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1、A MP 和D N A的 银溶胶增强拉曼光谱研究 沈鹤柏 夏静芬 张凤 杨海峰 章宗攘 ( 上海师范大学生命与环境科学学院上海市2 0 0 2 3 4 ) 核酸是重要的生物遗传物质， 对A M P , D N A等核酸分子结构和性能的研究长 期以 来一 直受 到人们 的重视。拉曼光谱技术测量生物分子时. 有结构信息最大、不受水的干扰和操作方便等优点，但由于拉 曼强度弱和荧光的干扰，很难得到理想的生物分子的拉曼光谱图。自1 9 7 4 年F le i s h m a n n 首次报导了 毗 咤分子在银电 极表 面的 增强 拉曼 光谱. 其 拉曼 信号 会增加1 0 0 - 1 0 0 倍， 引
2、起了 人们极大的兴 趣。 银溶 胶 体系是用于 研究增强拉曼的重要体系之一， 本文用银溶胶增强拉曼光谱法测定了A M P和D N A的拉曼 光谱， 得到了令人满意的A MP , D N A的增强拉曼光谱图， 并与固体A M P 和D N A的拉曼光谱图 进行比 较。通过对A MP 和D N A固体及其在银溶胶中拉曼谱峰的分析，可以 推测生物分子 ( A MP , D N A) 在 银溶胶胶粒界面的吸附状态。 用柠檬酸钠还原A g N O 。 法制备银 溶胶， 经半 透膜渗析 陈化 后用透射电 镜 测得银溶 胶粒径 约为5 0 n m 左 右， 经电 泳测定银 溶胶带负电 荷。 取0 .5 m
3、1 银溶胶分别 加入0 .5 m l 2 X 1 护m o ll . 的A M P 和D N A溶 液， 混合均匀测定拉曼光谱。 图1 ( a ) 是A M P 固 体的 拉曼光 谱图。 在7 1 5 c m “ ， 处的 拉曼 光谱峰对 应于腺 嚓吟的 呼吸振动， 1 3 0 7 c m “ 处是 腺 喋吟的 环振动峰， 其它大于1 2 0 0 c m “ 峰人多 归属于 腺 喋吟 环的振 动峰:8 1 3 c m - 【 处有一个 较强 的拉曼光谱峰，此峰是O - P - 0的对称伸缩振动峰。 图1 ( b ) 是A M P 在银溶胶中的增强拉曼光谱图。与固 体拉曼光谱图比 较. 可以 发
4、现大多数峰的强 度均 得到了 很大 程度的 增强。 而且两 谱图的 峰形 具有很好的一 致性。 其中7 1 5 c m - ， 和1 3 0 7 c m “ 处的腺 O r. 吟振动峰在银溶胶中增强最明显， 其他腺嚓吟的振动峰也得到不同程度的增强。 腺n t 吟的振动峰会得 到这么大的 增强，原因可能是 5 一 腺仃磷酸是由 腺p as 吟、 核糖环和磷酸基所组成的，其中腺n , 吟显电正 性， 核糖稍显电负 性， 磷酸基带负电 荷。 又由于制得的银溶胶是带负电 的，I V 可能腺p , 吟被吸附到胶体 粒子表面， 根据S E R S 强度随分子离基体表面的距离减小而增强，随分子离基体表面的距
5、离 增加而降低 的 特性， 与 胶粒表面直 接接 触的 基团显 示强的 增强 这就使得脓 嚓吟的 峰 增强 得最明显。 司 体中8 1 3 c m “ 处的峰对应于O - P - 0的对称伸缩振动峰， 在银溶胶中却变得非常弱， 甚至消火。 这可能是由于 磷酸基带 负电 荷，同种电荷相互排斥。使磷酸基团离胶粒较远， 而使得磷酸对称伸缩振动峰减弱甚至消失。 图2 ( a ) 是D N A固体的拉曼光谱图峰。 相对于A M P 来说。 D N A的结构更为复杂， 许多峰为 碱基、 核糖和磷酸的共同贡献， 振动叠加以 后的结果。 图2 ( b ) 是D N A在银溶胶中的 增强拉曼光谱图。与固体拉曼光
6、谱图 进行比 较， 可以发现谱峰得到 了增强，峰形具有较好的一致性，但也存在一定的差异。这可能是因D N A的双螺旋结构在水溶液中受 到水分子的溶剂化作用， 紧密堆积结构变的松散; 以 及D N A分子中不同基团离胶粒界 面的距离不同( 即 D N A分子在溶胶界面的吸附取向不同) ，使得基团的增强程度有所不同 所致。 从 谱图 上我们可以发 现固 体中8 0 0 c m “ 处的T , C 碱基 峰和8 2 0 c m 处的 磷酸伸缩振动峰都 得到增 强，弥 合后出 现在8 0 3 c m “ 。 在固 体D N A中9 1 2 c m “ ， 的核 糖振 动峰 在银 溶胶 体系中 增强 最
7、明 显: 其他 源于 核 糖的 振动峰5 1 3 c m - , 5 7 5 c m “ 、 和1 0 2 4 c m “ 【 处的振动 峰， 在银 溶胶体系 中 也得到增强并与固 体 峰 的 峰 位 有 很 好 的 一 致 性。 另 外 发 现固 体 谱 峰中 归 属于 核 糖 和 磷 酸PO-2 共 同 贡 献 的1 1 6 4 c m ” 处 的 峰 ， 在银 溶胶体系中 也得到很大程 度的 增强， 位 移至1 1 6 9 c m 处。 以 上 结果 说明， 在银溶胶增强 拉曼 光 谱中， D N A中的核糖是吸附活性部位，其振动增强最明显，磷酸和碱基也有增强。可以从D N A分子的结构
