基于太赫兹光谱的氨基酸检测 - 上海应用物理研究所.pdf

第29卷，第9期 光谱学与光谱分析 2009年9月 and Analysis September，2009 SpectroscopySpectral 基于太赫兹光谱的氨基酸检测 3 唐忠锋1’2一，林海涛1，陈晓伟1，张增芳h 1．广西T学院牛物与化学工程系．广西柳州545006 2．中国科学院卜海应用物理研究所，上海201800 3．柳州市圣诺化工有限责任公司，广西柳州545006 摘要太赫兹是指频率从0．1到2．0THz之间的远红外波。与傅里叶红外相比，太赫兹时域光谱能镀低， 信躁比高，并且无辐射损伤。氨基酸分子的低频振动模式(扭转，集体振动模式和氢键)处在THz波段。氨 基酸是一类重要的生物分子，是组成蛋白质最基本的物质。氨基酸分子以分子间氢键相互连接构成晶体。氨 基酸在THz波段比在坌【外波段体现更多独特吸收特征。到目前为止，已经获得了20种氨基酸分子的太赫兹 吸收谱，包括利用太赫兹技术对部分氨基酸的定苗分析。氨基酸的太赫兹光谱研究，有利于深层次理解蛋白 质／DNA的低频振动模式及相关牛物反应和活性。文章综述1r 20种氨基酸分子的太赫兹吸收光谱并建立了 吸收光谱数据库。总结了太赫兹技术在氨基酸应用方面存在的问题，并对未来发展方向进行展望。 关键词太赫兹；氨基酸；氢键；振动模式；定量分析 中图分类号：0434．3．Q517文献标识码：A 成为町能[2]。大量实验已经’证实，太赫兹对危险品、蛋白质、 引 言 糖类等物质结构的探测存在的微小差异和变化非常灵敏，具 有反映化合物结构与环境的指纹特性[3]。氨基酸振动光谱是 氨基酸足蛋白质的基本组成单位，大约有200多种，但 研究蛋白质结构和功能的基础，到目前为止，20种氨基酸的 在动物的营养中起重要作用而H被人们广泛认识的只有20太赫兹光谱基本齐全，本文按照不同分类方式对这些氨基酸 多种，称之为标准氨基酸。除甘氨酸外，所有旷氨基酸中的口 在太赫兹方面的相关研究进行了．总结和胰望。 碳原子均是手性碳，故有D璎与L割两种构型。天然氨肇酸 均为L_氨基酸。氨基酸根据侧链基团的性质，分为脂肪族氨 1杂环氨基酸 基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基睃。天然存在的口_氨基酸常 根据其分子中所含氨基和羧基的数日分为中性氨基酸、碱性 杂环氨基酸包括脯氨酸和组氨酸两种。脯氨酸的太赫兹 氨基酸和酸性氨基酸。根据氨基位置分为口，口，r”氨基酸。 光谱研究相对较少，可能是在0．1～2．0THz范嗣内没有明 氨基酸是蛋白质大分子构成的基本单位，是构建细胞、 显吸收。而组氨酸的太赫兹研究较多。王卫宁等【4’51得到组 修复组织的犟础材料，是一切生命之元。氨基酸常用的检测 氨酸在0．2～3．0THz范同的特征吸收位于0．90，1．64， 2．25，2．38 方法有…：化学分析法，电化学方法，分光光度法等，上述 THz处。半经验理论模拟结果与实验值符合较 方法虽各具特点，但均属于自．损检测。而最近基于毪秒超快 好，太赫兹光谱的特征吸收对应的振动模式，为分子基团的 激光技术发展起来的太赫兹光谱检测，对物质能够做到高灵 敏，无损伤，属于无损检测。由于分子问的弱相巨作用及大 不删角度的单晶和不同温度的粉末太赫兹光谱，并且借助 分子的骨架振动(构利弯曲)、偶极的旋转和振动跃迁以及晶 Hartree-Fock计算发现单晶谱中1．71THz吸收归于分