第34卷，第2期 2014年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol, 34 ,No. 2 -pp439-444 February 2014
拉曼光谱在而红蛋白结构及功能研究中的应用进展
卢明子，郭延军"，赵莲1*，周虹
1.军事医学科学院野战输血研究所，北京100850 2.国家纳米科学申心，北京100190
摘要血红蛋白发挥多种重要生理功能，但对其结构及功能的认识尚不能满足疾病诊治的需求。拉曼光谱在血红蛋白结构及功能研究中具有很大应用潜力，不但可以检测血红蛋白中血红素及其周围分子结构变化，还可以反映血红蛋白反应动力学具体过程。同时，血红蛋白拉曼光谱在疾病状态下异常血红蛋白检测，血氧饱和度定量测定及血液代用品的高铁血红蛋白含量检测中突显优势。本文综述了拉曼光谱在血红蛋白结构及功能领域中的研究，简述了拉曼光谱在一些病变血红蛋白诊断中的研究进展，分析了影响血红蛋白
拉曼光谱检测的因素，以促进拉曼光谱技术在血红蛋白结构和功能研究中的应用，关键词血红蛋白；拉曼光谱；血红蛋白病；血氧饱和度；高铁血红蛋白
中图分类号：0433.4
文献标识码：A
引言
D0I : 10. 3964 /i. issn. 1000-0593 (2014 )02-0439-06
了实验依据，并可定量评估血氧饱和度和高铁血红蛋白含量。本文将从这些方面综述血红蛋白拉曼光谱的研究进展。
血红蛋白不但具有携带氧到身体各部分组织的重要生理功能，还能够调节酸碱平衡，调控一氧化氮水平，参与免疫反应。尽管一直作为描述蛋白质结构与功能关系的重要范例，但是当前对血红蛋白的认识仍滞后于大量临床病例诊治的需求。同时，鉴于血液安全保障形势目益严峻，血红蛋白氧载体（hemoglobin-based oxygencarriers，HBOCs）作为红细胞代用品的主要类型，其研制为血红蛋白结构和功能的认识不断提出新要求
拉曼光谱是一种与分子或晶格振动相关的光子非弹性散射光谱，可用于分子结构分析。在血红蛋白结构与功能研究中，拉曼光谱具有三方面突出优势：第一，样品准备简单，避免稀释液等对血红蛋白结构的影响：第二，可进行实时、原位检测，使在体或无损检测成为可能；第三，光谱信息量大，可司时分析不同化学键的振动方式。1972年Strekas和 Spiro的工作揭开了拉曼光谱研究血红蛋白结构的新篇章[]。近年来，血红蛋白中血红素平面及其与铁离子轴向配体键的拉曼光谱归属的深人研究，不仅为揭示血红蛋白反应动力学及相关机制奠定基础，还为病变血红蛋白的检测与诊断提供
收稿日期：2013-04-18，修订日期：2013-08-12
1血红蛋白拉曼光谱的峰位归属分析
通过拉曼光谱峰位的归属分析可以得到官能团、化学键和电子密度等分子结构及其变化的信息"}。由于血红素拉曼散射截面相对较大，因此血红蛋白的拉曼光谱主要反映血红素振动特征5。研究者们通过同位素标记血红素中铁离子、吡咯环中氮原子、次甲基中氢原子以及改变其周围取代基，结合血红蛋白拉受光谱峰频率和强度变化，确定了血红蛋白拉曼光谱峰的归属。
Abe等将对称性为Da血红素分子的核心卧琳环结构进行了简正坐标分析，为血红蛋白的拉曼光谱峰位归属提供了依据，其结果经整理列于表1中。血红蛋白拉曼光谱受血红素环内电子密度、血红素中心尺寸（Hemecore size）、铁离子自旋态以及铁离子-血红系环表面距离等影响发生变化高频区(1200～1700cm-1)反映血红素环骨架振动模式，是血红素结构变化的敏感谱带；低频区（200～700cm-)反映血红素平面和铁离子轴向配体键的微小变形(图1)。
基金项目：国家重大科学研究计划项目（2012CB933001），国家高技术研究发展计划主题项目(2010AA021902），国家自然科学基金面上项目
(31271001)和北京市科委首都市民健康培育项目(Z121100005312014)资助
作者简介：卢明子，女，1988年生，军事医学科学院野战输血研究所博士研究生
*通讯联系人e-mail：zhaolian@bmi.ae.en; zhouhtt1966@163.com
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