几种生物大分子的激光拉曼光谱

第一个生物大分子——溶菌酶的激光拉曼光谱发表于1968年。两年后R.C.Lord等用浓溶菌酶水溶液实验,对其大部分拉曼谱带作了指认。1970年Rimai等人发表了胡萝卜素、番茄红素、番茄组织和视网膜中视蛋白的共振拉曼光谱。随后十年,拉曼光谱在生物学领域中应用发展极其迅速,     

拉曼光谱技术在微生物学中的应用

拉曼光谱具有快速、灵敏、无损、实时监测等显著特点,在微生物学领域得到广泛应用。分别介绍共焦显微拉曼光谱、共振拉曼光谱、表面增强拉曼光谱、拉曼成像、相干反斯托克斯拉曼光谱、激光镊子拉曼光谱和Raman-FISH的原理和特点,并重点总结和分析不同拉曼光谱技术在微生物的结构、化学组成,以及代谢过程等相关研究中的应用优势。合理利用这些技术在基础微生物、发酵微生物和微生物诊断等方面具有潜在的应用价值。     

别藻蓝蛋白藻蓝胆素发色团分子构象研究

主要研究了蓝绿藻污棕席藻(Phormidium luridum)别藻蓝蛋白在不同 pH值条件下的吸收光谱和共振拉曼光谱.发现低聚化的结果导致了三聚体别藻蓝蛋白 650nm 特征吸收峰的消失和一些共振拉曼带强度和位置的移动.结果表明在低 pH 值作用下的低聚化的别藻蓝蛋白中藻蓝胆素发色团分子的构象和自由胆素分子类似,比三聚体的别藻蓝蛋白的发色团分子更趋于卷曲,折叠的构象态.而三聚体的别藻蓝蛋白,主要的拉曼带 1645cm^-1是其发色团分子构象处于更线性延展的标志,其光谱行为和吸收光谱 A_vis/A_uv所表征的发色团分子构象的结果相一致.     

激光拉曼光谱技术在生物分子DNA研究中的应用和进展

激光技术的兴起使拉曼光谱成为激光分析中最活跃的研究领域之一,已被广泛地用于物质成分的分析和分子结构的鉴定。本文综述了拉曼技术在DNA研究中近年来的最新进展,包括：DNA的常规拉曼光谱分析;DNA的激光共振拉曼光谱分析;DNA在金属表面或电极上吸附行为的表面增强拉曼光谱研究;DNA的傅立叶变换拉曼光谱研究等。并对拉曼光谱技术在DNA等生物大分子领域中的研究前景做了进一步的展望。     

家兔晶状体拉曼光谱空间分布研究

晶状体透明性的维持与其蛋白的结构成分极为密切,因此研究晶状体内的蛋白空间分布变化有重要意义.由实验中得到的450 cm~(-1)～2 000 cm~(-1)范围内健康家兔晶状体拉曼光谱,计算了家兔晶状体蛋白中三条氨基酸侧链和两条蛋白质主链拉曼谱峰沿赤道部和视轴部的光谱强度,根据实验结果讨论了这五条拉曼光谱在家兔晶状体中的空间分布特性.     

4-硫代胸腺嘧和4-硫胸腺嘧啶脱氧核苷结构的光谱研究

采用拉曼和 UV 光谱研究了抗癌药物4-硫代胸腺嘧和4-硫胸腺嘧啶脱氧核苷的特征结构,确定了药物在酸性、中性和碱性环境下的结构变化。研究结果表明,在酸性和中性溶液中,4-硫代胸腺嘧和4-硫胸腺嘧啶脱氧核苷被强烈质子化,而在碱性环境中则是去质子化,同时,4-硫胸腺嘧啶脱氧核苷的质子化和去质子化比4-硫代胸腺嘧弱,说明氢键的结合对4-硫代胸腺嘧的 NH 质子和溶液分子之间的相互作用具有重要影响。     

