李明航，吳雨靚，常美玲，周子軒，劉 榮，張美環(huán)，于佳琳，徐元媛

（1.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150081；2.石家莊學(xué)院 化工學(xué)院，河北 石家莊 050035）

0 引 言

膽固醇（別名膽甾醇，CAS 57-88-5） 是人類(lèi)及其它哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜的重要脂質(zhì)成分。第三軍醫(yī)大學(xué)毛應(yīng)華等人系統(tǒng)研究報(bào)道了細(xì)胞膽固醇的代謝平衡調(diào)控及其對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的影響。清華大學(xué)顏寧課題組與中國(guó)疾控中心及中科院微生物組高福課題組合作首次解析出NPC1 蛋白的清晰結(jié)構(gòu)，并分析了NPC1 和NPC2 兩個(gè)蛋白協(xié)作介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)的分子機(jī)制，為理解NPC1 介導(dǎo)埃博拉病毒入侵的分子機(jī)制提供了分子基礎(chǔ)。石河子大學(xué)陳軍等則研究發(fā)現(xiàn)了膽固醇可延遲精子獲能而增強(qiáng)精子存活的作用，膽固醇已成為哺乳動(dòng)物精子冷凍保存的研究熱點(diǎn)，其中膽固醇與環(huán)糊精包合物（CLC） 備受關(guān)注。膽固醇并不是臨床醫(yī)學(xué)傳統(tǒng)意義上對(duì)人體有害的物質(zhì)，其具有重要的生理活性。膽固醇在細(xì)胞生物學(xué)中的廣泛應(yīng)用與其特殊復(fù)雜的環(huán)戊烷多氫菲的衍生物結(jié)構(gòu)有關(guān)。中紅外（MIR）光譜具有方便、快捷的優(yōu)點(diǎn)因而廣泛應(yīng)用于有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域，但膽固醇分子相關(guān)結(jié)構(gòu)研究（例如：核磁，質(zhì)譜及中紅外光譜） 少見(jiàn)報(bào)道。因此，本文采用MIR 光譜，系統(tǒng)開(kāi)展了膽固醇分子結(jié)構(gòu)的研究，為膽固醇在臨床醫(yī)學(xué)及醫(yī)藥工程領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有價(jià)值的科學(xué)參考。

1 分子結(jié)構(gòu)式

膽固醇分子結(jié)構(gòu)式如圖1 所示。

圖1 膽固醇分子結(jié)構(gòu)式Fig.1 Molecular structure formula of cholesterol

2 材料與方法

2.1 材料與試劑

膽固醇（分析純，天津市博迪化工有限公司）。

2.2 儀器與設(shè)備

Spectrum 100 型中紅外光譜儀（美國(guó)PE 公司）；Golden Gate 型ATR-MIR 變溫附件（英國(guó)Specac 公司）。

2.3 方 法

2.3.1 紅外光譜儀操作條件

以空氣為背景，每次實(shí)驗(yàn)對(duì)于信號(hào)進(jìn)行8 次掃描累加，測(cè)定范圍4 000 ～600 cm-1。

2.3.2 數(shù)據(jù)獲得及處理

膽固醇分子的MIR 光譜數(shù)據(jù)獲得采用美國(guó)PE公司Spectrum v 6.3.5 操作軟件。

3 結(jié)果與分析

3.1 膽固醇分子結(jié)構(gòu)一維MIR 光譜研究

首先采用一維MIR 光譜開(kāi)展了膽固醇分子結(jié)構(gòu)的研究。膽固醇分子的一維MIR 光譜如圖2 所示。

圖2 膽固醇分子的一維MIR 光譜（303 K）Fig.2 One-dimensional MIR spectrum of cholesterol molecular(303 K)

由圖2 可得，3 449.33 和3 427.86 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子OH 伸縮振動(dòng)模式（νO-H-膽固醇-一維）；2 931.46 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子CH2不對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式（νasCH2-膽固醇-一維）；2 866.64 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子CH3對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式（νsCH3-膽固醇-一維）；2 848.39 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子CH2對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式（νsCH2-膽固醇-一維）；1 671.57 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子C=C 伸縮振動(dòng)模式（νC=C-膽固醇-一維）；1 464.71 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子CH2彎曲振動(dòng)模式（δCH2-膽固醇-一維）；1 376.73 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子CH3 對(duì)稱彎曲完全振動(dòng)模式（δsCH3-膽固醇-一維）；1 053.93 和1 023.59 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子C-O 伸縮振動(dòng)模式（νC-O-膽固醇-一維）；723.58 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子CH2面內(nèi)搖擺振動(dòng)（ρCH2-膽固醇-一維）。

膽固醇分子一維MIR 光譜數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

3.2 膽固醇分子結(jié)構(gòu)二階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜研究

采用二階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜開(kāi)展了膽固醇分子結(jié)構(gòu)的研究。

