13FU Berlin, FB Physik, SoSe 2005: Methoden der Biophysik Dr. Berthold Borucki Institut für Experimentalphysik AG Prof. Dr. Maarten P. Heyn

Schwingungsspektroskopie II

� Fermi-Resonanz

� Beispiel: Aldehyde

14FU Berlin, FB Physik, SoSe 2005: Methoden der Biophysik Dr. Berthold Borucki Institut für Experimentalphysik AG Prof. Dr. Maarten P. Heyn

Schwingungsspektroskopie II

� trans-cis Isomerisierung� Alkene http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/Spectrpy/InfraRed/irspec1.htm

15FU Berlin, FB Physik, SoSe 2005: Methoden der Biophysik Dr. Berthold Borucki Institut für Experimentalphysik AG Prof. Dr. Maarten P. Heyn

Schwingungsspektroskopie II

� trans-cis Isomerisierung� Alkene http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/Spectrpy/InfraRed/irspec1.htm

16FU Berlin, FB Physik, SoSe 2005: Methoden der Biophysik Dr. Berthold Borucki Institut für Experimentalphysik AG Prof. Dr. Maarten P. Heyn

Schwingungsspektroskopie II

� Charakteristische IR-Banden von Amiden / Proteinen

� Amide http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/Spectrpy/InfraRed/irspec1.htm

17FU Berlin, FB Physik, SoSe 2005: Methoden der Biophysik Dr. Berthold Borucki Institut für Experimentalphysik AG Prof. Dr. Maarten P. Heyn

Schwingungsspektroskopie II

� Charakteristische IR-Banden von Amiden / Proteinen

� Amide http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/Spectrpy/InfraRed/irspec1.htm

18FU Berlin, FB Physik, SoSe 2005: Methoden der Biophysik Dr. Berthold Borucki Institut für Experimentalphysik AG Prof. Dr. Maarten P. Heyn

Schwingungsspektroskopie II

� N-methylacetamid als Modellsystem http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/724/741576/chapter_13.html

19FU Berlin, FB Physik, SoSe 2005: Methoden der Biophysik Dr. Berthold Borucki Institut für Experimentalphysik AG Prof. Dr. Maarten P. Heyn

Schwingungsspektroskopie II

� Proteine: Bacteriorhodopsin

20FU Berlin, FB Physik, SoSe 2005: Methoden der Biophysik Dr. Berthold Borucki Institut für Experimentalphysik AG Prof. Dr. Maarten P. Heyn

Schwingungsspektroskopie II

� Amid I/II Banden � Information über Sekundärstruktur

Fig.1 aus Haris & Chapman (1992) TIBS 17, 328 Fig.3 aus Haris & Chapman (1992) TIBS 17, 328

Lösliche Proteine: Membranproteine:

21FU Berlin, FB Physik, SoSe 2005: Methoden der Biophysik Dr. Berthold Borucki Institut für Experimentalphysik AG Prof. Dr. Maarten P. Heyn

Schwingungsspektroskopie II

� Amid I Bandenanalyse: Anpassung von überlagerten (gauß-förmigen) Einzelbanden

Tab.4 aus Tamm & Tatulian (1997) Quart. Rev. Biophys. 30, 365

Tab.2/Fig.12c aus Barth & Zscherp (2002) Quart. Rev. Biophys. 35, 369

Amid I eines K+ Kanalsin D2O

22FU Berlin, FB Physik, SoSe 2005: Methoden der Biophysik Dr. Berthold Borucki Institut für Experimentalphysik AG Prof. Dr. Maarten P. Heyn

Schwingungsspektroskopie II

� Amid I Bandenanalyse:

- Zweite Ableitung („SD“)

- „Fine-structure enhancement“

- „Fourier self-deconvolution“

� qualitative Übereinstimmung mit Röntgen-

Strukturen

� mehr Information durch:

- polarisierte Messungen

- 12C � 13C Ersatz:

Verschiebung um ~40 cm-1

Papain in D2O, 2 cm-1 Auflösung

Fig.11 aus Barth & Zscherp (2002) Quart. Rev. Biophys. 35, 369

SD

F-s enhancement

Fourier s-d

23FU Berlin, FB Physik, SoSe 2005: Methoden der Biophysik Dr. Berthold Borucki Institut für Experimentalphysik AG Prof. Dr. Maarten P. Heyn

Schwingungsspektroskopie II

� Amid II Bande

� empfindlich für H/D Austausch: 1550 � 1450 cm-1

� Information über Zugänglichkeit des Proteinrückgrats

Fig.4 aus LeCoutre et al. (1998) PNAS, 95, 6114 Fig.4 aus Zavodszky et al. (1998) PNAS, 95, 7406

Amid I

Amid IIH2O

Amid IID2O

Amid IAmid II

H2OAmid IID2O

24FU Berlin, FB Physik, SoSe 2005: Methoden der Biophysik Dr. Berthold Borucki Institut für Experimentalphysik AG Prof. Dr. Maarten P. Heyn

Schwingungsspektroskopie II

� Spezifische Banden der Seitenketten der Aminosäuren

Tab.5 aus Tamm & Tatulian (1997) Quart. Rev. Biophys. 30, 365

Weitere (präzisere) Angaben in Tab.1 aus Barth & Zscherp (2002) Quart. Rev. Biophys. 35, 369