紫色非硫光合细菌Rhodopseudomonas capsulata铁氧还蛋白(Ferredoxin)一些特性的研究

作者报导了(朱长喜等1980)从紫色非硫光合细菌Rhodopseudomonas capsulata N-3菌株中,分离纯化获得了聚丙烯酰胺凝胶电泳纯的铁氧还蛋白(Ferredoxin),通过对其生物活性、分子量的测定,铁、硫含量的化学分析以及电子自旋共振波谱(EPR)的研究,确认它是具有8Fe—8S簇活性中心结构的铁—硫蛋白。已知铁氧还蛋白的生物化学特性随它的来源有变化,因而表现它作为电子传递载体,在光合作用、生物固氮、氢代谢等方面的电子传递过程中,行使的功能也有差异(Rao和Hall 1977),为了进一步研究Rps.capsulata铁氧还蛋白的生理功能,我们测定了它的氨基酸组份,克分子消光系数以及与细菌载色体光合膜的结合状态等生化特性。     

酰化对紫膜结构的影响

在很宽波长和ＰＨ范围内用紫外及可见区光吸收、圆二色及共振拉曼测定了酰化诱导的紫膜溶液的光谱变化。结构表明：酰化引起的表面电位的改变诱导了蛋白局部构象的改变。这种改变在很大程度上离域到整个蛋白分子中而影响了视黄醛结合位点的性质及生色团的结构,从而导致可观察的光谱变化。与未酰化紫膜比较,紫膜对ＰＨ的稳定性减小了。     

基于拉曼光谱的鼻咽癌细胞株总蛋白放射敏感性研究

本文以鼻咽癌细胞株CNE2为放射敏感性的研究对象,经不同剂量X射线照射及不同时间培养后分别提取总蛋白,用共聚焦显微拉曼光谱仪检测其拉曼光谱。统计分析表明:被测样品的拉曼光谱中观察到一些可以归属于蛋白质物质的较为明显的基团频率振动峰;不同剂量的X射线照射后,总蛋白质的平均拉曼光谱与对照组谱形基本一致,但与对照组间的光谱存在着对应峰信号强度的不同。实验提示:照射后谱峰强度的增大或减小,提示着相关物质含量有所改变。分析照射后癌细胞总蛋白拉曼光谱的变化情况,结合数学统计方法,以探寻放射敏感性的特征拉曼标志,可以作为研究肿瘤放射敏感性的手段之一。     

唇腺炎性病变组织的共聚焦显微拉曼光谱特征研究

目的:研究唇腺炎性病变组织的拉曼光谱指纹特征,为拉曼光谱技术临床鉴别诊断唇腺炎性病变提供理论基础。方法:收集舍格伦综合征病变唇腺30例、唇腺急性炎症组织18例及正常唇腺组织30例,应用激光共聚焦显微拉曼光谱仪对唇腺组织进行拉曼光谱检测。应用主成分分析法(Principal component analysis,PCA)及判别函数(Discrimination function analysis,DFA)对光谱数据进行分析,研究唇腺组织光谱指纹诊断价值。结果:唇腺炎症组织与正常组织光谱间存在光谱指纹差异,这些差异代表了某些蛋白、核酸及脂类物质等生物大分子发生改变。PCA-DFA分析发现这些差异性拉曼光谱具有鉴别诊断价值,可以区分不同唇腺组织,总体诊断准确率达91.8%,经交互验证后准确率为89.4%。结论:不同唇腺炎症组织及正常组织间拉曼光谱存在差异,不仅揭示生物大分子改变,还具有临床鉴别诊断价值。拉曼光谱技术在唇腺炎性病变组织鉴别诊断具有巨大应用潜力。     

紫色非硫光合细菌Rhodopseudomonas capsulata铁氧还蛋白氧化还原电位的研究

本文介绍了从紫色非硫光合细菌Rhodopseudomonas capsulata分离纯化的铁氧还蛋白,经固体硫酸铵分级盐析沉淀和透析进一步纯化的样品,通过循环伏安法检测其对温度的敏感性,所引起的蛋白变性;然后应用定电位电量法和电位阶跃电量法,研究它的电量-电位关系,根据Nernst公式进而计算铁氧还蛋白的中点电位分别为-378mV和-375mV,在其参与氧化-还原反应时,每分子铁氧还蛋白传递电子数目≈2。并对不同菌种来源的铁氧还蛋白的标准氧化-还原电位及其传递电子数目进行了讨论。     