膽固醇分子二階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜如圖3 所示。

圖3 膽固醇分子二階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜（303 K）Fig.3 Second-order derivative MIR spectrum of cholesterol molecular(303 K)

由圖3 可得，2 962.94 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νasCH3-膽固醇-二階導(dǎo)數(shù)；2 930.04 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νasCH2-膽固醇-二階導(dǎo)數(shù)；2 866.50 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νsCH3-膽固醇-二階導(dǎo)數(shù)；2 845.86 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νsCH2-膽固醇-二階導(dǎo)數(shù)；1 671.96 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νC=C-膽固醇-二階導(dǎo)數(shù)；1 467.97 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子δCH2-膽固醇-二階導(dǎo)數(shù)；1 377.11 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子δsCH3-膽固醇-二階導(dǎo)數(shù)；1 053.98 和1 023.59 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νC-O-膽固醇-二階導(dǎo)數(shù)；733.03和721.54 處的吸收峰歸屬于膽固醇分子ρCH2-膽固醇-二階導(dǎo)數(shù)。

膽固醇分子二階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 膽固醇分子二階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜數(shù)據(jù)（303 K）Table 2 Data of second-order derivative MIR spectrum of cholesterol molecular(303 K)

3.3 膽固醇分子結(jié)構(gòu)四階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜研究

采用四階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜開(kāi)展了膽固醇分子結(jié)構(gòu)的研究。

膽固醇分子四階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜如圖4 所示。

圖4 膽固醇分子四階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜（303 K）Fig.4 Fourth-order derivative MIR spectrum of cholesterol molecular(303 K)

由圖4 可得，2 965.95 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νasCH3-膽固醇-四階導(dǎo)數(shù)；2 930.39 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νasCH2-膽固醇-四階導(dǎo)數(shù)；2 866.33 cm-1處的吸 收 峰 歸 屬 于 膽 固 醇 分 子νsCH3-膽固醇-四階導(dǎo)數(shù)；1 470.54 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子δCH2-膽固醇-四階導(dǎo)數(shù)；1 458.95 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子δasCH3-膽固醇-四階導(dǎo)數(shù)；1 377.11 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子δsCH3-膽固醇-四階導(dǎo)數(shù)；1 055.91 和1 024.93 cm-1處的吸收 峰 歸 屬 于 膽 固 醇 分 子νC-O-膽固醇-四階導(dǎo)數(shù)；731.80 和723.61 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子ρCH2-膽固醇-四階導(dǎo)數(shù)。

膽固醇分子四階導(dǎo)數(shù)光譜數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 膽固醇分子四階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜數(shù)據(jù)（303 K）Table 3 Data of fourth-order derivative MIR spectrum of cholesterol molecular(303 K)

3.4 膽固醇分子去卷積MIR 光譜研究

采用去卷積MIR 光譜開(kāi)展了膽固醇分子結(jié)構(gòu)的研究。

膽固醇分子去卷積MIR 光譜如圖5 所示。

圖5 膽固醇分子去卷積MIR 光譜（303 K）Fig.5 Deconvolution MIR spectrum of cholesterol molecular(303 K)

由圖5 可得，3 449.88、3 440.93、3 436.18、3 428.13、3 421.63、3 416.05、3 408.02、3 398.80、3 392.27 、3 388.26 和3 382.84 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νO-H-膽固醇-去卷積；2 954.16 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νasCH3-膽固醇-去卷積；2 931.80 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νasCH2-膽固醇-去卷積；2 877.02 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νsCH3-膽固醇-去卷積；2 847.92 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νsCH2-膽固醇-去卷積；1 670.83 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子νC=C-膽固醇-去卷積；1 465.01 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子δCH2-膽固醇-去卷積；1 461.07 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子δasCH3-膽固醇-去卷積；1 375.10 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子δsCH3-膽固醇-去卷積；1 056.90 和1 022.99 cm-1處 的 吸 收 峰 歸 屬 于 膽 固 醇 分 子νC-O-膽固醇-去卷積；731.39、723.91 和718.00 cm-1處的吸收峰歸屬于膽固醇分子ρCH2-膽固醇-去卷積。膽固醇分子去卷積MIR 光譜數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 膽固醇分子去卷積MIR 光譜數(shù)據(jù)（303 K）Table 4 Data of deconvolution MIR spectrum of cholesterol molecular(303 K)

4 結(jié) 語(yǔ)

膽固醇分子的紅外吸收模式主要包括：ν O-H-膽固醇、νasCH3-膽固醇、νasCH2-膽固醇、νsCH3-膽固醇、νsCH2-膽固醇、ν C=C-膽固醇、δCH2-膽固醇、δasCH3-膽固醇、δsCH3-膽固醇、νC-O-膽固醇和ρCH2-膽固醇。膽固醇分子的去卷積MIR 光譜的譜圖分辨能力要優(yōu)于相應(yīng)的一維MIR 光譜、二階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜和四階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜。