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圆二色谱原理PPT讲稿

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圆二色谱和旋光谱概述41页PPT

圆二色谱和旋光谱概述41页PPT
圆ห้องสมุดไป่ตู้色谱和旋光谱概述
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非

圆二色谱原理-PPT

圆二色谱原理-PPT

Far UV CD spectra of poly-L-Lys
1、100% α-螺旋 2、100% β-折叠 3、100%无规卷曲
Main CD features of protein 2ndary structures
α-helix β-sheet β-turn polypro II helix Random coil
从统计规律上说,自然光得光振动: 在垂直于光速得平面上遍布所有方向, 沿各方向振动得光矢量呈对称分布, 相应光矢量得振幅(光强度)相等。
超高压短弧氙灯: 在高压纯净氙气中放电发光。
(1)高亮度得点光源; (2)日光色。色温接近6000K; (3)在可见光区连续光谱; (4)高显色性,显色指数＞95; (5)在整个寿命期内维持光色特性; (6)高电弧稳定性; (7)热重启能力; (8)启动后即能达到接近最大光输出; (9)电弧光斑小、易聚光。
PMT得输出信号由正比于IA得直流分量与正比于S得交流分量所组成。
圆二色光谱仪工作原理
• 用相同强度,相同频率得左、右旋圆偏光交替照射样 品测得透过样品后得强度IR与IL
• 由于IR与IL十分接近,令IA=(IL+IR)/2,S= IR – IL
• 只放大相应于S得PMT输出电压Es(交流信号),而不放大相应 IA得输出电压EA。(适当选取放大倍数G值,使ESG与EA可比)。
或℃ ·cm2/dmol。
圆二色性得表示
吸收(率)差 = L - R A = AL – AR
椭圆度,摩尔椭圆度[] = 2、303(AL – AR)/4
[] = 3298(L - R) 3300 (L - R)
在蛋白质研究中,常用平均残基摩尔椭圆度
园二色＋双折射

圆二色谱和旋光谱 ppt课件

圆二色谱和旋光谱 ppt课件
待测样品在200～800nm波长范围内无特征吸收， ORD呈单调平滑曲线，此时CD近于水平直线(△ε变化 甚微)，不呈特征吸收，对解释化合物的立体构型没有什 么用处。 若在上述范围内有特征吸收，则ORD和CD都呈特征的 康顿效应。
+ ORD
理想情况下，UV吸收峰λmax、CD的△ε
[φ ]
绝对值最大(呈峰或谷)及ORD的λK三者应
圆二色光谱(CD)和旋光谱(ORD)
• 旋光光谱(Optical Rotatory Dispersion，ORD)和圆二色
谱(Circular Dichroism，CD)分别于20世纪50年代和60 年代发展起来的仪器分析方法，原理都是利用电磁波和手性 物质相互作用的信息来研究化合物立体结构及其它有关问题。
HOOC NO 2
COOH
O 2N
A
B
(2)原发色团是对称的，但处于手性环境中而被歪曲。
如手性环酮中的羰基有邻位手性中心时是不对称的，手性烯烃(+)-3蒈烯(Carene)中的双键也一样。
*
O Cl
C
Me
3 H1 21
Me
4 *6 5 H D Me
(3)由分子轨道不互相交叠的发色团偶极相互作用产生的。
（2）手性介质对两种圆偏振光的吸光强度不 同，由它们合成的出射光不再是一个平面的偏 振光，而是一个右旋或左旋的椭圆偏振光。
旋光光谱(Optical Rotatory Dispersion, ORD)
假如有机分子是具有手性的，即分子和它的镜像互相不能重 叠，当平面偏振光通过它时，偏振面便发生旋转，即所谓该物 质具有“旋光性”。 偏振面所旋转的角度称之为旋光度，可用旋转检偏镜进行测定。 定义比旋光度[α]D为：

[PPT]-圆二色谱CircularDichroism(CD)

