一、序言

  17世紀，Huggens,偏振光

  1881年，Biot,石英能使偏振光的偏振面旋轉

  1934年，Lowry, 《Optical RotatoryPower》

  1953年，建立了第一臺偏振光檢測儀

  19世紀60年代以后，圓二色儀出現

  二、基本原理

  （一）幾種偏振光的概念

  1、平面偏振光（plane polarized light）又稱線偏振光（linearly polarized light）：對著光前進的方向觀察時，一束光波的電場矢量（或磁場矢量）都是在同一方向振動。

  2、圓偏振光：對著光前進的方向觀察時，一束光波的電場矢量（或磁場矢量）端點在空間的軌跡是以光傳播方向為軸的圓形螺旋（在平面上的投影為圓形）。電矢量方向沿逆時針方向旋轉，稱為左圓偏振光；電矢量方向沿順時針方向旋轉，稱為右圓偏振光。

  振幅相等、角頻率相等、相位不同，左右圓偏振光合成線性偏振光

振幅不相等、角頻率相等，左右圓偏振光合成橢圓偏振光

振幅相等、位相差1/4波長，兩束線偏振光合成圓偏振光

  （三）光學活性和光學活性物質

  1、光學活性

  （1）手性物質：含有不對稱原子（結構） 的物質。具有光學活性。一束平面偏振光進入手性分子時，手性物質會將其分解為左右圓偏振光，并進行不同的處理。

  （2）旋光現象：左右圓偏振光在手性分子中的行進（旋轉）速度不同，通過樣品后，再次合成的偏振光相對于入射光旋轉了一定角度。

  （3）圓二色性：手性物質對左右圓偏振光的吸收程度不同，出射時電場矢量的振幅不同通過樣品后，再次合成的偏振光就不是圓偏振光，而是橢圓偏振光。

  2、光學活性物質（optical active substance）

  具有光學活性的物質為光學活性物質。

  （四）、旋光色散和圓二色譜

  1、旋光性通常用旋光度α表示，α的大小隨入射波長而變化的關系稱為旋光色散（optical rotatorydispersion, ORD） 。

  2、圓二色性常用橢圓率（ellipticity） θ表示：

  tgθ=（EL–Er）/（EL+ Er）= b/a（橢圓短軸/橢圓長軸）

  3、文獻上也常用光學活性物質對左、右圓偏振光的摩爾吸收系數的差別Δε來表示。

Δε或θ隨波長而變化的關系稱為圓二色譜（circular dichroism, CD)

  （五）CD與ORD和吸收光譜的關系

  1、旋光性和圓二色性

  聯系：都是由光學活性分子的不對稱性引起的二者之間相互聯系，由其一可推知其二。由Kroning-Kramers將二者聯系起來。

  差別：一個孤立的生色團在所有波長均有旋光性。圓二色性只在發生吸收的那些波長才能觀測到。

  2、CD與ORD和吸收光譜的關系

  CD譜中在λ= λ0處，[θ]λ取極值，（峰值或最小值）

  ORD在λ= λ0處，[φ] λ=0

  科頓效應：CD譜與吸收譜峰位基本接近，但吸收譜都是正值，而CD譜則能顯示正負。

  3、CD與ORD和吸收光譜相比在結構分析中的優點

  （1）吸收譜均是正值，若同時存在多個吸收峰，其互相交疊，分析困難。

  （2）對于ORD譜，任意波長處的旋光性是所有生色團貢獻之和，其極值與吸收譜不同。

  （3）CD譜線可正可負，其極值與吸收譜一致。

  三、圓二色技術的應用

  1、利用圓二色譜，可以計算多肽二級結構的含量。

  

  2、CD譜非常適合研究蛋白質的構象變化

  （1）蛋白質-蛋白質、蛋白質-核酸結合的研究

  （2）克山病區糧飼養的豚鼠心肌線粒體膜的研究

  （3）煙草花葉病毒侵染膜蛋白

  （4）疏水表面對球狀蛋白質二級結構變化的誘導作用

  （5）磷脂膜誘導的蜂毒素二級結構的變化