作为生物体的重要组成成分,生物大分子的结构和性能研究始终都是人们关注的焦点。本论文以聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPA)、聚N-异丙基甲基丙烯酰胺(PNIPMA)及牛胰核糖核酸RNase A等生物大分子体系为主要研究事例,探究了多种谱学处理新方法以及它们在揭示大分子微结构变化方面的潜在应用。讨论了偏最小二乘(PLS2)回归与主成分分析(PCA)两种多元数据分析方法在光谱预测领域的新应用。结果表明,利用这两种方法,通过建立适合的多元回归模型可以有效地实现区域光谱间的相互预测。一方面,这种光谱间的相互预测不仅助于降低光谱的测试成本,而且也有助于NIR光谱中重叠谱峰的准确归属;另一方面,借助多元回归模型,聚合物PNIPA薄膜在热诱导下分子内氢键等弱相互作用的变化也得以准确预测。提出了一种广义二维相关光谱处理新方法—“列连接”二维相关分析。对其基本原理、分析方法进行了详细讨论,并利用合成的光谱数据与实验测得光谱数据——牛胰核糖核酸酶(RNase A)水溶液的变温红外光谱及不同产地的中药紫云英样本的红外光谱为例,对该方法在揭示水溶液中热诱导RNase A构象变化的可逆性程度及鉴别相似中草药等方面的实际效果进行了验证。所得主要结论如下:(1)通过“列连接”两个光谱强度数据矩阵A和B,若矩阵B与矩阵A沿列方向呈上下对称(行对称)的“镜像”关系,即B = Aflipud,则对经过该连接所得矩阵进行二维相关分析后,其异步谱图上不会出现交叉峰;反之,若A和B不存在这一对称的镜像关系时,则会出现异步交叉峰。(2)“列连接”二维相关分析不体现连接前两个矩阵各自的内在差异性,而只对这两个光谱矩阵之间的差别敏感,即可揭示光谱数据矩阵之间的微弱不同。(3)“列连接”二维相关分析清晰地揭示了水溶液中热诱导RNase A构象变化的微弱不可逆性。(4)该方法不仅可用于揭示变化过程的可逆性,而且在组成类似样本的鉴别、样本的分类及相似外扰对体系影响的细微差别的鉴别等方面也有一定的应用。进一步利用“列连接”二维相关分析半定量地分析了热诱导聚合物PNIPMA水溶液相分离行为的可逆性问题。主要结论如下:(1)通过“列连接”升温/降温循环变化过程中的光谱数据矩阵并对连接所得的矩阵进行二维相关计算分析,发现其异步谱上出现明显的交叉峰,表明热诱导的PNIPMA水溶液的相分离过程明显不可逆。(2)通过对升/降温光谱数据矩阵进行选择性地“列连接”,可对造成相分离过程不可逆性的不同因素加以进一步辨别。(3)热诱导的PNIPMA水溶液的相分离过程在不同温度区间的不可逆性程度不同。(4)在相同的温度区间,不同基团变化行为的可逆性程度也不同:相对于疏水基团CH,亲水基团Amide基的变化表现出了更为明显的不可逆性。