[PPT]-圆二色谱CircularDichroism(CD)
There are many different algorithms. All rely on using up to 20 CD spectra of proteins of known structure. By mixing these together a fit spectra is obtained for an unknown. For full details see Dichroweb: the online CD analysis tool Can generally get accuracies of 0.97 for helices, 0.75 for beta sheet, 0.50 for turns, and 0.89 for other structure types (Manavalan & Johnson, 1987, Anal. Biochem. 167, 76-85).
Near UV CD spectrum
蛋白质中芳香氨基酸残基，如色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)、苯丙氨酸(Phe)及二硫键处于不对称微环境时，在近紫外区250～320 nm，表现出CD信号。 Phe残基: 255、261和268 nm附近；Tyr残基:277 nm左右；而在279、284和291 nm是Trp残基的信息；二硫键的变化信息反映在整个近紫外CD谱上。 近紫外CD谱可作为一种灵敏的光谱探针，反映Trp、Tyr和Phe及二硫键所处微环境的扰动，能用来研究蛋白质三级结构精细变化。
蛋白质的光学活性
蛋白质的CD谱
CD spectra in the far UV region (180 nm – 250 nm) probes the secondary structures of proteins. CD spectra in the near UV region (~250 and ~ 350) monitors the side chain tertiary structures of proteins.

圆二色谱仪检测原理

圆二色谱仪检测原理

圆二色谱仪检测原理
圆二色谱仪是一种用来测量物质的旋光性质的分析仪器。

其检测原理基于物质对偏振光的旋光效应。

圆二色谱仪中，光源发出的可见光经过偏振器后，被分成两束偏振方向相互垂直的线偏振光。

其中一束光经过样品管，与样品发生相互作用后，光的偏振方向发生变化。

另一束没有经过样品管。

两束光再次相遇时，通过光栅分光器将其分离为两束光，分别进入两个相互垂直的光电检测器。

当被测物质的溶液处于外加磁场的作用下时，分子因旋转而在样品管中具有特定的旋光性质。

旋光方向以及旋光强度与物质的结构有关。

这种旋光性质能够影响两束光之间的干涉现象，从而使得通过光电检测器的两束光的光强发生变化。

通过检测两束光的光强差异，圆二色谱仪可以测量样品的旋光性质。

圆二色谱仪的测量结果一般以CD（Circular Dichroism）谱或OR（Optical Rotation）谱的形式呈现。

CD谱描述了样品在不同波长处的旋光强度变化，可以用来研究样品的结构、构象和对称性等；OR谱则描述了样品在某一特定波长处的旋光方向和旋光强度。

圆二色谱仪在生物化学和药物领域具有广泛的应用，可以用来研究蛋白质、核酸、糖类等生物大分子的结构和构象变化，同时也可以用来研究药物的药效和药物-靶标相互作用等。

圆二色谱的原理和应用

圆二色谱的原理和应用

2021/11/14
7
圆二色谱对水稻巯基蛋白酶抑制 剂的研究
2021/11/14
天然态CPI的圆二色谱 (CD谱)显示206nm和 222nm的双负峰，木瓜 蛋白酶的CD谱则218nm 处负峰210nm、222nm 处的负肩，当CPI与木瓜 蛋白酶以等摩尔数结合 后,此时的CD谱呈现 208nm、218nm处双负 峰,极值下移,说明蛋白质 的结构发生了变化。CPI 的结合部位被酶完全占 据时,CPI的构象亦发生 变化,使之不再结合和抑 制木瓜蛋白酶,从CD谱来 看表现为复合物谱峰的 明显不同,其实质是二者 构象变化的共同贡献.
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根据 DNA 与配基相 互作用产生的 ICD 的不同特征, 可以对 配基与 DNA 的作用 方式, 以及DNA分 子的几何形状进行 定性的、经验性的 推测。DNA嵌入剂 一般表现为强度最 大不超过 10 的ICD 信号, 如果ICD的信 号较强则表示配体 与 DNA小沟发生了 结合 (图 3)。
6
如果配基的电子跃迁偶极矩方向平行于碱基对的长轴方向, 则 ICD 信号为正，表示该分子的长轴与短链 DNA 的碱基对间处于平行的几何位 置（图A），如果垂直于碱基对的长轴方向, ICD 为负，表示该分子 的长轴与短链 DNA 的碱基对间处于垂直的几何位置（图B）。 圆二色谱可作为新药研究中辅助筛选的工具，300 nm 以上的 ICD 峰可以用来定量分析药物与 DNA 结合的强弱, 这种现象可应用于 筛选以 DNA 为靶点的与 DNA 相互作用的药物。300 nm以下的 ICD 是对 DNA 原正负峰的影响, 也有望用于此类筛选。
8
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2021/11/14

圆二色谱原理与应用ppt课件

圆二色谱Circular Dichroism (CD) 原理与应用
精选编辑ppt
1
光的性质：波粒二象性诞生
人类对光的研究起源很早，但对光本质的认识经历了一个较漫长 的过程。光究竟是波还是粒子？光的波动说与微粒说之争从十七世纪 初开始， 其间牛顿、惠更斯、托马斯．杨、菲涅耳、爱因斯坦、波尔 等多位著名的科学家努力揭开了遮盖在“光的本质”外面那层扑朔迷离的 面纱，至二十世纪初以光的波粒 二象性告终，前后共三百多年的时间。
• Dynamic processes, e.g. protein folding • Studies of the effects of environment on protein structure • Secondary structure and super-secondary structure of membrane
如果AX=AY合成轨迹为圆
如果AX= AY合成轨迹为椭圆
垂直传播方向

圆偏振光
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9
下面我们研究以下两束圆偏振光的合成:
两束旋转方向相反的圆偏振光如果振幅相同（振幅与光强度的平方成正比） 矢量合成为平面偏振光。 如果振幅不等则根据公式 A x2 2 X A y2 2 Y2A xXA yY C O S( 2 2) SIN ( 2 2 ) 合成为下图右图所示的椭圆偏振光！
Cdpro分析:定期更新:SELCON3, CDSSTR,and CONTIN CLUSTER /~sreeram/CDPro/
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28
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从CD谱分析准确性
对全a、 a /b和变性蛋白质的准确度90-100% 对a + b的准确度为85% 对全b的准确度为75%

圆二色谱仪操作规程培训ppt课件

Mean residue ellipticity or Molar ellipticity (摩尔椭圆率[θ])：单位为 deg.cm2.dmol-1，文献中通常都使用
根据Beer-Lambert law 有： θ = [θ]. l.c 或 [θ]=mdeg/(l.c ) (c-摩尔浓度)
计算出的值最后再乘以1000即可转换为deg.cm2.dmol-1
蛋白质： 氨基酸的圆二色性： 在可见光区没有吸收，紫外区只有芳
香族色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸。
2、 JASCO J-1500 基本组成与附件
配置：
1）检测器： UV-VIS 163-950nm NIR 400-1250nm 2) 光源：氙灯 3)气体：高纯N2 4)多通道测定 （CD/HT/Abs…），
制样工具
3) 停流附件
注射器：10ml
单管路死体积：46ul
注射器Flow rateMax :5ml/min
反应动力学检测
Mixing Ratio:整数倍
4) N2吹扫装置
只能用于标准样品支架，用于190nm以下样品测试
3、开机与基本操作规程
1）开气：打开氮气，调节分压在0.02mPa左右，依据测定波 长范围在仪器右侧的流量控制器中调节所需的气体流量。 (>190nm 2L/min; 185-190nm 5-10L/min; <185nm 25L/min) 2）开机：打开主机电源，使用变温时，需打开水循环电源。 或使用停流附件需开启停流附件控制器电源。 3) 软件：打开电脑主机，双击“spectra manager”图标，进入 操作界面，显示J-1500处于Idle状态则表示联机成功。
二级结构分析：
打开protein Secondary structure estimation软件，打开转换单位后 另存的文件数据。

圆二色谱CD原理定稿


PM
S1-S2:第一级单色器；S2-S3:第二级单色器;
M：球面反光镜；P：晶体石英棱镜；L:透镜；F:滤光器；
.,
33
由CDM交互形成的左、右旋圆偏光通过光学活性物 质，透射光强度随时间的变化
透射光强的变化频率与外加调制电压的频率相同。
交流成分S相 当于圆二色性
直流成分 IA=（IL+IR）/2
.,
24
• 圆二色性的存在将通过该物质传播的左、右圆偏光变成椭 圆偏振光。并且只在发生吸收的波长处才能观察到。
.,
25
理论计算的圆二色性与该椭圆偏振光的摩尔椭圆率的关系：
[θ] = 100θ/〔c ·l〕 = 3300〔 εL-εR〕
ε：介质对圆偏振光的摩尔消光系数， c ：样品摩尔浓度， l ：样品厚度〔cm 〕， [θ] 单位：℃/〔mol ·cm〕
椭圆偏振光
.,
7
2、光的偏振
双折射现象： 一束光射入各向异性晶体后有两束折射光。 尼科耳棱镜。
在生物样品中，肌肉纤维、骨骼和牙齿等具有各向 异性，淀粉粒、染色体和纺锤体等具有双折射性，因 此被用于组织细胞的化学研究。
.,
8
.,
9
o光和e光：频率一样、振动方向相互垂直、平面偏振光
.,
10
自然光入射到某些晶体〔电气石、硫酸金鸡钠碱晶体等〕时，晶片吸 收振动面与晶轴垂直的光，而只允许振动面平行于晶轴的光通过。
旋光现象是圆双折射的一种特殊形式。 旋光物质使左、右圆偏振光的速度不同，即其色散大小的折射率不同， 旋光现象的产生是由于光学各向异性物质的折射率nL≠nR的结果。
.,
21
旋光，双折射
.,
22
8、光的吸收和圆二色性〔circular dichroism, CD〕

