Курсовая: Зависящие от времени процессы в ядерном магнитном резонансе - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Зависящие от времени процессы в ядерном магнитном резонансе

Банк рефератов / Геология и геодезия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 2450 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Реферат на тему: «Зависящие от времени процессы в ЯМР» Введение Процессы спиновой релаксации за счет модуляции во времени различных взаимодействий – характерный, но далеко не единственный пример явлений, которые могут быть изучены методом ЯМР. Эти процессы в шкале времени ЯМР часто характеризуются либо очень малыми, либо очень большими временами. Понятие шкалы времени основано на простой концепции, которая находит применение во многих областях. Если речь идет о медленном процессе, то предполагается, что он может быть описан последовательно, на каждом из этапов. При рассмотрении быстрого процесса предполагается, что наблюдаем за неким усредненным поведением системы. Здесь необходимо сразу же пояснить, что понятие медленных и быстрых процессов вводится лишь тогда, когда приводится шкала времени, в которой проводится рассмотрение. Простейший путь состоит в том, чтобы задать предельные значения времен, и в этом случае все физические явления описывать как быстрые или медленные по сравнению с этими значениями. Очевидно, что времена, задающие масштаб, зависят также и от того, какие физические процессы описываются в данном приближении. При этом существует не одна временная шкала ЯМР, а множество различных шкал в зависимости от типа рассматриваемых взаимодействий. С теоретической точки зрения наиболее сложной для обсуждения является промежуточная область, в которой не реализу ю тся при предельных случаях: быстрых и медленных процессов. Независимо от используемой шкалы ЯМР ф изические процессы, связанные с различными движениями, обладают своей собственной шкалой времени, которая может быть описана временами корреляции или характеристическими частотами. В табл. представлены типичные интервалы частот для основных молекулярных движений: от очень медленных – с характеристическими временами от нескольких минут до нескольких часов до очень быстрых – в пикосекундной области. Существуют разнообразные резонансные методы , позволяющие регистрировать процессы , протекающ ие с характерными временами до 10 н c . Только такие сверхбыстрые процессы , как торсионные и вибрационные движения атомов , не поддаются прямому наблюдению с помощью методов ЯМР . Кроме того существуют макроскопические движения : потоки жидкостей и мышечные сок ращения . Эти процессы играют второстепенную роль в спектроскопии in - vitro , ориентированной на биохимические проблемы , однако в ЯМР-томографии и в in-vivo- спектроскопии роль таких процессов достаточно велика . Таким образом , характерные времена процессов , ре гистрируемых с помощью ЯМР , попадают в широкую область , охватывающую несколько порядков на временной шкале , при этом каждый из ЯМР-экспериментов характеризуется определенной временной областью , которая соответствует исследуемым процессам. 1. Временная корреляция и спектральная плотность Молекулярные движения в жидкостях, например, вращения боковых цепей, не описываются определенными частотами на больших временных интервалах: мгновенная скорост ь вращения может вар ь ироваться от одной боковой цепи к другой и от молекулы к молекуле, а за счет соударений с молекулами растворителя скорость вращения может изменяться как по величине, так и по на п равлени ю. Это означает, что молекулярные движения обладают широким спектром частот, который также присущ ф луктуирующим магнитным полям, возника ю щим в результате движения атомов и молекул и ответственным за релаксационные п роцессы в с п иновой системе. Так как в растворе бол ь шое число одинаковых молекул находится в состояниях, характеризуемых разнообразными движениями, то п ри вычислении тех или иных величин проводят усреднение по ансамбл ю молекул, а также по большому промежутку времени. П оведение во времени какой-либо случайной величины f( Я), на п ример, ф луктуирующего магнитного п оля, обычно описыва ю т с помощью корреляционной