RNA碱基的太赫兹光谱和拉曼光谱特征研究

摘要：

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(1~10 THz)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6.35 THz处的弱吸收峰没能重现,4.83和5.39 THz 处的吸收峰简并；胞嘧啶4.3和4.79 THz处吸收峰简并；尿嘧啶3.32和3.82 THz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4.48 THz 处特征峰简并；鸟嘌呤7.26和8.03 THz,3.57,4.02,4.49,4.89和5.98 THz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1~10 THz,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1~5.5 THz,其振动模式来自所有原子参与的集体振动,在5.5~10 THz,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。

关键词：RNA碱基、太赫兹光谱、拉曼光谱、PBC-GEBF

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分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：国家自然科学基金项目31170668,31200541;江苏省自然科学基金项目2012417;江苏省优势学科;江苏高校品牌专业建设工程项目

在线出版日期：2017-03-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：3863-3869