圆二色谱(简称CD)是应用最为广泛的测定蛋白质二级结构的方法，是研究稀溶液中蛋白质构象的一种快速、简单、较准确的方法。它可以在溶液状态下测定，较接近其生理状态。而且测定方法快速简便，对构象变化灵敏，所以它是目前研究蛋白质二级结构的主要手段之一，并已广泛应用于蛋白质的构象研究中。

什么是圆二色谱？

当平面偏振光通过具有旋光活性的介质时，可发生偏转产生左旋偏振光或右旋偏振光，且同一种旋光活性分子的两种构型对左旋和右旋圆偏振光的吸收系数(ε)不同（即εL≠εR），称为圆二色性。

如果以吸收系数之差Δε=εL- εR为纵坐标作图，平面偏振光的波长λ为横坐标，得到的图谱即是圆二色谱，简称CD。

CD谱因其干扰少、容易测定而广泛用于测试手性小分子的绝对构型、大分子蛋白质和核酸的构象变化。

通常小分子化合物是测定光学活性物质（待测物）在圆偏振光下的Cotton效应，根据Cotton效应的符号获得化合物发色团周围环境的立体化学信息，并与一个绝对构型已知、且结构类似的化合物的Cotton效应相比较，或者借助计算化学的方法，对比实验测值和理论计算值，即可能推导出待测物的绝对构型。而大分子的立体结构复杂，CD谱难以直接获得一级结构的构型，通常反映的是其二级或多级结构的构象信息。

CD法测定大分子的构型的部分经验

1、蛋白质的CD图谱分析

蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而形成的多级结构。结构中的肽键、芳香氨基酸残基、二硫桥键皆为光学活性基团，此外，蛋白质的二级、三级结构不同，其光学活性也受到影响。上述现象称为蛋白的圆二色性，在CD谱中遵循着一定的规律。

蛋白质的圆二色谱一般分为两个波长范围：远紫外圆二色光谱和近紫外圆二色光谱。

(1) 185～245 nm为远紫外圆二色光谱，该区域是肽键的吸收峰波长，反映了生物大分子主链的构象信息（见图1）。α-螺旋结构在222nm、208nm处呈双负峰形，在190nm附近有一正峰；β-折叠在217-218nm处有一负峰，在195-198nm处有一强的正峰；无规卷曲构象在198nm附近有一负峰，在220nm附近有一小而宽的正峰。采用蛋白质的远紫外CD光谱（208和222 nm）处的负波峰的增减，可估计蛋白的α-螺旋、β-折叠含量的变化。

(2) 245～320 nm为近紫外圆二色光谱：该区主要与侧链生色基团有关。如在250～260 nm为二硫键的吸收峰；在230～370nm为Trp、Tyr和Phe残基吸收峰。

2、核酸的CD图谱分析

核酸是核苷酸单体聚合组成的极长的线状聚合物，由五碳糖、磷酸骨架和含氮碱基组成，并形成单螺旋或双螺旋结构。双螺旋结构又具有A、B和Z等构型，以B构型最为常见。

核酸的CD信号主要由不对称的主链上的核糖分子及螺旋结构产生，其碱基和糖的类型、螺旋结构都会影响谱图特征，这就是CD谱用于研究DNA/RNA构象的基础。如标准的B型DNA的CD谱在280nm有的正峰，在245nm为一负峰，该Cotton效应是由堆积的碱基电子跃迁偶极矩的偶合产生。

由于核酸的实际测定值和理论计算的影响因素复杂多样，核酸的CD谱一般只作为给定核酸二级结构的经验性识别，但可做为监测DNA/RNA的结构改变的重要工具，如分析小分子化合物与DNA相互作用的方式、新药研究中辅助筛选的工具等。

3、多糖的CD图谱分析

多糖是由醛糖或酮糖通过脱水形成糖苷键，并以糖苷键线性或分支连接而成的链状聚合物，其高级结构（二、三、四级）是通过非共价键形式在多糖主链间形成的有规则构象。多糖中生色基的种类、空间取向、糖苷键链接方式、多糖空间构象决定了多糖CD谱的多样复杂性。

多糖类化合物的圆二色谱测定分成两种：

一是200nm以下的真空圆二色谱，需要选用特定的溶剂,以降低溶剂对光吸收的影响，该区域反映了多糖的链接方式和空间构象。

二是200nm以上的诱导圆二色谱，适用于含有π电子功能基的糖类，或者需进行多糖衍生化后测定。

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