ф ункции где угловые скобки означают усреднение по ансамбл ю , а черта – усреднение по времени . Усреднение по всем значениям времени t применимо при описании стационарного состояния , для которого с точки зрения статистики не имеет значения , относительно какого момента времени о п ределена корреляционная ф ункция . Для случайных процессов таких , на п ример , как движение молекул в состоянии термодинамического равновесия , корреляционная ф ункция максимальна для ф = 0 и убывает во вре мени . Для больших ф она должна стремиться к нул ю , так как по определени ю для случайных п роцессов корреляции должны уменьшаться при условии , что набл ю дение за системой ведется в течение достаточно длительного времени . Ширина корреляционной ф ункции обычно оп исывается п араметром , называемым временем корреляции T c . Эта величина характеризует о п ределенный вид движения и является мерой того , на каком временном интервале значения случайной величины еще можно рассматривать как коррелированные отлична от нуля. Фурье - образ корреляционной ф ункций Gi ф ) называ ю т спектральной п лотность ю J: Точное значение времени корреляции и само о п ределение этого п араметра зависит от соответству ю щей корреляционной ф ункции G , вид которой о п ределя ется конкретным ф изическим процессом . Во многих случаях корреляционну ю ф ункцию можно достаточно хорошо описать экспонентой Соответству ю щая с п ектрал ь ная п лотност ь J , котору ю можно п олучит ь ф ур ь е - п реобразованием этой корреляционной ф ункции , имеет лоренцеву ф орму : Для случая ди фф узии время корреляции об ычно легко п оддается интер п ретации . Это среднее время между двумя соударениями данной молекулы с другими молекулами . П олу ш ирина лоренцевой ф ункции , как видно из , равна 1 /Tc. Таким образом , умен ьш ение времени корреляции , очевидно , расширяет с п ектрал ь ну ю об ласт ь , на которой с п ектрал ь ная п лотност ь отлична от нуля . П лощад ь п од лоренцевой кривой п остоянна и не зависит от времени корреляции. Время корреляции T c служит характерным п араметром для п роведения сравнений в шкале времени ЯМР, о которой реч ь шла ранее. Сама шкала времени о п ределяется максимал ь ной величиной взаимодействия Д . П роцесс, характеризуемый временем корреляции T c , является медленным, если и соответственно быстрым , если Ао ) Т с 2. Химический обмен Химический обмен – один из наиболее наглядных п римеров динамических п роцессов. Сущност ь это го явления ясна из интуитивных соображений. П од химическим обменом в общем случае понима ю т процессы, в которых спин ядра в п роцессе релаксации может находит ь ся в состояниях, характеризуемых различным химическим окружением, что соответствует различным п араметрам ЯМР. В основе изменения окружения ядерно го с п ина может лежат ь внутримолекулярный процесс, такой, на п ример, как изменение кон ф ормации, или же межмолекулярный процесс. Здес ь можно рассматривать исследуемое ядро в новой ковалентной структуре или же, наоборот, вкл ю чат ь в рассмотрение межмолекулярные взаимодействия тех молекул, которые содержат данное ядро, и таким образом учитыват ь изменение окружения данного ядра. В п ростейшем случае имеется тол ь ко два различных состояния, которые отлича ю тся п о химическому сдвигу д. Время корреляции T c здесь п редставлено временами жизни T a и T b в состояниях AwB соотвественно, а величина Д О) не п осредственно определяется разност ью химических сдви го в Д д = д В – д А , измеренной в единицах частоты. В этом случае медленный обмен о п ределяется неравенством а быстрый обмен - где Соответствующие с п ектры ЯМР могут быть достаточно хорошо о п исаны обобщенными уравнениями Блоха, п олученными в работе Мак-Коннела. Оба п редельных случая: быстрого и медленного обмена, можно объяснить без п ривлечения серьезных расчетов, а чисто из интуитивных соображений п утем п редельных п ереходов X e ~*0 и соответственно Xe ~* °°. В п ервом случае можно наблюдать лишь одну линию, так как ядро участвует в бесконечно быстром обмене между двумя состояниями с различным химическим окружением. Во втором случае можно наблюдать две резонансные линии с химическими сдвигами O a и O b , интенсивности которых п рямо п ро п орциональны относительным заселенностям рл и рв, т.е. в данном случае обмен вообще отсутствует. Усреднение п оложений резонансных линий п ри быстром обмене п риводит к химическому сдвигу Для о п исания п оведения в п ромежуточной области такое п ростое соотношение отсутствует, однако можно вычислить в явном виде п оложение сигнала ЯМР как ф ункцию времени корреляции обменного п роцесса T e . Условия медленного обмена п риводят к уширению обеих линий, а п ри ускорении обмена – к слиянию их в одну уширенную линию п ри вы п олнении условия I Aox e \ ~ 1. При дальнейшем возрастании скорости обмена линия будет сужаться до тех пор, пока ее ширина не станет равной ширине линии в отсутствие обмена. Аналогичный п роцесс усреднения п роисходит и в случае других взаимодействий. Если окружения, соответству ю щие двум состояниям Л и В, различа ю тся только константами косвенного спин-спинового взаимодействия J a и J b , то наблюдается мультиплет с усредненной константой J ' = p A J A + p B J B js , oTex пор, пока для величины Al = J А – J г в выполняется неравенство Так как константы взаимодействия J , как п равило, не коррелиру ю т с разностью химических сдвигов, то в ряде случаев на основе этих констант должна быть установлена шкала времени, отличная от шкалы химических сдвигов. При наличии в с п иновой системе взаимодействия, например косвенного спин-спинового, химический обмен не п оддается о п исани ю с п омощь ю простых уравнений Мак-Коннела. Однако п ринци п иально возможно описание поведения такой системы с п ривлечением квантово-механических подходов. Какую биохимическую ин ф ормаци ю можно извлечь из изучения п роцессов, связанных с химическим обменом? В области быстрого обмена в принципе можно рассчитать населенности отдел ь ных состояний при условии наличия некоторой дополнительной информации. П ри этом наиболее важной является информация о числе состояний, участву ю щих в быстром обмене, так как это число присутствует в расчетной формуле в качестве параметра. Для описания быстрого обмена между N состояниями следует обобщить уравнение на случай N состояний : с учетом того , что в уравнении необходимо экспериментально определить значения <5 и в случае , когда населенность второго партнера будет существенно большей . В общем случае в расчет следует вкл ю чить еще сведения о функци ональной зависимости . Если найдено , что в реальном случае спектр ЯМР позволяет набл ю дать случай быстрого обмена , то отс ю да непосредственно следует , что время корреляции процесса обмена X e меньше чем 1/1 Ад I . В случае медленного обмена с п ектр будет более ин ф ормативным. Наименьшее число различных состояний можно вычислить из числа резонансных линий, а соответству ю щие значения населенностей можно не п осредственно получить из величины интеграла для каждой резонансной линии. Это позволяет за ф иксировать с помощь ю ЯМР различные состояния, которые ранее удавалось за ф иксировать только косвенно, на п ример, с п ривлечением кинетических методов. Кроме того, здесь можно получить ограничение на значение времени корреляции обмена X e : это значение должно быть больше чем 1 / I Д ь I . В промежуточной области вблизи – 1 обмен вызывает существенные изменения ф ормы линии. Это позволяет путем построения теоретического спектра достаточно точно определять значения времени корреляции обменных процессов T x в различных состояниях X. В области умеренно медленного обмена между экс п ериментально наблюдаемыми значениями времени п оперечной релаксации Тц1 , времени релаксации T ix в отсутствие обмена вместе с уравнением дает моди ф ицированное уравнение Хендерсона-Хассельбалха Если измерить зависимость химического сдвига от рН и описать эту зависимость с помощью уравнения , подбирая рК , то непосредственно из ЯМР-экспериментов удается п олучить значения р / С для индивидуальных гру пп . Это особенно важно , если речь идет , например , о спектрах 1 H п ротеинов , поскольку данный метод достаточно точно позволяет о п ределить значения рК каждого заряженного остатка. Неорганический фос ф ат принимает участие во многих ф ерментативных реакциях, поскольку он