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A

图 5−5 精圆偏振和椭圆率

A. 当 $E_L \ne E_R$ 时，左、右圆偏振光叠合成椭圆偏振光。虚线椭圆是椭圆偏振光 $E$ 矢量的运动轨迹；两个实线圆分别是圆偏振光 $E_L$ 和 $E_R$ 矢量的运动轨迹；B. $\theta$ 是椭圆率，$\alpha$ 是旋光度（对一般的光学活性物质，圆二色性和旋光现象同时发生）

B

图 5−6 多聚 L−羧氨酸在不同构象条件下的标准远紫外 (D) 光谱

外 CD 光谱反映主链构象。典型的 $\alpha$ 螺旋在 208 nm 和 222 nm 左右有两个负槽，在 192 nm 有一个正峰。$\beta$ 折叠片也出现 190 nm 附近的正峰，并位于 215 nm 的负槽。相反，无规卷曲在 199 nm 处有一个负槽（图 5-6）。

圆二色性还能用于估算蛋白质中 $\alpha$ 螺旋、$\beta$ 折叠片和无规卷曲的含量。假设蛋白质分子全由这 3 种构象单元组成，它们所含的残基数占蛋白质分子的总残基数的百分数分别为 $f_{\alpha}, f_{\beta}$ 和 $f_{R}$，则

$$\begin{array}{cccc}& f_{\ast }+f_{\beta }+f_R=1& & \text{(1)}\end{array}f\_\{*\}+f\_\{\backslash beta\}+f\_\{R\}=1\backslash tag\{1\}$$

再假设蛋白质分子中的各种构象单元在波长处的椭圆率也可以加和，则

$$\begin{array}{cccc}& {\left[\theta \right]}_{\lambda }=f_{\nu }{\left[\theta \right]}_{\nu ,\lambda }+f_{\mu }[\theta {\mid }_{\lambda ,\lambda }+f_{\mathrm{R}}{\left[\theta \right]}_{\mathrm{R},\lambda }& & \text{(2)}\end{array}\backslash left[\backslash theta\backslash right]\_\{\backslash lambda\}=f\_\{\backslash nu\}\backslash left[\backslash theta\backslash right]\_\{\backslash nu,\backslash lambda\}+f\_\{\backslash mu\}\backslash left[\backslash theta\backslash mid\_\{\backslash lambda,\backslash lambda\}+f\_\{\backslash mathrm\{R\}\}\backslash left[\backslash theta\backslash right]\_\{\backslash mathrm\{R\},\backslash lambda\}\backslash right.\backslash tag\{2\}$$

式中$\left[\theta\right]$为实验样品CD曲线在波长$\lambda$处的摩尔椭圆率；$\left[\theta\right]{0.5}$、$\left[\theta\right]{p.k}$和$\left[\theta\right]{R.k}$分别为100% $\alpha$螺旋、100% $\beta$折叠片和100%无规卷曲构象在波长$\lambda$处的摩尔椭圆率，这些数据可由人工合成的多聚氨基酸获得（图5-6）。因此利用公式（2），理论上只要选择3个不同波长的$\left[\theta\right]$，即可得到一组三元一次方程，并由此解出未知数$f{a}$、$f_{b}$和$f_{R}$，现在实际上都是用现成的程序在计算机上完成的。

4. 核磁共振(NMR)

NMR 的基本原理已在第 3 章氨基酸的光谱性质部分介绍。

样品中由射频脉冲诱导的瞬时磁化将随时间衰减，并弛豫至平衡态。弛豫过程给出丰富的有关大分子结构和动态信息，因为弛豫过程对分子的几何学和运动都很敏感：特别的启示是核奥氏效应（nuclear Overhauser effect，NOE），这是原子核间的一种偶极-偶极相互作用，其大小与核间距离的6次方成反比。如果核间距离小于0.5 nm（图5-7A），磁化将从激发核转移到非激发核；二维核奥氏增强波谱法（NOESY）的波谱能够图解式地展示接近的质子对。NOESY谱的对角线相当于一维NMR（化学位移）谱。对角线以外的峰称交叉峰，它代表距离不超过0.5 nm，有NOE联系的质子对。NOESY谱中的重叠峰一般只要获得经$^{15}$N和$^{13}$C标记的蛋白质的NMR谱，则可分辨开来。照射这样的原子核可以沿第三轴把NOE重叠峰分开，这就是所谓多维NMR谱。蛋白质的三维结构根据大量的这种邻近关系可以重建。

NMR 和 X 射线晶体学是能够在原子水平上揭示蛋白质和其他生物分子三维结构的仅有的两种技术。X 射线方法能给出高分辨率的图像，但需要晶体，而 NMR 方法能研究溶液中的蛋白质结构，只要提供高浓度的溶液（对一个 $15 \times 10^3$ 蛋白质约 15 mg/ml）。而且 NMR 还能提供大量有关动态的信息。