紫色非硫光合细菌Rhodopseudomonas capsulata铁氧还蛋白氧化还原电位的研究

本文介绍了从紫色非硫光合细菌Rhodopseudomanas capsulata 分离纯化的铁氧还蛋白,经固体硫酸铵分级盐析沉淀和透析进一步纯化的样品,通过循环伏安法检测其对温度的敏感性,所引起的蛋白变性;然后应用定电位电量法和电位阶跃电量法,研究它的电量-电位关系,根据Nernst 公式进而计算铁氧还蛋白的中点电位分别为-378mV 和-375mV,在其参与氧化-还原反应时,每分子铁氧还蛋白传递电子数目≈2。并对不同菌种来源的铁氧还蛋白的标准氧化-还原电位及其传递电子数目进行了讨论。     

细胞色素C与细胞色素氧化酶之间相互作用的共振RAMAN光谱研究

分别于５１４．５ｎｍ及６０４ｕｍ波长激发下,对游离的细胞色素Ｃ,细胞色素氧化酶以及细胞色素Ｃ和细胞色素氧化酶的复合体的共振拉曼光谱进行了分析比较,在形成复合体时,双方蛋白的共振拉曼谱均有所变化,一个共同的特征性变化是Ａ２ｇｖ２２１１３０ｃｍ－１,ｖ２１１３１２ｃｍ－１,ｖ２０１４００ｃｍ－２,和ｖ１９１５８４ｃｍ－１强度都有增强,其中变化最明显的是Ａ２ｇｖ１９１５８４ｃｍ－１峰,在游离态中,Ｉ１５４０／ｉ１５８２＞１,在结合态中Ｉ１５５０／Ｉ１５８２＜１。     

动脉粥样硬化斑块的微区拉曼光谱检测

为探讨动脉粥样硬化斑块的微区拉曼光谱特征,以球囊损伤日本长耳白兔右侧颈总动脉后予以高脂饮食喂养,在实验过程中监测体重和血脂变化情况。3个月后,以中国斑点蝰蛇毒和组胺加以触发使斑块破裂,将动物处死并查找动脉硬化斑块,动脉组织经大体病理分类后,进行微区拉曼光谱及病理检测。结果显示:动脉粥样硬化斑块的拉曼光谱图在1450及1660cm-1处均有明显的胆固醇等脂质特征峰。特征峰曲线下相对面积统计结果表明:明显动脉粥样硬化斑块的谱峰下相对面积(5.80×10-3±3.51×10-3)显著高于轻度动脉粥样硬化组织(2.01×10-3±1.49×10-3)及正常动脉组织(1.01×10-3±0.94×10-3),P<0.05。正常动脉组织拉曼光谱曲线较光滑,无明显特征峰。血栓形成处拉曼光谱图荧光背底较强,未见特征谱峰。该研究结果证明微区拉曼光谱可以对动脉粥样硬化斑块的胆固醇等脂质含量进行特异性定量检测,表明微区拉曼光谱是评估动脉粥样硬化程度及斑块稳定性的可行方法。     

功能红细胞研究的拉曼光谱技术与进展

红细胞在人体新陈代谢和物质运输方面起着非常重要的作用。作为一种无损、快速而灵敏的光谱学检测方法,拉曼光谱技术在生物医学领域的应用日渐广泛。本文综述了近年来拉曼光谱技术在红细胞及血红蛋白研究中的应用进展,详尽评述当前研究功能红细胞中较有优势的拉曼技术—显微拉曼光谱技术和光镊拉曼光谱技术,并对其技术的改进做出总结,以期为利用激光拉曼光谱研究红细胞提供较系统的参考。     

