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一种改进圆二色紫外区光谱质量的新尝试

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-05-10  来源:中国科学院化学研究所分析测试中心  浏览次数:5
核心提示:中国科学院化学研究所分析测试中心设计了一种气路,使得圆二色光谱仪的样品仓的氮气浓度增大,从而提高了光谱的信噪比,特别是远紫外区。
一、背景介绍
手性是自然界中普遍存在的现象,圆二色光谱由于其对手性分子信号的敏感 性,使其在生物大分子(蛋白质、DNA 和多糖等)、超分子和手性小分子等方面具 有重要的应用。在蛋白质或多肽中,主要的光活性基团是肽链骨架中的肽键、芳 香氨基酸残基和二硫桥键,远紫外区(180-250nm)圆二色光谱可获得肽键信息 推导出稀溶液中蛋白质二级结构,进而分析辨别蛋白质三级结构类型[1-2]。

在实际中,由于光源、光学元件以及样品池等方面,使得商品圆二色光谱仪 在小于 200nm 处的远紫外区的谱图信噪比较差。目前一般采用同步辐射装置建立圆二色测试模块而获得真空紫外波段(140-340nm)的圆二色光谱,即通过测量 生色基团(如羟基、乙缩醛基团等)的高能跃迁,得到更详细、更新颖的有关生物大分子的结构信息[3]。

二、方法介绍
在生物类样品的圆二色测试中,波长通常需要测试到 180nm 或更短,但其光 源氙灯在高温下容易把氧气转化为臭氧,臭氧在低波长处吸收很强,波长越低, 吸收越强。为了解决现有 J-815 圆二色光谱仪测试中远紫外区光谱信噪比差的问 题,我们进行了一些尝试,比如纯化通入的氮气、增大入射光通量、降低光谱扫 描速度等。经过多次尝试,发现增加样品处氮气吹扫这一方法可有效增强信噪比, 从而提高远紫外区圆二色光谱的质量。

图 1 为圆二色光谱仪光学系统示意图,光谱仪在 S1 处输入高纯氮气,以保 证氙灯及光学元件处于氮气环境中工作,避免氙灯在含氧环境中产生臭氧。臭氧 在 250nm 处会吸收光,减少进入样品的光通量,同时造成光学元件(如 M0、M1、 M2 等)的损伤。我们将样品仓进行了改造,在样品仓内开通了输入氮气的气路 (见图 2),从而加强了其样品仓的氮气氛环境。

圆二色光谱在本质上仍然是吸收光谱,所以朗伯比尔定律也适用于圆二色光谱。在远紫外波段,很多有机分子和基团都有吸收,尤其选用一些有机分子作为 缓冲液,这是造成光谱信噪比差的一个因素,获得信噪比高的基线数据对提高光谱质量很重要。图 3 和图 4 分别是有无该装置空样品仓和二次水为基线对比图。 从图 3 可以看出,改造后的空样品仓的圆二色光谱较改造前的平缓,而图 4 可以 看出样品仓的氮气氛环境有利于提高远紫外区光谱的信噪比。

三、结论
我们设计了一种气路,使得圆二色光谱仪的样品仓的氮气浓度增大,从而提 高了光谱的信噪比,特别是远紫外区。此种方法操作简单,通用性强,可广泛应 用在生物样品的圆二色光谱测试中。
圆二色光谱仪
圆二色光谱仪
圆二色光谱仪

参考文献
1. 沈星灿、梁宏、何锡文、王新省,圆二色光谱分析蛋白质构象的方法及研究进 展,分析化学,2004,32,388.
2. 吴明和,圆二色光谱在蛋白质结构研究中的应用,氨基酸和生物资源, 2010,32,77.
3. 张国斌,吴文清,石军岩,周洪军,戚泽明,符义兵,霍同林,NSRL 真空紫 外圆二色光谱实验站设计及性能测试,核技术,2007,30,105.
 
 
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