8、上 进行分析:D N A是一个生物大分子，由四种碱基以及脱氧核糖和磷酸基共同组成的。 D N A分子中四种 1 69 一月 ， . . . . 肉 . . . . -._ 碱基按照A和T , C和G碱基配对原则在整个D N A分子的内部， 而脱氧核糖和磷酸基则 位于 整个结构 的外部。 这样可能就使得 D N A分子中处于 外部的核糖或磷酸基与银溶胶中的胶粒发生了吸附，使得它 们的振动峰得到很大程度的增强。而又因为D NA的双螺旋结构在水溶液中受到水分子的溶剂化作用， 结构松散，部分碱基可能暴露在外面，也得到一定的增强。 ar .胭翻肠甘肠. 1十月，月 n 份从 上 一一 r、 . 、 、
9、产 仍 、 泛 共 二 一一- (砚.鉴琶.里 . 曰. 口， . .， 曰 口， 月 知 侧 、 . 山 .月 晌、 图.A M P 在银溶胶中 的 增强 拉曼光谱图 a .A MP 的固体拉曼 光in 图 b .A MP 在银溶胶中的增强拉曼光i! 9 图 图2 D N A在银溶胶中的增张拉曼光谱圈 a .D N A的固体拉曼光潜图 b . D N A在银溶胶中的增强拉曼光滋图 主题词: A M P , D N A 、银溶胶、S E R S 参考文献: 1 . E . K o g l i n , J - M S e q u a r i s e t a l , J o u r n a l o
10、 f M o l e c u l a r S t r u c t u re . 1 9 8 4 , 1 1 4 :2 1 9 2 . H e l e n a L S ， N o g u e i r a . S p e c t r o c h i m i c a A c t a P a rt A . 1 9 9 8 , 5 4 : 3 3 9 1 S u r f a c e E n h a n c e d R a m a n S c a t t e r i n g ( S E A S ) S p e c t r a Of AMP a n d DNA i n S i l v e r Co l l
11、o i d S h e n H e b a i X i a J i n g f e n Z h a n g F e n g Y a n g H a i f e n g Z h a n g z o n g r a n g S h a n g h a i n o r m a l U n i v e r s i t y , C o l l e g e o f L i f e a n d E n v i r o n m e n t S c i e n c e , 2 0 0 2 3 4 ) T h e S u r f a c e E n h a n c e d R a m a n S c a tt e
12、 r i n g ( S E A S ) s p e c t r a o f A MP a n d D N A i n s i l v e r c o l l o i d w e r e o b t a i n e d . T h e e x p e r i m e n t s s h o w t h a t S E A S s p e c t r a o f A M P a n d D N A w it h o u t a n y fl u o re s c e n c e i n t e r f e r e n c e c a n b e o b t a i n e d v i a t h
13、 e y a d s o r p t i o n o n s i lv e r n a n o p a rt ic l e s . C o m p a r i s o n o f t h e S E A S s p e c t r a w i t h s p e c t r a o f A MP a n d D N A i n s o l id , w e f i n d t h a t a lt h o u g h t h e y a r e v e ry s i m i l a r l y o n t h e w h o l e , 州 t h e r e h a v e s o m e
14、d i ff e r e n c e s b e t w e e n th e m . F o r e x a m p le , th e r in g b re a t h i n g m o d e s o f a d e n in e in s o l id A M P a t 7 1 5 c m “ w a s e n h a n c e d v e ry m u c h a n d a p p e a r s a t 7 2 3 c m 一 1 . T h e sy m m e tr ic s tr e tc h in g m o d e o f p h o s p h a te g ro u p a t 8 1 3 c m k w a s d is a p p e a re d i n S E R S s p e c t r a . T h e v i b r a t i o n m o d e o f r i b o s e i n D N A w a s e n h a n c e d o b v io u s ly in S E A S s p e c t r a K e y Wo r d s : A MP , D N A, S i l v e r C o l l o i d , S E R S 1 7 0