体外联合使用指纹区及高波数区拉曼光谱诊断胃癌

目的:研究正常胃粘膜和胃癌组织在拉曼光谱指纹区(800-1 800 cm-1)和高波数区(2 800-3 000 cm-1)的光谱特征,并将其联合使用建立胃癌诊断模型。方法:收集38例正常胃粘膜和37例胃癌组织活检标本,采用785 nm激发光拉曼光谱仪进行拉曼光谱采集。比较正常胃粘膜和胃癌组织在指纹区和高波数区的拉曼光谱异同,使用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)结合留一法交叉验证建立诊断模型。结果:1)胃癌组织在853 cm~(-1),879cm~(-1),1 003 cm~(-1),1 047 cm~(-1),1 173 cm-1,1 304 cm~(-1),1 319 cm~(-1),1 338 cm~(-1),1 374 cm-1、2 932 cm-1谱峰处与正常胃粘膜的拉曼峰强度差异有统计学意义(P0.05)2)将拉曼光谱指纹区和高波数区联合,利用PLS-DA建立胃癌诊断模型的敏感性为94.59%(35/37),特异性为86.84(33/38),正确率为90.6%(68/75)。结论:正常胃粘膜和胃癌组织在拉曼光谱指纹区和高波数区均有显著差异,将上述两区联合使用建立模型诊断胃癌能取得良好的诊断效果。     

卵巢癌患者血清的拉曼光谱研究初探

目的:探究拉曼光谱技术应用于卵巢癌研究的可能性。方法:收集卵巢癌患者血清及健康人血清各20例,用激光共聚焦显微拉曼光谱仪进行检测。结果:两组血清的平均拉曼光谱形态和谱峰基本相似,但在约1010、1158、1283、1520、1646、2307和2661cm-17个拉曼频移附近,卵巢癌患者血清的拉曼光谱谱峰强度明显低于健康对照组,而在其余大部分波段,卵巢癌患者血清的拉曼光谱强度均高于健康对照组。结论:拉曼光谱技术可以初步区分卵巢癌及健康人血清,值得进一步研究和探讨其临床应用价值。     

多孔β—TCP生物陶瓷植入兔股骨后的拉曼光谱

以５１４．５ｎｍ和６３２．８ｎｍ激光激发,采用显微拉曼光谱和近红外傅里叶变换拉曼光谱分别研究了磷酸三钙（β－ＴＣＰ）生物陶瓷植入兔股骨后陶瓷、界面和兔股骨的拉曼光谱。对其拉曼光谱特征频率进行了初步的归属,叙述了可见光和近红外光谱的优缺点。在植入区和界面的拉曼光谱中,磷酸钙、胶原、蛋白质和脂类的拉曼特征频率同时出现,说明除磷酸钙外,还含有胶原、蛋白质和脂类,他们是有机骨基质主要组成。实验结果表明,生     

激光拉曼光谱在蛋白质构象研究中的应用和进展

激光拉曼光谱法被公认为是研究生物大分子的结构、动力学和功能的有效方法。近年来拉曼光谱在蛋白质构象研究中的最新进展,涉及到拉曼光谱在非折叠蛋白质、蛋白质装配的特征描述,拉曼晶体学在实时监控蛋白质单晶中化学变化等方面的应用。另外,介绍了蛋白质拉曼光谱分析在生物技术中的应用现状。并对拉曼光谱技术在蛋白质等生物大分子领域中的研究前景做了进一步的展望。     

食道癌组织表面增强拉曼光谱研究

本研究采用以金纳米粒子为增强基底的表面增强拉曼光谱技术对31位食道癌患者的62例食道组织样本进行分析,其中包含31例肿瘤组织与31例正常组织.食道癌组织和正常组织表面增强拉曼光谱之间存在明显差异.利用主成分分析和线性判别分析算法对采集的组织表面增强拉曼光谱进行诊断研究.利用主成分分析-线性判别分析统计分析方法得到诊断灵敏度与特异性分别为90.3%与90.3%.为验证所构建的主成分分析-线性判别分析算法的有效性,利用受试样品的工作特征曲线方法,对所构建的算法的有效性进行评价.通过对组织表面增强拉曼光谱谱峰归属分析可知,癌组织中蛋白质结构可能发生变化,磷脂质的相对含量下降;而氨基化合物、组蛋白、苯基丙氨酸和酪氨酸的相对含量出现上升.研究表明,以金纳米粒子为增强基底的表面增强拉曼光谱技术结合主成分分析-线性判别分析统计分析方法能够准确区分食道癌患者肿瘤与正常组织.食道癌组织表面增强拉曼光谱技术有望成为一种食道癌的临床诊断与筛查工具.