拉曼光谱在DNA、蛋白质检测及墨迹鉴定中的应用

摘要

不同pH值的酸液对生物体会造成不同的影响，医学上曾采用醋酸直接处理肿瘤并应用于临床，并取得满意的效果。因此研究在不同的酸度条件下处理 DNA、蛋白质后其分子结构的变化是一件非常有实际意义的工作。本文利用显微拉曼光谱研究了不同pH值的酸性溶液对小牛胸腺DNA的影响以及在相同酸度条件下经过不同的时间后的分子结构的变化和不同pH值的酸性溶液对溶菌酶溶液构象的影响。此外，运用拉曼光谱技术对签字笔、圆珠笔的墨迹进行了有效的鉴定并参与了司法鉴定中心的墨迹鉴定工作，对不同书写时间和书写在不同种类纸张上的墨迹的拉曼光谱进行了初步的数据分析。围绕以上三个方面，主要做了以下一些工作： 1．测试了pH6.0、pH5.0、pH4.0、pH3.0、pH2.0、pH1.0小牛胸腺DNA的酸性溶液的拉曼光谱。实验结果表明：DNA分子内部产生了明显的质子化，其拉曼特征频率和强度均发生了变化，而且不同的pH值致使它们的变化程度也不同。对DNA分子结构的影响包括磷酸骨架基团、脱氧核糖及碱基。随着酸性的增强，DNA的构型也发生了变化。 2．测试了pH3.0、pH2.0、pH1.0小牛胸腺DNA的酸性溶液且分别经过1h、2h、12h和24h水合后的拉曼谱图。实验结果显示：DNA分子内部发生了明显的质子化作用，其拉曼特征频率和强度均发生了不同程度的变化，而且随着不同的pH值和不同时间的酸处理它们的变化程度也不同。从pH3.0开始，随着酸性的增强和时间的延长，DNA溶液质子化程度逐渐加深，直到pH1.0时其双螺旋结构遭到严重的修饰和发生变化。 3．测试了pH5.0、pH4.0、pH3.0、pH2.0、pH1.0溶菌酶的酸性溶液的拉曼光谱。由此定性可知：该蛋白质分子的肽链主要由α-螺旋和无规则卷曲组成。在酸化的过程中，溶菌酶的构象基本一直保持稳定，但当pH<2.0时，该溶菌酶开始变性。在pH5.0时酪氨酸为“暴露式”，当pH4.0～pH2.0为。“埋藏式”，而到了pH1.0时酪氨酸的双峰已基本消失了。色氨酸的1361 cm<'-1>的强度随酸性的增强而减弱，由“埋藏式”逐渐转化为“暴露式”。硫-硫桥键的振动谱带按pH5.0到pH1.0的顺序分别在508 cm<'-1>、508 cm<'-1>、507 cm<'-1>、507 cm<'-1>和509 cm<'-1>，且强度基本不变，表明在酸环境中，硫-硫键部位的几何构型都是扭曲-扭曲-扭曲，pH值的改变对几何构型无影响。 4．用可见514.5nm和紫外325nm的波长激光作激发光源，分别测试了不同品牌的黑色圆珠笔，蓝色圆珠笔和黑色签字笔墨迹的拉曼谱图。在可见514.5nm激光的激发下，黑色和蓝色圆珠笔墨迹都呈现了丰富的拉曼特征峰而黑色签字笔仅出现了碳峰的信号；此时改换325nm激光来激发，发现黑色签字笔墨迹出现了清晰的拉曼特征谱峰。通过实验数据对比发现：同一类型且不同品牌笔的墨迹拉曼特征谱峰存在一定的差异，而同一种品牌墨迹的拉曼峰都保持了相对的稳定。还用紫外325nm激光作激发光源，测试了经不同书写时间的墨迹的拉曼光谱，通过谱图分析可知：黑色墨迹的拉曼光谱在最初书写的那段时间是变化最快的，到第二天以后变化比较缓慢，但总体趋势是本底下移，碳峰的尖锐程度降低。同时也测试了书写在不同纸张上的墨迹的拉曼光谱，分析可知：不同纸张上书写同一品牌墨迹，它们的谱线是否一致对签字笔品牌种类具有选择性。 5．参与了江苏省公安厅物证鉴定中心和南京师范大学司法鉴定中心的墨迹鉴定工作，利用拉曼光谱技术对文书、借据上的墨迹进行了横向的不同品牌的辨别，准确科学的实验数据以及对样品无损的特点得到了相关工作人员的肯定，为法庭判案提供了充分的科学依据。

目录

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摘 要

第一章绪论

(一)拉曼光谱简介

(二)拉曼光谱仪器简介

(三)拉曼光谱在DNA、蛋白质及墨迹鉴定研究中的应用

第二章不同pH的酸对DNA和蛋白质的损伤

(一)不同pH值的酸处DNA溶液的拉曼光谱分析

(二)经不同pH值不同时间酸处理的DNA溶液拉曼光谱分析

(三)不同pH值的酸处理溶菌酶溶液的拉曼光谱分析

第三章拉曼光谱在墨迹鉴定中的应用

(一)共焦显微拉曼光谱技术在不同品牌墨迹鉴定方面的应用

(二)不同书写时间和书写在不同纸张上的墨迹拉曼光谱的初步实验结果及分析

(三)共焦显微拉曼光谱技术在司法鉴定中的应用实例

结束语

致 谢

参考文献

硕士期间发表或接受的论文