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分析化学进展— 谱学在蛋白质结构/构象研究中的应用 蛋白质结构 一级结构是多肽链中氨基酸顺序（MSEPKAIDPKLSTTDRVVKA VPFPPSHRLT AKEVFDNDGK PRVDILKAHL）； 二级结构是多肽链骨架的局部空间结构（蛋白质含有-helix、 -sheet、-turn和Random Coil四种二级结构)； 三级结构是整个肽链的三维结构； 四级结构是指蛋白质各亚基之间的结合 蛋白质二级结构特点—氢键稳定（第i个羰基和第i+4个亚胺基） ¡ 螺旋—每圈含3.6个氨基酸残基 ¡ 310螺旋—每圈含3个氨基酸残基 ¡ 折叠—每圈含2个氨基酸残基（ 片层） ¡ 转角（反平行 片层） ¡ 无规则卷曲、… HIVSARs PK 蛋白质构象 Puklin-Faucher.S2.mov Puklin-Faucher.S4.mov Unfolding.mov FourierTransformInfraredSpectrum（FT-IR） Circular Dichroism(CD) FluorescenceResonanceEnergyTransfer（FRET） Size-ExclusionChromatography（SEC） Fourier Transform Infrared Spectrum （FT-IR） 红外光谱法又称为红外分光光度法，它是建立在分 子吸收红外辐射基础上的分析方法。因此，红外光谱 也是一种分子吸收光谱。 1800年英国人WilliamHershel发现红外辐射后， 红外光谱一直是物理学应用较少的研究技术。二十世 纪三十年代，由于对合成橡胶的迫切需求，红外光谱 才得到了化学家的重视和研究，并得到迅速发展。如 今，红外光谱已是一种被广泛采用的定性鉴定有机化 合物、测定分子结构、估算生物大分子结构组成等研 究的有效方法之一。 一般地说，蛋白质含有螺旋(-helix)、 折叠(-sheet)、 回转 (-turn)和无规则卷曲(Random Coil)等不同类型的二级结构。上 世纪五十年代最早提出了蛋白质红外光谱酰胺Im-1 -1 的峰属于螺旋结构m 的峰属于 折叠结构的假设。 这一阶段的研究特点主要是定性估算蛋白质二级结构的主要成分。 七十年代发展了若干依赖于大量参数的半定量计算蛋白质二级结 构组成的方法，但确定参数困难，计算复杂，没有能推断应用。 八十年代Susi等人分别将FT-IR二阶导数理论和傅里叶自解卷积方 法应用于蛋白质红外光谱的二级结构分析，使得蛋白质红外光谱 研究进入定量阶段，但由于水在酰胺I带有较强的红外吸收，一 般研究只能在重水环境下进行。 九十年代蛋白质红外光谱超薄样品池垫片（6~7.5 μm）的应用 以及仪器公司为蛋白质红外光谱设计了专门分析软件，Dong等 用十余种已知X射线衍射结构的蛋白进行红外光谱分析，建立了 红外光谱定量分析蛋白质在HO环境中的二级结构方法，并可以 2 此来研究蛋白质的构象变化。 红外光谱定性分析—化合物C H 红外谱图 8 10 推论— 二甲苯 红外光谱定量分析— 比尔定律 蛋白质红外光谱可分析: 二级结构组成分析 H/D交换 蛋白稳定性(变性) 蛋白与蛋白/蛋白与小分子结合所引起的结构 变化