圓二色性

光是一種電磁波。假如用電矢量來表示，光的前進就是由矢量端點在一特定的平面里沿正弦波運動的軌跡。對於自然光講，正弦波振動的平面是隨機的。如有一束光，它所有的電矢量的振動平面都是相互平行的，這種光稱為平面偏振光。有一種特殊的情況，光前進的過程中電矢量繞前進軸轉動，若電矢量的絕對值不變，則運動軌跡的投影是一個圓，這時就變成圓偏振。面對光前進的方向看去，電矢量端點的圓運動可以是順時針方向的，也可以是逆時針方向的，因此圓偏振有R與L兩種。

假如 L與R兩束圓偏振光在一起輻射，強度、速度、頻率和位相都相同，它們就會疊合成一束平面偏振光。如波長λ的L光和R光的光強度相等，在光學各向異性物質中傳播某一距離后，它們的綜合光將變成橢圓偏振光，橢圓的長軸處於兩個圓偏振的電矢量相疊合的地方。假如兩個圓偏振的傳播速度也不相同，而所經的途徑與上述相同，則疊合的橢圓偏振光的長軸與上面所述的橢圓偏振光的長軸相夾θ角（圖1）。由不對稱分子組成的物質是光學各向異性的，即L與R兩束圓偏振光在這類物質中的傳播速度不相等。假如光學各向異性物質在某一波長 λ有吸收，那將在該時對L光和R光有不同的吸收，如該物質的吸光率是A，而對L光和R光的吸光率是AL和AR，AL和AR的差ΔA＝AL-AR，稱為圓二色性。

從（圖2）可看出，因光吸收不同而產生的橢圓的形狀與ΔA有直接的關係。θ稱為橢圓值，也是一種定量描述圓二色性的單位。在條件相同的情況下，θ＝3300ΔA。在蛋白質分子中，肽鏈的不同部分可分別形成α-螺旋、β-摺疊、β-轉角等特定的立體結構。這些立體結構都是不對稱的。蛋白質的肽鍵在紫外185～240納米處有光吸收，因此它在這一波長範圍內有圓二色性。幾種不同的蛋白質立體結構所表現的橢圓值波長的變化曲線──圓二色譜是不同的。如(圖3)所示，α-螺旋的譜是雙負峰形的，β-摺疊是單負峰形的，無規捲曲在波長很短的地方出單峰。蛋白質的圓二色譜是它們所含各種立體結構組分的圓二色譜的代數加和曲線。因此用這一波長範圍的圓二色譜可研究蛋白質中各種立體結構的含量。蛋白質含酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸，它們在240～350納米處有光吸收，當它們處於分子不對稱環境中時也表現出圓二色性。這一範圍的圓二色性反映出在蛋白質分子中上述氨基酸殘基環境的性質。

核酸中所含糖有不對稱的結構，它們所含的雙螺旋結構也是不對稱的。它們在185～300納米範圍內也有特徵的圓二色譜（圖4）。這些譜與核酸的立體結構的關係雖不甚顯著，但也可以用它研究某些立體結構。同時圓二色譜與核酸的鹼基配對數有關係，因此也可用圓二色譜研究核酸的化學組成。