либо п ереносится на субстрат, либо расщепляется. Кроме того, неорганический ф ос ф ат принимает на себя ф ункцию буфера. Для фосфатной группы существу ю т кроме двух различных протонированных форм в равновесии еще и следу ю щие формы: Н3РО4, H 2 PO 4 », HPO 4 2 », PO 4 3 ». При измерении спектров ЯМР 1 P для различных значений рН мы всякий раз набл ю даем один сигнал, химический сдвиг которого изменяется в зависимости от концентрации ионов гидроксония. Такой вид спектра полность ю соответствует случа ю быстрого обмена. Если по одной из осей отложить значение химического сдвига , а по другой рН , то можно построить криву ю титрования , состоящую из четырех интервалов . Отс ю да следует , что вещество , участву ю щее в данном процессе быстрого обм ена , существует по крайней мере в четырех различных ф ормах , которые характеризу ю тся значениями химических сдвигов O i , д 2 , O 3 и д 4 , что полность ю соответствует предположениям о четырех состояниях протонирования неорганического ф ос ф ата , полученным из химичес кого подхода. В данном случае ф ункциональная зависимость является несколько более сложной, чем описываемая уравнением, так как здесь для описания равновесия необходимо использовать более одного значения рК. Используя закон действу ю щих масс, можно расширить уравнение на N значений pKj Если кооперативные э фф екты отсутству ю т, то для N значений рК; можно просто записать сумму Если значения с K 1 существенно отлича ю тся друг от друга , как это имеет место на рис . 2.8, то вбли зи каждого из значений с K i можно достаточно точно построить значения химических сдвигов , используя простое уравнение . Этот метод применяется достаточно часто , если необходимо построить какой-либо из участков кривой титрования. 4. Образование комплексов с диамагнитными лигандами Комплексообразование молекул с диамагнитными лигандами подчиняется тем же правилам, что и процесс протонирования, зависящий от значения рН. Однако скорости обмена часто настолько малы, что условие быстрого обмена не выполняется. Интересными с точки зрения биологических приложений явля ю тся комплексы с ионами металлов, которые игра ю т роль катализаторов в большинстве ф ерментативных превращений. Особенно часто встреча ю тся комплексы двухвалентных металлов таких, как магний и кальций. Основным веществом в биологических реакциях является адено-зин-5-три ф ос ф ат, образу ю щий в ф изиологических условиях комплекс с ионом Mg. Устойчивость Mg.ATO -KOMiDieKca зависит от температуры. В больших магнитных полях переход от медленного к быстрому обмену происходит примерно при 25°С. При низких температурах можно отдельно набл ю дать сигналы от Mg.ATO и свободного АТФ. При повышении температуры набл ю дается усредненная резонансная линия, положение которой зависит от концентрации реагентов. Анализ ф ормы линии позволяет достаточно точно найти значение скорости обмена и энергии активации, которые определя ю тся используемой бу ф ерной системой. В отличие от этого комплекса время жизни комплекса с кальцием настолько мало, что при самых сильных магнитных полях выше точки замерзания воды реализуется случай почти быстрого обмена. Таблица 2.5. Значения энергий активации и скоростей обмена в комплексе М.АТФ Скорость обмена k_ j - 1 / Tf i и энергии активации Д C j ^ сильно зависят от значения рН раствора и от типа ионов , содержащихся в этом растворе . Приведенные в табл . значения вычислены из спектров , показанных на рис . 2.9. Во многих реакциях ф ерментативного превращения Mg -БФЦ сам является субстратом, поэтому ф ерментативная активность, прежде всего, определяется концентрацией свободного Mg.ATO. Это значение концентрации можно непосредственно определить по спектрам ЯМР из интенсивности соответствующих резонансных линий при понижении температуры. При более высоких температурах можно косвенно судить о концентрациях по химическому сдвигу, если известна константа связывания АТФ с магнием в данных экспериментальных условиях. 