蛋白质类有机化合物的太赫兹光谱分析

【摘要】：太赫兹时域光谱(Terahertz Time-Domain Spectrum, THz-TDS)技术由于具有高信噪比和高灵敏度等特性,自从上个世纪80年代发展至今,一直是许多科学家研究的热点,并且许多化合物的分子间弱的相互作用以及分子的转动和振动都对应在太赫兹波段范围内,因此使得太赫兹时域光谱技术越来越受到人们的关注。本文以大分子有机化合物的太赫兹光谱检测为实验的出发点,对蛋白质类这一类大分子有机化合物的太赫兹吸收光谱进行了检测和分析。首先,通过采用透射式太赫兹时域光谱技术对天然存在的20种a氨基酸进行了检测,获得了它们在0-2.7THz有效频谱范围内的特征吸收光谱,在此基础上结合初步的理论计算,发现氨基酸分子的结构差异,其中包括侧链上的基团差异、侧链上脂肪族取代基的长短及同分异构等,这些引起分子转动及扭动差异性的因素都会导致氨基酸对太赫兹的吸收产生差别;接着在现有的数据基础之上创建了氨基酸太赫兹数据库,并通过与其他研究所已有的数据库进行对比,确定了本文实验方法的可行性和准确性。然后,实验选取了四种简单肽类物质进行太赫兹光谱检测,分别获得了它们在有效频谱范围内的特征吸收光谱,在前面的实验基础上分析发现肽类分子的氨基酸基本构成、分子空间结构的差异、分子中存在的分子内和分子间的氢键以及组成肽类分子的氨基酸之间通过化学键结合而生成的肽键所引起分子转动及扭动的差异性等因素都会导致肽类分子对太赫兹的特征吸收产生差别。最后,在前两步的实验基础上结合太赫兹时域光谱技术和太赫兹时域光谱的空气偏置相干检测技术对五种具有代表性的蛋白质大分子化合物进行太赫兹光谱检测,通过对光谱分析并进行常态模式和分子动态模拟发现各级结构的常态振动模式的改变造成了蛋白质分子对太赫兹辐射的特征吸收差异性。通过对蛋白质类有机化合物的太赫兹光谱研究,对我们现在已有的数据库进行丰富和扩充,并为蛋白质的分析和鉴定提供了一种新的简单方便的技术手段,并且为以后进一步研究蛋白质有机化合物打下基础,以及对其他生化大分子如毒素、爆炸物和生化危险品的检测提供了技术依据。
【关键词】：太赫兹 蛋白质 有机化合物 吸收光谱
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O441;O433.4