基于太赫兹时域光谱技术的蛋白质类小分子检测与分析

摘要

太赫兹（THz）辐射是指频率介于微波与红外频段之间的电磁辐射，通常意义上是指在0.1THz到10THz频率范围内的电磁波。许多生物分子内振动频率均位于太赫兹波段，且太赫兹辐射具有低能性等特点，对生物分子的活性及结构不会造成损伤，因此利用太赫兹技术研究生物分子的结构及特性成为一种新兴手段。本文利用太赫兹时域光谱技术，从实验上对谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸以及由他们所组成的谷胱甘肽的光谱进行检测，并利用Gaussian09分子模拟仿真软件对其吸收谱的形成机制进行理论解释。本文的主要内容包括：
　　第一部分主要介绍了太赫兹技术以及太赫兹技术在蛋白质分子检测领域的研究现状。
　　第二部分主要介绍了太赫兹时域光谱系统以及红外光谱模拟理论。
　　第三部分主要利用太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）对组成谷胱甘肽的谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸三种氨基酸在0.1-2 THz范围内的吸收光谱进行测量，并利用量子化学计算软件 Gaussian09分别对这三种氨基酸的振动光谱进行了理论模拟，并将其与实验结果进行对比，以解释实验测量的太赫兹吸收光谱的形成机制。
　　第四部分主要利用太赫兹时域光谱系统对（THz-TDS）对谷胱甘肽进行测量，并对样品在0.1-2 THz的吸收谱和折射率进行了分析，发现谷胱甘肽在0.1-2 THz范围内的折射率在1.78~1.6，且随频率增大逐渐变小，呈反常色散性质，在样品吸收峰处其折射率出现上升变化，说明由于样品对该波段的吸收导致其折射率上升。用Gaussian09软件对谷胱甘肽的振动光谱进行理论模拟，并将其与实验结果进行对比，在主要吸收峰处两者吻合较好。并与三种氨基酸在形成肽键前后的键长键角进行对比，结果表明由于肽键的形成使得氨基酸原本的键长变小，且振动频率也发生了变化。

目录

声明

1 绪论

1.1 太赫兹技术简介

1.2 国内外太赫兹生物的研究现状

1.3 太赫兹技术在蛋白质分子检测领域的应用

1.4 生物分子的太赫兹波谱研究概述

1.5 本文主要内容及安排

2 太赫兹时域光谱系统系统原理

2.1太赫兹时域光谱系统介绍

2.2实验数据处理方法

2.3实验样品制备过程

2.4本章小结

3 红外光谱模拟理论

3.1 光谱模拟理论简介

3.2 Gaussian09软件的使用介绍

3.3 本章小结

4谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸的THz光谱

4.1 三种氨基酸简介

4.2 三种氨基酸的THz时域光谱

4.3 理论模拟

4.4 本章总结

5 还原型谷胱甘肽的THz光谱

5.1 谷胱甘肽的THz光谱

5.2谷胱甘肽在太赫兹波段的理论仿真

5.3 本章小结

6 总结、创新点及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间获奖及发表论文情况