[核磁共振讲义]第一章—核磁共振基础知识.docx

第一章核磁共振基础知识 核磁共振(NMR)是指核磁矩不为零的核,在外磁场的作用下,核自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。 核磁共振是波谱学的一个分支,研究核磁共振现象与原子所处环境如分子结构,构象,分子运动的关系及其应用。 生物化学,分子生物学的发展对生物大分子空间结构的测定提出越来越高的要求,而逐渐形成一门新兴的交叉学科即结构生物学。结构生物学已成为生命科学研究的前沿领域和热点。核磁共振波谱学是结构生物学的一种重要的研究手段,核磁共振波谱学各种最新技术的出现和发展往往与结构生物学密切相关。如3D,4DNMR。简史:1924Pauli从光谱的超精细结构推测某些原子核有核磁距,能级裂分,共振吸收1936Gorter试图观察LiF中7Li的吸收,未能成功,因样品弛豫时间太长1945-(Stanford),H2O感应法 (Harvard),石蜡吸收法1946-1948奠定了理论基础1952年共得诺贝尔物理奖1951Arnoldetal乙醇1H化学位移精细结构1957Saundersetal核糖核酸酶40MHz的1H谱(1965Cooley,TukeyFTT)-1951奠定理论和实验基础1951-1965CW-NMR发展,双共振技术1965-1970~PFT-NMR发展1970~---2D-NMR,MQT-NMR,SOLID-NMR,自旋成象技术 核磁共振可以用于研究有机分子的化学结构,代谢途径,酶反应的立体化学信息,生物大分子的溶液构象,分子间相互作用的细节,化学反应速率,平衡常数,还可用来研究分子动力学,包括分子内的基团运动,以及生物膜的流动性。细胞和活组织中化学成分的分布及交换过程,等等。它具有以下特点:1无损性2获得溶液构象,目前方法还在发展,能研究的分子不断增大。Prion,yeastheat-shocktranscriptionfactor等由密集的core加上extendedcoil形成(超过10倍core大小),这种结构很难用X射线衍射来研究,而核磁方法的改进可提供其结构信息。这类结构已经发现在许多生物过程如信号传导,转录激活,细胞周期调控等,及疾病如淀粉样病变中起重要作用。3研究动态过程,核磁共振可以检测的分子运动的时间尺度很广(10-12~102s)4研究个别基团的性质和行为 缺点是灵敏度低,,中子,电子都有磁矩,自旋量子数=1/2 由质子,中子组成的原子核的自旋量子数I符合以下规律: A-质量数Z-电荷数p-质子数n-中子数1)A,Z均偶数即p,n均偶数I=02)A奇数即p,n中一个偶数,一个奇数I=半整数3)A为偶数,Z为奇数即p,n均奇数I=整数PropertiesofselectednucleiNucleusIg(T·s)-1天然丰度(%)´´´´-´-´´