Немного о ядерном магнитном резонансе С.А.Спирин 27 октября 2010.

Презентация:



Advertisements
Похожие презентации
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ХИМИИ Модуль I «Основные методы исследования в органической химии» Елена Александровна Краснокутская,
Advertisements

Радиоспектроскопия. Радиоспектроскопией называется раздел физики, в рамках которого исследуются переходы между энергетическими уровнями квантовой системы,
Операторы в квантовой механике Каждой физической величине A сопоставляется оператор Среднее значение величины A для квантового ансамбля с волновой функцией.
CТРОЕНИЕ АТОМА Атомные спектры Модель атома Резерфорда Постулаты Бора Модель атома Томсона.
ЯМР-спектроскопия и релаксометрия. Ядерный магнитный резонанс Ядра атомов, для которых числа протонов и нейтронов не являются одновременно четными, обладают.
ТЕМА: МЕТОДЫ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА (ЯМР) Лекционный курс «Физические основы измерений и эталоны» Раздел ИССЛЕДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕЗОНАНСНЫХ.
1. Модель атома Томсона Сущность модели Томсона 2. Ядерная модель атома Схема экспериментальной установки Резерфорда Результаты экспериментов Резерфорда.
Ядерный магнитный резонанс студента 553 группы Артемьева Дмитрия.
Ядерный магнитный резонанс. История До недавнего времени основой наших молекул служили исследования представлений о структуре атомов и методами оптической.
1 ЯМР. Часть 5. Особенности проведения эксперимента Временное и частотное представление спектра M y = M xy cosωt M x = M xy sinωt ω ω.
Квантовая теория атома 1913 год Постулаты Бора. Первый постулат Бора Атомная система может находиться только в особых, стационарных (или квантовых) состояниях,
В планетарной модели атома принимается, что 1)число электронов на орбитах равно числу протонов в ядре 2)число протонов равно числу нейтронов в ядре 3)число.
Ядерный магнитный резонанс. Принцип метода Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) резонансное поглощение электромагнитного излучения в радиочастотной области.
Лазер источник электромагнитного излучения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов, основанный на вынужденном излучении атомов и молекул.
Энергетические уровни Каждой орбите электрона соответствует своя энергия. Поэтому орбиты можно рассматривать как энергетические уровни. Чем выше уровень(орбита),
1)При излучении света: а) атом переходит из состояния с меньшей энергией в состояние с большей энергией; б) атом переходит из состояния с большей энергией.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В ХИМИИ Модуль I «Основные методы исследования в органической химии» Елена Александровна Краснокутская,
Квантовая физика- раздел современной физики, в котором изучаются свойства, строение атомов и молекул, движение и взаимодействие микрочастиц.
1 ЯМР спектроскопия. Основные вехи. W. Pauli (спин, 1924) W. Gerlach and O. Stern (прямое наблюдение ядерного магнетизма, 1925) I. I. Rabi (первые опыты.
Доказательство сложного строения атома Что есть « последняя сущность материи»?
Транксрипт:

Немного о ядерном магнитном резонансе С.А.Спирин 27 октября 2010

Статистика PDB Exp. MethodProteinsNucleic Acids Protein/NA Complexes OtherTotal X-RAY NMR ELECTRON MICROSCOPY HYBRID other Total As of Tuesday Oct 26, 2010

Энергия протона в магнитном поле При любом направлении магнитного поля протон будет иметь ровно две возможных энергии (соответствующие направлениям его «оси вращения» точно по полю или точно против поля). Разница между энергиями линейно растёт с ростом величины поля. NB: реально у протона нет никакой «оси», это не более чем метафора!

Кванты электромагнитной волны и ядерный магнитный резонанс Электромагнитные волны испускаются и поглощаются только порциями (квантами), энергия которых связана с частотой волны соотношением: E=h, где h = 6,626 Дж сек – постоянная Планка. Если поместить образец, содержащий протоны, в неоднородное магнитное поле, то по поглощению волн данной частоты можно судить о количестве протонов, имеющих данную разницу уровней энергии, то есть находящихся в поле данной силы (а значит, в заданной области пространства). Волны определённой частоты как бы «резонируют» с протонами в поле определённой силы. На этом явлении основана ЯМР-томография, применяемая в медицине. В ЯМР-спектроскопии биомолекул поступают наоборот: измеряют энергию, испускаемую протонами при переходе с верхнего уровня на нижний, по частотам испускаемого ими излучения (после возбуждения мощным электромагнитным импульсом).

Химический сдвиг δ = ( ν – ν REF ) x10 6 / ν REF

Химические сдвиги Carbon-13* Environment Chemical Shift Range (ppm) (CH 3 ) 2 C*O-12 CS 2 0 CH 3 C*OOH16 C6H6C6H6 65 CHCl CHCl (cis) 71 CH 3 C*N73 CCl 4 97 dioxane126 C*H 3 CN196 CHI Phosphorous-31 Environment Chemical Shift Range (ppm) PBr (C 2 H 5 O) 3 P-137 PF % phosphoric acid 0 PCl 5 80 PH P4P4 450

Химические сдвиги для протона Кроме химического окружения, зависит также от температуры, pH, концентрации, растворителя…

ЯМР-спектрометр

ЯМР-спектрометр – загрузка образцаИсследуемый образец

ЯМР-спектр

ЯМР-спектр протонов для диэтилового эфира

Измерение торсионного угла φ (1) Right-handed alpha helix, φ = –57°, 3 J HNHA = 3.9 Hz (2) Right handed 3.10 helix, φ = –60°, 3 J HNHA = 4.2 Hz (3) Antiparallel beta sheet, φ = –139°, 3 J HNHA = 8.9 Hz (4) Parallel beta sheet, φ = –119°, 3 J HNHA = 9.7 Hz (5) Left-handed alpha helix, φ = 57°, 3 J HNHA = 6.9 Hz

Двумерный ЯМР Измеряются небольшие расстояния (< 6 Å) между ядрами водорода, углерода, азота и фосфора Из этого набора данных восстанавливается укладка белка

Результат: множество моделей 1NK2 (20 моделей)

Усреднённая модель 1NK21NK3

Сравнительная таблица ЯМРРСА Структура молекул в раствореСтруктура кристаллов Небольшие молекулы (белки до ~150 а.о.) Довольно большие молекулы и комплексы (рибосома) Много моделейОдна модель (иногда с альтернативными конформациями) Присутствуют координаты атомов водорода Как правило, координаты атомов водорода отсутствуют (кроме случаев очень высокого разрешения)