5. Перенос поляризации с насыщением В области медленного обмена используется метод, основанный на переносе поляризации с насыщением. С помощью этого метода часто удается провести более точное и однозначное определение времен корреляции обменных процессов по сравнению с данными, получаемыми из анализа ф ормы линии. Кроме того, метод переноса поляризации с насыщением позволяет получить дополнительную ин ф ормацию о том, действительно ли две наблюдаемые в спектре резонансные линии соответствуют двум состояниям, между которыми осуществляется обмен. Реализация этого метода достаточно проста. С помощью импульса длительностью ф, воздействующего селективно, т.е. на определенной частоте, проводится насыщение линии В и измерение обычного спектра ЯМР. Этот эксперимент является примером использования метода селективного насыщения для подавления пика растворителя. Пусть в момент времени ф положение спина, резонансная линия которого подлежит насыщению, изменится и осуществится переход из положения В в положение А. В этом случае интенсивность резонансной линии, соответствующей положению А, умень ш ится. Э фф ективность этого метода, с одной стороны, определяется длительностью интервала ф, в течение которого осуществляется обмен, и скоростью обмена в системе 1/ Х А . С другой стороны, э фф ект умень ш ается по мере установления равновесного распределения Больцмана, которое характеризуется временем продольной релаксации T i А . Формально интенсивность I a резонансной линии А в зависимости от времени ф, в течение которого проводится насыщение резонансной линии В, описывается следующим выражением: Для времени насыщения при условии , что оно существенно боль ш е значения Т А , устанавливается состояние равновесия и отношение интенсивностей линий при наличии или отсутстви и насыщения дается ф ормулой Существует еще одна возможность пометить спин В . Эта возможность может быть реализована посредством инверсии намагниченности , соответствующей спину В , селективным 18 0 °-ным импульсом . При эт ом э фф ект воздействия на состояние спина ядра А может быть обнаружен с помощью неселективного детектирующего импульса , который подается на спиновую систему спустя время ф. В этом эксперименте с ростом ф прежде всего уменьшается интенсивность сигнала от ядр а А до значения , соответствующего минимальному , а затем возрастает вновь до величины , соответствующей значению для невозмущенной системы. Источниками погрешностей, которые могут вызывать неверную интерпретацию результатов, является ограниченная селективность инвертирующих и насыщающих импульсов, которые могут искажать соседние линии, а также вызывать ядерный э фф ект Оверхаузера, неявным образом влияющий на интенсивность резонансных линий, в частности, на сигнал А. 6. Ядерный эффект Оверхаузера Изменение интенсивности сигнала в спектрах ЯМР за счет насыщения соответствующих резонансных состояний спина электрона впервые было обнаружено А.В. Оверхаузером. Впоследствии это явление было названо эф ф ектом Оверхаузера. Перенос принципов этого эксперимента на систему двух спинов, связанных между собой диполь-дипольным взаимодействием, является основой для определения пространственной структуры методом ЯМР. Эффект Оверхаузера и ядерный эффект Оверхаузера основаны на изменении поляризации, набл ю дающейся в связанной системе при условии изменения населенности одной или нескольких подсистем. Так как диполь-дипольное взаимодействие, определяющее изменение населенностей, зависит от расстояния между взаимодействующими спинами, то величина ЯЭО также зависит от расстояния между ними. Эта зависимость позволяет определить соответству ю щие межатомные расстояния. Экспериментальные методы, с помощь ю которых наблюдается ЯЭО, подобны методам, используемым для определения скоростей обмена в случаях переноса поляризации с насыщением или инвероно го переноса поляризации. В данном контексте эти методы известны, как TOE и переходный ЯЭО. Кроме того ЯЭО измеряется в двумерных ЯМР-экспериментах, которые могут быть использованы для определения скоростей химического обмена. Простейшей системой, позволя ю щей достаточно наглядно продемонстрировать ЯЭО, является молекула, в которую входят два спина А и В, свя занные диполь-дипольным взаимодействием, причем I a = I b – 1/2. Если провести усреднение по большому числу таких молекул, то каждой молекуле можно поставить в соответствие 4 возможных состояния, характеризуемых определенными населенностями, т.