RNA碱基的太赫兹光谱和拉曼光谱特征研究

作者：王芳; 赵东波; 蒋玲; 徐莉; 孙海军; 刘云飞

来源：光谱学与光谱分析, 2016, 36(12): 3863-3869.

• RNA碱基
• 太赫兹光谱
• 拉曼光谱
• PBC-GEBF

应用傅里叶红外光谱仪和激光拉曼光谱仪测试了RNA碱基在太赫兹波段(110THz)的红外和拉曼光谱,同时结合Guassian09软件和周期性边界条件下基于能量的分块方法(PBC—GEBF),分析了RNA碱基晶体的红外和拉曼光谱特征,得到了所有特征峰位置及其对应的振动模式,且计算光谱与测试光谱一致吻合,表明碱基粉末样品为无定形晶体结构。通过对红外光谱的分析可知,在太赫兹波段,腺嘌呤和鸟嘌呤都有6个红外活性振动模式,胞嘧啶和尿嘧啶分别为6个和3个红外活性振动模式,与实验结果相比,除了鸟嘌呤6.35THz处的弱吸收峰没能重现,4.83和5.39THz处的吸收峰简并;胞嘧啶4.3和4.79THz处吸收峰简并;尿嘧啶3.32和3.82THz处的吸收峰简并外,其他吸收峰的位置和强度均被准确地模拟重现。通过对拉曼光谱的分析可知,理论和实验光谱基本一致,除了尿嘧啶3.52和4.48THz处特征峰简并;鸟嘌呤7.26和8.03THz,3.57,4.02,4.49,4.89和5.98THz处特征峰简并外,其他特征峰的位置和强度均被准确的模拟重现。通过对特征峰的分析和辨认,可知在110THz,RNA碱基的振动模式均来源于晶格内分子的集体振动,分子间的氢键和弱相互作用力对振动模式的贡献很大,进一步分析可知,在15.5THz,其振动模式来自所有原子参与的集体振动,在5.510THz,振动模式来自于部分原子参与的集体振动。此项研究对揭示RNA碱基在构成生物大分子结构、生物大分子鉴定以及太赫兹波段光谱的形成机制等方面,具有重要的理论和实际参考价值。

• 单位
  南京林业大学; 三江学院; 电子信息工程学院