是酮中结构最简单的,是实验室中常见的有机物,是常用溶剂,宏观上与水任意比例互溶。然而在分子层面上,丙酮与水实际上是否理想混合,是人们一直在讨论的问题。我们采用拉曼除谱法对它们的不同浓度溶液进行了分析。为了更方便研究丙酮-水体系中O-H段的拉曼光谱,具有与丙酮相似物理性质的全氘代丙酮被用来替代丙酮,与水配成溶液,拉曼除谱法帮助我们从溶液中提取出与丙酮的结合水的拉曼光谱。获得结合水的光谱后,通过高斯的计算方式将所测得的谱峰进行归属,进而分析出他们的空间结构。丙酮与水的非均匀混合现象被观测到,另外C-H……O的氢键也在论证中。
【关键词】：拉曼除谱法 原位测量 蛋白质 酰胺A谱带 热变性 丙酮 非均匀混合
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.37
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 选题思路11-12
• 1.2 实验技术12-14
• 1.2.1 拉曼光谱技术的历史12-13
• 1.2.2 自发拉曼光谱技术13-14
• 1.3 热点聚焦14-17
• 参考文献17-21
• 第二章 实验装置与数据处理方法21-31
• 2.1 实验装置21-25
• 2.1.1 自发拉曼装置简介21-23
• 2.1.2 本实验室装置结构及实验条件23-25
• 2.2 拉曼光谱的校正及处理25-29
• 2.2.1 原始数据的汇总25
• 2.2.2 谱峰位置的校正25-26
• 2.2.3 谱峰强度的校正26-27
• 2.2.4 谱峰拟合的相关处理27-29
• 参考文献29-31
• 第三章 拉曼除谱法原位测量水溶液中的蛋白质酰胺A谱带31-47
• 3.1 引言31-33
• 3.2 实验部分33
• 3.3 结果与讨论33-42
• 3.3.1 蛋白质水溶液的拉曼光谱33-34
• 3.3.2 拉曼除谱法34-38
• 3.3.3 溶菌酶的热变性38-40
• 3.3.4 结论40-42
• 参考文献42-47
• 第四章 拉曼除谱法研究丙酮水溶液微观结构47-59
• 4.1 引言47-48
• 4.2 实验部分48-49
• 4.3 数据处理49-57
• 参考文献57-59
• 附录59-63
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果63-65
• 致谢65-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 Xiang-chao Pang;Bo Cheng;崔树勋;;The Solvent Quality of Water for Poly(N-isopropylacrylamide) in the Collapsed State: Implications from Single-molecule Studies[J];Chinese Journal of Polymer Science;2016年05期

2 喻远琴;周晓国;林柯;戴静华;刘世林;马兴孝;;CH_4分子ν_1模拉曼诱导克尔效应谱与受激拉曼光声光谱峰形的比较[J];物理学报;2006年06期

3 吴征铠;;拉曼光谱的发现和最近的发展[J];光谱学与光谱分析;1983年02期

，

本文编号：892608