thz时域光谱在蛋白质研究中的应用进展

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1、万方数据第28卷。第10期2008年1O月光谱学岛光谱分析VoL28，No．10，pp2237—2242SpectroscopyandSpectraiAnalysisOctober，2008THz时域光谱在蛋白质研究中的应用进展马晓菁b3，赵红卫孙，代斌2，葛敏11．中国科学院上海应甩物理研究所，上海2018002．石河子大学化学化置学院，新疆石河子8320033．石河子大学食品学院，瓤疆石河子832003接要太赫兹嚣域竞灌(彳瓣扩袖◇是基于飞矜糖谈激竞技术的运鼠终波段光谱溅量薪技零，近年来在生命科学、联学制药、安全检测簿不同研

2、究领域中的成精进展迅速。文章结合THz．TDS技术的特点及其在生物分子光谱学研究中的物理基础，介绍了近年来利用TH扩TDS技术研究氨基酸、肽和蛋白质的结构、构象、动力学及光标记检测等方面取得的成果和最新进展#总结了不同实验条件下测定的不同氨撼酸、同种氨基酸异构体及肽在THz波段的吸牧系数积折射率，黉对不同实验室测定的络栗进行了比较；鹇述了THz-TDS按零酝究予鹣、含零豹蛋塞爱耪寒竣及蛋鑫覆溶滚豹糖象爱囊秀学；奔缨了THz_TDS技零是生物素一撬生物素蛋白蠢稼记生物传感中的庶精，并初步探讨了该狡术在生物分予领域应用中有符勰捷的阕

3、题及发震蘸景。关键词太赫兹l对域光谱；氨基酸；蛋白质审圈分类琴：e晦29。7；0434，13文蕺檬识码：AIX)I：10。3964／j．issm1000-0593(2008)10-2237-06引言光谱学方格在研究蛋白质、核酸和其他生物分子的缀凌、结搀积毪震等努溪发挥了投其重要瓣终躅。紫燕霹冤吸牧光谱、傅茔砖交羧缀外光谱、裘光发瓣光谱、圆二色谱、拉曼光谱及X射线等已经成为现代分予生物学研究中不研缺少的手段[1]。逮魃技术所涉及的频率几乎覆盖了整个电磁波范围，但一段崭新的电磁波的发现和成用给研究者带来了认识物质世界的掰执遇，鄞被耘

4、为憩磁渡孛最后一块“处女蘧”戆太赫兹渡(Terahertzmy，THz，叉黪孓ray)，英褒瞧磁浚谱中的位置如豳l所示。F唔1羽酝愀inelectrmnagneticspecl珊l每种分子都有特定的振动和转动能缀．通常分子内化学键的振动或转动吸收频率主要在普通的红外波段，但对于分子之间弱的相飘作用(如氢键)，大分予的骨架振动，偶檄子的旋转和振动跃迁以及晶体中晶格的低频振动吸收则对成THz波段范嗣∞一]，这些振动所反映的分子结掏及相茭环境蔷悫在THz泼段疼表瑾隽疆浚蜂豫鬟弱强度静不曩。懋耪分子翡督絮摄动黻及梅型弯馥等集体振动模式与

5、生耨分子粒结构和构象具有高度相关性H】，这种关联是THz技术应用于生物分子结构研究的重要基础。随着傅里叶变换红外分光计(FTIR)的发展及合适发射源的使用，红外频段的光谱测量已经延律裂遴红夕}(FIR)波段，缎FTIR技术的发射激光藏量矮嚣，在THz羧段鹃灵敏度霰低。耱蓖较瑟言，THz惑域光谱(Terahertztime-domainspectroscopy，THz—TDS)技术在红外低频区域的光谱测量则有一定的优势，其T}Iz脉冲峰值功率很高，脉宽在皮秒量级，能方便地进行时间分辨研究，并通过取样测量技术有效地抑制背景辐射干扰，

6、辐射强度溪l量豹僖嗓毙秘搽测灵敏度远嵩予订双技拳。零l瘸THz-TDS技笨霹弱嚣测量信号攘螭鹈裙位，送嚣获褥程THz波段的色散及吸收信息，得到物质的折射率、介电常数、吸收系数和裁流子浓度等一系劁参数。同时，THz电磁辐射的光子能缝低，不会对生物分子产生有害的光致电离，毅羲窭鬻：2007-06—28，蘑蠢丑窝：2007-09-29基金顼蠢：国家爨然稀学基金顼蠢(10574134)资鲂作者简介：马晓蒋，1981年生，中国科学院上海应用物理所及石河子大学食品学院硬士研究生e-mail；xia。jing23t@yahoo．。0nk∞*通

7、讯联系人e-mail：zhaohongwei@sinap．acocn万方数据2238毙漤学与光谱分辑篱28卷是一种有效的茏损探测方法。国内外研究嚣近年来利用THz-11)S技术融缀开展了包括DNA及其核苷、蛋自质和糖等生物分子的探索研究r2．3．5。1⋯。结果显示，THvTDS技术在研究生物分子的缩构、分子内及分子间弱相互作用、分子结构受环境的影响簿方面具有独特的优势及广阔的应用觞景rl“”]。随着THz技术的发展和研究工作的不断深入，THz-Ⅱ)S菝零将会张分摄和表廷物质结梅方蠢戒淹绽终及薤受走谱技零熬蘩要≥}兖，通过综台弱零

8、这些毅零可以获褥对豹曩结稳较全瓣的认识。本交主要练述了遥馨泉T}{产n]s技术在蛋囱麓溅究中的应用及进展。1氨基酸的THz光谱研究进展氨基酸是组成鬣白质的构件分子，参与蛋白质缀成的常见氨基酸有20种，其结构通式为R-Q(H)(NH，)-COO-，R代表霹变的测镳