一、序言

  17世纪，Huggens,偏振光

  1881年，Biot,石英能使偏振光的偏振面旋转

  1934年，Lowry, 《Optical RotatoryPower》

  1953年，建立了第一台偏振光检测仪

  19世纪60年代以后，圆二色仪出现

  二、基本原理

  （一）几种偏振光的概念

  1、平面偏振光（plane polarized light）又称线偏振光（linearly polarized light）：对着光前进的方向观察时，一束光波的电场矢量（或磁场矢量）都是在同一方向振动。

  2、圆偏振光：对着光前进的方向观察时，一束光波的电场矢量（或磁场矢量）端点在空间的轨迹是以光传播方向为轴的圆形螺旋（在平面上的投影为圆形）。电矢量方向沿逆时针方向旋转，称为左圆偏振光；电矢量方向沿顺时针方向旋转，称为右圆偏振光。

  振幅相等、角频率相等、相位不同，左右圆偏振光合成线性偏振光

振幅不相等、角频率相等，左右圆偏振光合成椭圆偏振光

振幅相等、位相差1/4波长，两束线偏振光合成圆偏振光

  （三）光学活性和光学活性物质

  1、光学活性

  （1）手性物质：含有不对称原子（结构） 的物质。具有光学活性。一束平面偏振光进入手性分子时，手性物质会将其分解为左右圆偏振光，并进行不同的处理。

  （2）旋光现象：左右圆偏振光在手性分子中的行进（旋转）速度不同，通过样品后，再次合成的偏振光相对于入射光旋转了一定角度。

  （3）圆二色性：手性物质对左右圆偏振光的吸收程度不同，出射时电场矢量的振幅不同通过样品后，再次合成的偏振光就不是圆偏振光，而是椭圆偏振光。

  2、光学活性物质（optical active substance）

  具有光学活性的物质为光学活性物质。

  （四）、旋光色散和圆二色谱

  1、旋光性通常用旋光度α表示，α的大小随入射波长而变化的关系称为旋光色散（optical rotatorydispersion, ORD） 。

  2、圆二色性常用椭圆率（ellipticity） θ表示：

  tgθ=（EL–Er）/（EL+ Er）= b/a（椭圆短轴/椭圆长轴）

  3、文献上也常用光学活性物质对左、右圆偏振光的摩尔吸收系数的差别Δε来表示。

Δε或θ随波长而变化的关系称为圆二色谱（circular dichroism, CD)

  （五）CD与ORD和吸收光谱的关系

  1、旋光性和圆二色性

  联系：都是由光学活性分子的不对称性引起的二者之间相互联系，由其一可推知其二。由Kroning-Kramers将二者联系起来。

  差别：一个孤立的生色团在所有波长均有旋光性。圆二色性只在发生吸收的那些波长才能观测到。

  2、CD与ORD和吸收光谱的关系

  CD谱中在λ= λ0处，[θ]λ取极值，（峰值或最小值）

  ORD在λ= λ0处，[φ] λ=0

  科顿效应：CD谱与吸收谱峰位基本接近，但吸收谱都是正值，而CD谱则能显示正负。

  3、CD与ORD和吸收光谱相比在结构分析中的优点

  （1）吸收谱均是正值，若同时存在多个吸收峰，其互相交叠，分析困难。

  （2）对于ORD谱，任意波长处的旋光性是所有生色团贡献之和，其极值与吸收谱不同。

  （3）CD谱线可正可负，其极值与吸收谱一致。

  三、圆二色技术的应用

  1、利用圆二色谱，可以计算多肽二级结构的含量。

  

  2、CD谱非常适合研究蛋白质的构象变化

  （1）蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸结合的研究

  （2）克山病区粮饲养的豚鼠心肌线粒体膜的研究

  （3）烟草花叶病毒侵染膜蛋白

  （4）疏水表面对球状蛋白质二级结构变化的诱导作用

  （5）磷脂膜诱导的蜂毒素二级结构的变化