綜述傅里葉變換紅外光譜分析技術在生物學中的應用概要紅外吸收光譜的研究開始于20世紀初期，自1940年商品紅外光譜儀問世以來，紅外光譜在有機化學中得到廣泛的應用。近幾十年來一些新技術（如發射光譜、光聲光譜、色一一紅聯用等）的出現，使紅外光譜技術得到了更加蓬勃的發展。紅外光譜在高聚物的構型、構象'力學性質的研究以及物理'天文'氣象'遙感'生物'醫學等領域也有廣泛的應用。關鍵詞傅里葉變換紅外光譜分析技術蛋白質核酸一、簡介1.前言20世紀初Coblentz已經發表了100多種有機化合物的紅外光光譜圖，給有機化學家提供了鑒別未知化合物的有力手段。到50年代末就已經積累了豐富的紅外光譜數據。到70年代，在電子計算機蓬勃發展的基礎上，福利葉變換紅外光譜（FTIR實驗技術進入現代化學家的實驗室，成為結構分析的重要工具。紅外光譜對樣品的適用性相當廣泛，液態或氣態樣品都能應用，無機、有機、高分子性相當廣泛，液態或氣態樣品都能應用，無機、有機、高分子化合物都可檢測。此外，紅外光譜還具有測試迅速，操作方便，重復性好，靈敏度高，試樣用量少，儀器結構簡單等特點，因此，它已成為現代結構化學和分析化學最常用和不可缺少的工具。紅外光譜在高聚物的構型、構象、力學性質的研究以及物理、天文、氣象、遙感、生物、醫學等領域也有廣泛的應用。但是，本文主要介紹紅外光譜技術在生物方面的應用。早期紅外光譜在生物學領域的應用50余年前，為探測疾病的組織光譜學特征，Blout等以及Woernle~，研究了勻漿后的組織標本，希望借助紅外方法尋找疾病指標。使用單束光，對僅有毫克重的組織利用紅外光譜技術進行人工掃描設備檢測，但敏感性與可重復性均很低。由于對觀測到的光譜進行詮釋的方法技術尚未建立與發展，因此這個領域最初被完全地拋棄了。20世紀5060年代見證了振動光譜學設備的巨大發展，相應的方法技術開始在分析測試實驗室被廣泛采用。此外，對于生物分子（肽類、蛋白、核酸及磷脂）模型振動光譜的理解進一步發展，并研究了紅外與拉曼光譜學在結構一光譜關系中的作用。期間發表了數以千計的生物一振動光譜學研究報道。振動光譜作為一種敏感的方法可探測生物分子二級結構，生物分子的動力學等。在了解相關知識并且接受傅里葉變換方法學進入紅外光譜學領域后，光譜學家在20世紀80年代后期再次開始對生命系統進行研究。這些早期研究的目的是想要建立可以對細菌與真菌等病原菌進行分類與鑒別的光譜學系統。現代傅里葉變換紅外光譜技術（FTIR可獲得細菌菌落大體標本的高質量圖譜，新開發的復雜的多變量統計方法可對光譜進行衡量，這兩者的聯合應用可對菌株進行分離鑒別。此外，革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌及相同菌種的藥物敏感性菌株與耐藥性菌株也可鑒別。二、傅里葉變換紅外光譜分析技術在生物學方面的應用蛋白質的二級結構研究蛋白質是由氨基酸以酰胺鍵共價連接而成的多肽鏈構成的，同一多肽鏈或不同多肽鏈之間還以二硫鍵形成側鏈共價交聯。蛋白質的二級結構是指蛋白質中多肽的規則排布，由主鏈極性基團的氫鍵形成，常見的二級結構有a一螺旋、B一折疊、B一轉角、無規卷曲等。這些結構或其它構象都有其特定的氫鍵結構，而這些氫鍵結構的差異可以通過儀器分析紅外光譜得到反映。一般蛋白質和多肽的傅里葉變換紅外酰胺I譜帶去卷積譜包含 911個子峰，各子峰的精確峰位由二階導數譜確定，各子峰的結構歸屬通過已知結構的蛋白質的研究予以確定。核酸的紅外光譜FTIR技術能夠區分DNA和RNA中的A-U和G-C堿基對，并能反映出磷酸根、C-O單鍵、金屬配合物的配位鍵等結構特征，已經廣泛應用于DNA和RNA與金屬加合物的相互作用、靜態和動態條件下DNA的水化過程等應用領域。有人曾應用FTIR光譜研究了腫瘤抑制藥物順式二氨基二氯化鉑的抗癌機理。細菌的分類及鑒別細菌的常規分類及鑒別是應用顯微鏡（形態學方法）法、生化法和生理學方法相結合的技術。雖然有效，但手續復雜，費時費力，有時較難得到準確可靠的結果，自動化和計算機化也難達到理想的結果。應用傅里葉變換紅外光譜方法結合多變量統計分析的手段，可以實現對致病菌進行分類和鑒別。能在菌種（species甚至菌株（strain）水平上提供可靠的檢定結果。三、結束語隨著現代科學技術的發展，傅里葉紅外光譜儀將會變得更加先進，它的各方面指標都會有質的飛躍。它所測試的數據將會更加準確和快速。生物專家獲取數據的周期也會縮短，會減少實驗的重復性。它的價格也許會降低，很多資金叫匱乏的生物學者也能夠擁有這種儀器。生物學的研究也會變得更加廣泛。紅外光譜技術的發展將會帶動生物學的發展，它在生物學領域的應用將會更加的普遍。參考文獻褚小立陸婉珍近紅外光譜儀新進展石油化工科學研究所分析儀器08年第1期武惠忠王百華高學軍國產WFO系列傅里葉變換紅外光譜儀的研制與進展