圆二色光谱法用PPT课件


Beer-Lanmbert Law
A= lgI0/I
=(1/2.303)lnI0/I
=εCL
圆二色性
Optical active object
L ?
ΔA=AL- AR =Δε C L
=2.303 A/4 (弧度)
第9页/共51页
CD的Cotton effect
CD的Cotton effect曲线：
220-230 (weak) 180-190 (strong) 190
200
205
210-230 weak 212
第40页/共51页
CD signal of a protein depends on its 2ndary structure
—— chymotrypsin (all b) —— lysozyme ( + b) —— triosephosphate isomerase(/b) —— myoglobin (all )
• 朝光源看，偏振面按顺时针方向旋转的，称为 右旋，用“+”号表示；偏振面按逆时针方向旋 转的，称为左旋，用“-”号表示
第2页/共51页
旋光度
• = []lc
[]是旋光物质的比旋光率，单位是度•厘 米2 • 10克-1
• 对同一物质，[]值与波长有关
旋光率与波长的关系称为旋光色散 (Optical rotatory dispersion, ORD)
第41页/共51页
估算蛋白质螺旋含量
仅适合含量较高的蛋白质！
第42页/共51页
蛋白质二级结构含量计算
Fasman standards
t = x + xbb + xcc Vary x, xb and xc ， while x+ xb + xc = 1.0
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4、布儒斯特角
当入射光射到两种介质界面上时，反射光和折射光的偏振情况与入 射光不同。
5、四分之一波片
使o光和e光的光程相差1/4波长的晶片。此时，相位差为 π/2，透射的合成光是长轴与晶轴重叠的正椭圆偏振光。
若入射平面偏振光的电矢量与晶体晶轴的夹角θ＝45°，则
Eo = Ee，合成光是圆偏振光（Circular polarized light）。
圆二色谱原理课件
光学活性分子对左、右圆偏光 的吸收率的差值
1、自然光
光具有波、粒二象性，是横电磁波。只有横波才有偏振 现象:
光矢量的振动方向与光的传播方向垂直， 在垂直于光传播方向的平面内, 有不同的振动方向。 电场矢量E和磁场矢量H互相垂直、位相相同。
E
0
v
H
E
传播方向
振动面
由于感光作用都是E 引起的，因而，将E 作为光矢量。 振动面：E 与光传播方向组成的平面。
如果所有的跃迁仅在基态的最低振动能级 和第一激发态之间，吸收光谱将是很狭窄 而不连续的谱线。
由于分子的价电子跃迁总伴随着振动和转 动能级的跃迁，所以，紫外分光光度计测 定物质的吸收光谱，虽然有一最大吸收峰 值，但都是具有一定波长宽度并相对平滑 的曲线。
光的吸收
若溶液中的溶质对某一波长的入射光有吸收，则透射光的 光强度小于入射光。
自然光 平面偏振光
圆偏振光 样品
椭圆偏振光
2、光的偏振
双折射现象： 一束光射入各向异性晶体后有两束折射光。 尼科耳棱镜。
在生物样品中，肌肉纤维、骨骼和牙齿等具有各向 异性，淀粉粒、染色体和纺锤体等具有双折射性，因 此被用于组织细胞的化学研究。
名称 折射定律
寻常光 （o光）
遵守
非常光 （e光）
不遵守
相同
平面偏振光
不同 平面偏振光，方向改变
相同
椭圆偏振光
不同 椭圆偏振光，方向改变
振幅相等、振动方向相互垂直、相位相差1/4波长 的两平面偏振光合成圆偏振光
右旋
7、旋光色散（Optical rotatory dispersion，ORD）
旋光性：光学活性分子对左、右圆偏光的折射率不同，透射光虽然仍 然为平面偏振光，但其偏振面旋转了一定的角度。 旋光物质又称为光学活性物质。 旋光度：偏振面旋转的角度
