【技术实现步骤摘要】
生物大分子构象变化热力学的太赫兹光谱测量方法
[0001]本专利技术属于太赫兹生物检测技术、生物分子构象变化热力学测量
,特别是涉及生物大分子构象变化热力学的太赫兹光谱测量方法。
技术介绍
[0002]蛋白、DNA等生物分子由几十到上万个氨基酸或核苷酸组成,这些数目众多的氨基酸或碱基在空间的无规则排列导致生物分子构象数特别庞大。构象熵是一个用来描述生物分子无序状态的重要热力学参量,在数学上,可用S=k
B
lnQ表示,其中k
B
是玻尔兹曼常数,Q是体系构象数。生物分子构象会随一些化学环境变量如温度、PH值、反离子浓度等影响而发生显著变化。例如,在温度或PH值的影响下,蛋白质会发生从线团到球状的coil
‑
globule转变,DNA或RNA分子会发生双螺旋链到单螺旋链的转变,钙调蛋白在钙离子作用下会发生大尺度的结构域构象变化等。许多生物分子在实现其生物功能前都发生构象变化,构象变化对生物分子结构和功能有重要影响。比如,酶蛋白通过线团结构的摆动和二级结构单元的构象调整,实现对活性位点和底物分子的识别。血红蛋白发生从R构象到T构象变化,以此促进氧气分子的结合,增强血红蛋白的输氧能力。
[0003]从热力学角度来看,生物分子构象变化会改变在生物分子周围与生物分子发生亲水或疏水作用的溶剂分子的数目和结构,从而改变生物溶液体系的热容以及相应的熵和焓。不同生物分子构象变化引起的热力学参量的变化不同,同一生物分子的不同构象变化也会引起不同的热力学参量的变化。准确测定这 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.生物大分子构象变化热力学的太赫兹光谱测量方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:配置不同浓度的生物大分子溶液;步骤二:将待测不同浓度生物大分子溶液样品置于温度控制样品池中,在一定温度范围内,选取不同温度点测量并获得不同浓度待测生物大分子溶液样品的太赫兹吸收光谱;步骤三:根据溶液的三元太赫兹吸收模型,将整个生物分子溶液的太赫兹吸收表达成溶质、自由水和溶剂化水吸收;通过对三元太赫兹吸收模型方程的拟合,计算在不同温度、不同频率下溶剂化水的吸收α
h
(ω,T);步骤四:确定优化频率ω
*
下溶剂化水的吸收系数α
h
(ω
*
,T);步骤五:通过α
h
(ω
*
,T)对温度T作图,确定α
h
(ω
*
,T)的一级导数最大处所对应的温度即为构象转变温度Tc;步骤六:对生物大分子构象变化平衡常数进行推导,根据范特霍夫方程,通过数据拟合,推导出生物分子构象变化过程中焓变和熵变热力学参量。2.根据权利要求1所述的生物大分子构象变化热力学的太赫兹光谱测量方法,其特征在于:所述的步骤一中生物大分子溶液浓度范围为0.01mM变化到1mM,生物大分子溶液中添加缓冲溶液。3.根据权利要求1所述的生物大分子构象变化热力学的太赫兹光谱测量方法,其特征在于:所述的步骤二中温度范围为20℃~80℃,温度控制精度为
±
0.2℃,温度升温速率控制在2℃/min,不同浓度下生物溶液样本太赫兹光谱变温测量数据每2℃~5℃记录一次。4.根据权利要求1所述的生物大分子构象变化热力学的太赫兹光谱测量方法,其特征在于:所述的步骤二中获得不同浓度待测生物大分子溶液样品的太赫兹吸收光谱,包括以下步骤:将空的温度控制样品池和装有样品的温度控制样品池依次置于透射式太赫兹时域光谱装置中,分别获得空的温度控制样品池和装有样品的温度控制样品池的时域光谱信号;以前者信号作为参考信号,后者作为样品信号分别进行傅里叶变换得到相应的太赫兹频域波形、振幅等信息;生物大分子溶液样品的太赫兹吸收系数的计算是基于以上参考信号和样品信号的傅里叶变换得到的相应太赫兹频域波形、振幅等信息获得,生物大分子溶液样品折射率n(ω)计算公式如下:其中,ω代表频率,分别为样品信号I
s
和参考信号I
ref
进行傅里叶变换后获得的相位信息,c代表光速,d代表太赫兹穿透生物大分子溶液样品的厚度;消光系数κ(ω)的计算公式如下:其中在ρ(ω)是I
s
和I
ref
傅里叶变换的振幅比;生物大分子溶液样品吸收系数α的计算公式如下:
5.根据权利要求4所述的生物大分子构象变化热力学的太赫兹光谱测量方法,其特征在于:所述的频率范围为0.1THz
‑
2.0THz;样品吸收系数是通过输入时域光谱数据和样品的厚度根据计算公式计算得到。6.根据权利要求1所述的生物大分子构象变化热力学的太赫兹光谱测量方法,其特征在于:所述的步骤三中根据溶液的三元太...
【专利技术属性】
技术研发人员:魏东山,凌东雄,刘竞博,何小勇,章勤男,
申请(专利权)人:东莞理工学院,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。