拉曼与红外光谱在结构生物学中的应用.doc

现代仪器分析技术在结构生物学中的应用摘要：结构生物学是以生物大分子结构及其运动的测定为基础来阐明生命现象的科学。序列→空间结构→
功能是
Petsko提出的结构生物学中心法则。也就是说生物大分子三维结构测定是结构生物学的核心,其主要层次是三维结构。而对任何生物大分子发挥生物功能认识上的突破必然是建立在对其三维结构阐明的基础

上。目前对大分子结构的解析的手段主要都是建立在红外光谱、紫外光谱、拉曼光谱、X-射线衍射以及核磁共振的基础上发展起来的。这里主要介绍红外光谱、拉曼光谱、X-射线衍射以及核磁共振在结构生物学中的运用。关键词：结构生物学；红外光谱；紫外光谱；拉曼光谱；X-射线衍射；核磁共振AbstractStructuralbiologyisabranchofsciencethatisbasedonthemeasurementofstructureofbiomacromoleculeanditsaction.Sequence,spacialstructureandfunctioniscentralprincipleofstructuralbiologyproposedby
Petsko.Namely，themeasurementsofthree-dimensionalstructureofbiomacromoleculeisthecoreproblemsofstructuralbiology,theimportantpartisthreedimensionalstructure.Thereisonexceptionthatanycognitonofbiomacromoleculemustbeonthefoundationofilluminatingthree-dimensionalstructure.Currently,thebasedmethodsofmeasurementisinfraredspectroscopy,ultravioletspectrum,Ramanspectrum,X-raydiffractionandnuclearmagneticresonance.Hence,infraredspectroscopy,ultravioletspectrum,Ramanspectrum,X-raydiffractionandnuclearmagneticresonancewillbecoveredinthisarticle.Keywords：structuralbiology；infraredspectroscopy；ultravioletspectrum；Ramanspectrum；X-raydiffraction；nuclearmagneticresonance1引言1.1结构生物学结构生物学一直是分子生物学的重要组成部分，由于近年来的飞速发展，它已成为分子生物学的前沿和主流，并且从当前的发展趋势来看必将成为整个生命科学前沿和带头学科之一。在人类完成人类基因组工作草图绘制后，生命科学进入后基因时代，结构生物学将处在具有战略性的关键地位，在人类基因组测定之后，将进一步集中研究蛋白质的结构与功能,特别是蛋白质的三维结构，这是揭示基因组功能的基本途径。结构生物学自诞生之日起,就以最直观、最可靠的特点成为人们研究和揭示生命活动微观分子机理的强大武器。经过近四五十年的发展，结构生物学融合了X光衍射、NMR、电子显微镜、原子力显微镜、分子光谱等一大批生物物理和生物化学的技术手段，实现了从早期的单一分子结构测定向研究大分子复合物功能与结构关系的跨越，进一步的系统生物学、细胞生物学和结构生物学等分支学科间的交叉融合，细胞成像等技术的渗透,使得结构生物学家们开始思考和解决新的问题。单分子化学和三维重构结构生物学研究的重点在于对生物大分子的研究，那么结构生物学研究方法的进展尤其是生物大分子研究方法的研究就显得犹为重要。1.2现代仪器分析技术现代仪器分析的方法很多，按照测量过程中所观测的性质进行分类，可分为光学分析法、电化学分析法、色谱分析法、质谱分析法、热分析法、放射化学分析法和电镜分析法等；而现代仪器分析所采用的分析仪器是化学、光学、电学、磁学、机械及计算机科学等现代科学综合发展的产物。而它在生命科学的运用已不可或缺，自上世纪70年代以来,世界各发达国家都将生命科学及其有关的生物工程列为科学研究中最优先发展的领域，在欧、美、日等地区和国家具有战略意义的宏大研究规划“尤利卡计划”，“人类基因图”及“人体研究新前沿”中,生物大分子的结构分析研究都占据重要的位置。当前采用以色谱、质谱、核磁共振、荧光、磷光、化学发光和免疫分析以及化学传感器、生物传感器、化学修饰电极和生物电分析化学等为主体的各种分析手段,不但在生命体和有机组织的整体水平上,