核磁共振波譜分析課件

核磁共振波譜分析

-——在蛋白質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用LOGO核磁共振波譜分析

-——在蛋白質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用LOGOContents核磁共振的基本原理1核磁共振波譜儀2NMR在蛋白質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用3核磁共振的優(yōu)勢(shì)4Contents核磁共振的基本原理1核磁共振波譜儀2NMR在2核磁共振的基本原理

核磁共振（簡(jiǎn)稱NMR）是基于原子核磁性的一種波譜技術(shù)，是一種鑒定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)和研究化學(xué)動(dòng)力學(xué)等的現(xiàn)代儀器分析方法。它的最基本原理是，原子核在磁場(chǎng)中受到磁化，自旋角動(dòng)量發(fā)生進(jìn)動(dòng)，當(dāng)外加能量（射頻場(chǎng)）與原子核震動(dòng)頻率相同時(shí)原子核吸收能量發(fā)生能級(jí)躍遷，產(chǎn)生共振吸收信號(hào)。核磁共振的基本原理核磁共振（簡(jiǎn)稱N3核磁共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

FelixBlochEdwardMillsPurcell

Bloch等于1946年發(fā)現(xiàn)：特定結(jié)構(gòu)中的磁核會(huì)吸收一定波長(zhǎng)或頻率的電磁波而實(shí)現(xiàn)能級(jí)躍遷，開辟了核磁共振分析的歷史，因而獲1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。核磁共振現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)4

一些原子核（如1H,13C,19F等）在強(qiáng)磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生能量分裂，形成能級(jí)。當(dāng)用一定頻率的電磁波對(duì)樣品進(jìn)行輻照時(shí)，特定結(jié)構(gòu)環(huán)境中的原子核會(huì)吸收相應(yīng)頻率的電磁波而實(shí)現(xiàn)共振躍遷。Γ頻率一些原子核（如1H,1核磁共振波譜儀1．永久磁鐵：提供外磁場(chǎng)，要求穩(wěn)定性好，均勻，不均勻性小于六千萬分之一。掃場(chǎng)線圈。2．射頻振蕩器：線圈垂直于外磁場(chǎng)，發(fā)射一定頻率的電磁輻射信號(hào)。60MHz或100MHz。核磁共振波譜儀1．永久磁鐵：提供外磁場(chǎng)，要求穩(wěn)定性好，均勻，63．射頻信號(hào)接受器（檢測(cè)器）：當(dāng)質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率與輻射頻率相匹配時(shí)，發(fā)生能級(jí)躍遷，吸收能量，在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生毫伏級(jí)信號(hào)。4．樣品管：外徑5mm的玻璃管,測(cè)量過程中旋轉(zhuǎn),磁場(chǎng)作用均勻3．射頻信號(hào)接受器（檢測(cè)器）：當(dāng)質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率與輻射頻率相7核磁共振波譜儀核磁共振波譜儀8核磁分析的一般步驟1.核磁管的準(zhǔn)備

選擇合適規(guī)格的核磁管，確保清洗干凈、烘干。

2.樣品溶液的配制

選擇合適的溶劑，控制好樣品溶液濃度。3.測(cè)試前勻場(chǎng)處理

將核磁管裝入儀器，使之旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行勻場(chǎng)。

4.樣品掃描

按樣品分子量大小，選擇合適的掃描次數(shù)。5.結(jié)果分析保存數(shù)據(jù)，采用專用軟件進(jìn)行圖譜分析。52核磁分析的一般步驟

樣品管

圖16核磁樣品管及清洗器

根據(jù)樣品及儀器實(shí)際情況，可選擇不同規(guī)格的樣品管。測(cè)試前應(yīng)確保樣品洗滌干凈，同時(shí)避免烘干過程導(dǎo)致其變形。45樣品管

測(cè)試溶劑1H譜的理想溶劑是四氯化碳或二硫化碳。此外，常用的其他溶劑有氯仿、丙酮、二甲基亞砜、苯以及氘代試劑等。46測(cè)試溶劑測(cè)試溶劑1H譜的理想溶劑是四氯化碳或二硫化碳。此外，常用的其他溶劑有氯仿、丙酮、二甲基亞砜、苯以及氘代試劑等。47測(cè)試溶劑

樣品溶液的配置

樣品溶液配制過程應(yīng)考慮以下四方面：

溶解性

所選溶劑應(yīng)確保能均勻溶解測(cè)試樣品。

溶劑峰位置

應(yīng)避免溶劑峰位置與樣品峰重疊出現(xiàn)。

溶液濃度

濃度一般為

5-10%，需純樣品15-30mg。

測(cè)試溫度

結(jié)合測(cè)試溫度需要選擇合適沸點(diǎn)或凝固點(diǎn)的溶劑。

51樣品溶液的配置NMR在蛋白質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用NMR法通過測(cè)定蛋白質(zhì)稀溶液狀態(tài)下反映位點(diǎn)的特定參數(shù)來計(jì)算蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)，并可深入了解一定時(shí)間范圍內(nèi)化學(xué)反應(yīng)和蛋白質(zhì)構(gòu)想轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)過程。通過NMR對(duì)抗原決定簇和抗體CDR作用，可以分析一級(jí)結(jié)構(gòu)和三維構(gòu)想；對(duì)抗原抗體動(dòng)力學(xué)的分析，對(duì)于設(shè)計(jì)基因疫苗，檢測(cè)細(xì)胞表面抗原提呈以及分析抗原復(fù)合物的構(gòu)想變化有著重要意義。NMR在蛋白質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用NMR法通過測(cè)定蛋白質(zhì)稀溶液狀態(tài)下這些參數(shù)有：弛豫時(shí)間，化學(xué)位移，自旋耦合，NOE效應(yīng)，磁化量轉(zhuǎn)移，自旋標(biāo)記等。NMR法通過測(cè)定大分子的弛豫時(shí)間，即縱向時(shí)間T1，橫向時(shí)間T2和異核的NOE效應(yīng)，研究一定時(shí)間范圍內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)和構(gòu)想轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)過程，NMR譜峰的寬度或裂分程度反映自旋核的快交換和慢交換過程。磁化量轉(zhuǎn)移對(duì)于蛋白質(zhì)折疊和構(gòu)象變化有較大幫助，同時(shí)可以對(duì)化學(xué)位移交換反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和肽鏈二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。這些參數(shù)有：弛豫時(shí)間，化學(xué)位移，自旋耦合，NOE效應(yīng)，磁化量核磁共振的優(yōu)勢(shì)1核磁共振法能夠保持樣品的完整性，