.
. ...
. ...
. ...
起偏器
检偏器
晶轴相互平行时， 透射光强度最大；
晶轴夹角为α时，透 射光强度与cos2α成 正比。
晶轴相互垂直时， 透射光强度为零；
3、平面偏振光（Plane polarized light）
也称线（完全）偏振光，简称偏振光。 它的振动面称为其偏振面。 振动方向保持不变 振幅发生周期性变化 E之端点在空间的轨迹为一平面正弦曲线 投影到垂直于光传播方向的平面上为一直线段
朝光源看， 电场矢量方向按顺时针方向旋转的，称为右圆偏振光； 电场矢量方向按逆时针方向旋转的，称为左圆偏振光。
6、光的叠加
一束自然光可以看作是两束相互垂直而没 有相位关系的平面偏振光的加和。
旋转方向相反的 左、右圆偏光 透过一光学 活性物质后
振幅 相等 相等 不等 不等
透过的左、右圆偏光
相位
矢量和
从统计规律上说，自然光的光振动: 在垂直于光速的平面上遍布所有方向， 沿各方向振动的光矢量呈对称分布, 相应光矢量的振幅（光强度）相等。
超高压短弧氙灯: 在高压纯净氙气中放电发光。
（1）高亮度的点光源； （2）日光色。色温接近6000K； （3）在可见光区连续光谱； （4）高显色性，显色指数＞95； （5）在整个寿命期内维持光色特性； （6）高电弧稳定性； （7）热重启能力； （8）启动后即能达到接近最大光输出； （9）电弧光斑小、易聚光。
旋光现象是圆双折射的一种特殊形式。 旋光物质使左、右圆偏振光的速度不同，即其色散大小的折射率不同， 旋光现象的产生是由于光学各向异性物质的折射率nL≠nR的结果。
旋光，双折射
8、光的吸收和圆二色性（circular dichroism, CD）
化合物在正常情况下，处于低能的基态， 电子占据所有的成键轨道（σ、π、n轨 道）。如果电子吸收了外界的能量，它就 从基态跃迁到激发态能级。
• 圆二色性的存在将通过该物质传播的左、右圆偏光变成椭
圆偏振光。并且只在发生吸收的波的摩尔椭圆率的关系：
[θ] = 100θ/（c ·l） = 3300（ εL-εR）
ε：介质对圆偏振光的摩尔消光系数， c ：样品摩尔浓度， l ：样品厚度（cm ）， [θ] 单位：℃/（mol ·cm）
或℃ ·cm2/dmol。
圆二色性的表示
吸收（率）差 = L - R A = AL – AR
椭圆度，摩尔椭圆度[] = 2.303（AL – AR）/4
[] = 3298（L - R） 3300 （L - R）
在蛋白质研究中，常用平均残基摩尔椭圆度
园二色＋双折射
9、ORD与CD光谱
同时产生， 包括同样的分子结构信息：光学活性物质分 子中的不对称生色团。 CD反映光与分子间能量的交换，旋光性则 是与分子中电子的运动有关。 可以由Kronig-Krammers转换方程相互转 换。
折射率
对于晶体一切方向都具 有相同的折射率
传播方向 在入射面内
折射率随方向而变化 不一定在入射面内
o光和e光：频率相同、振动方向相互垂直、平面偏振光
自然光入射到某些晶体（电气石、硫酸金鸡钠碱晶体等）时，晶片吸 收振动面与晶轴垂直的光，而只允许振动面平行于晶轴的光通过。
自然光
. ...
平面偏振光
CD谱的极值处与吸收峰一致（科 顿效应，cotton effect），因而 分子中不同生色团对于谱的贡献 比在ORD中更容易分辨。
ORD是渐近线，两端不回归
ORD 吸收带附近，旋光度由负到正 吸收带附近，旋光度由正到负
旋光色散：不同波长的偏振光的旋转角度不同。 旋光仪是测量旋光性与波长的函数关系，从而得到一个旋光色散谱。
圆双折射：某个物质对于左、右圆偏光的折射率分别为nL和nR， 若 nL = nR，则为光学各向同性物质； 若 nL ≠ nR，则为光学各向异性物质；左、右圆偏光的相位改变， 若nL＞nR，透射光的偏振面右旋。 若nL＜nR，透射光的偏振面左旋。