е. установить, с какой вероятностью населено каждое из состояний . В состоянии термодинамического равновесия имеет место распределение Больцмана. Если нужно изменить населенности, облучая спиновую систему на частоте, соответствующей резонансной частоте w s спина В, то вследствие диполь-дипольно го взаимодействия произойдет изменение населенностей всех спиновых состояний. При условии, что облучение проводится в течение длительно го времени, в системе установится новое стационарное состояние. Возникающие при этом релаксационные процессы можно в зависимости от изменения суммарного квантово го числа m ядер А и В обозначить как нульквантовые, одноквантовые и двухквантовые. Изменения населенностей приводят также к изменению ж -компоненты M a намагниченности спина А, величину которой к моменту времени t можно определить с помощью 90°-ного импульса. После фурье-преобразования найдем изменение интенсивности соответствующей резонансной линии на частоте w A . Эти изменения намагниченности во времени можно описать с помощью дифференциальных уравнений В этих уравнениях р А и р в обозначают скорости спин-решеточной релаксации ядер А и В , O ab – скорость релаксации , описывающая обмен между ядрами А и В , M 0 – намагниченность в состоянии термодинамического равновесия . Скорости релаксации определяются следующим образом : где W 0 , W \ и Wi – вероятности нуль -, одно - и двухквантовых переходов , а R a Q обозначает дополнительные каналы релаксации для спинов А и В. Ядерный эффект Оверхаузера измеряется отношением интенсивности сигнала S после возбуждения к интенсивности сигнала S 0 в отсутствие возбуждения или отношением M z M 0 , поскольку интенсивность сигнала пропорциональна величине ж -компоненты намагниченности. Если в течение времени X, которое существенно больше времени продольной релаксации системы, на систему воздействует РЧ импульс на частоте, то это приведет к тому, что в стационарном состоянии M Z B , dM z /dtn dM z Idt в и обратятся в нуль. Простым преобразованием и подстановкой для оценки ЯЭО в стационарном состоянии получим Так как равновесная намагниченность пропорциональна гиромагнитному отношению у , то можно переписать в виде Вероятности переходов для продольной релаксации даются следующими ф ормула ми : Если движение , влияющее на релаксационные процессы , изотропно , как , например , вращательная ди фф узия , то к оэ фф ициент Q ab , который пропорционален интенсивности взаимодействия , имеет вид где мп – магнитная проницаемость вакуума , гав – расстояние между спинами A Ь В. Соответствующая ф ункция спектральной плотности . . есть Если подставить эту ф ункцию в выражение для с и получим максимальное усиление сигнала в 2,988 раза , если проведем насыщение по протону , непосредственно связанному с углеродом . Это увеличение чувствительности является до полнительным , поскольку при измерении спектров ЯМР 13 C обычно используется широкополосная развязка . Правда , необходимо помнить , что ЯЭО не всег д а приво д ит к увеличению интенсивности . Я д ра 15 N и 29 Si имеют отрицательное гиромагнитное отношение , и ЯЭО привод ит к уменьшению сигнала. Если внешняя релаксация отлична от нуля, то стационарный ЯЭО зависит от расстояния между спинами, и его можно использовать для определения это го расстояния. Однако для количественного определени я расстояний необходимо дополнительное рассмотрение э фф екта с учетом внешней релаксации. Межатомные расстояния можно определить более точно, если проследить за временной зависимость ю ЯЭО. На рис. 2.12 показано влияние переноса поляризации с насыщением между метильной группой и ароматическим кольцом в HPr -протеине, который является компонентой фосфоенолпируватзависимой системы фосфотрансферазы. Влияние насыща ю щего импульса, который подается на частоте 0) в, можно лучше всего оценить количественно, если кроме спектра в режиме предварительного насыщения на частоте Шв снять также исходный спектр в режиме предварительного насыщения на частоте Шв, т.е. спектр, в котором резонансная линия на частоте Шв отсутствует. Разностный спектр позволяет селективно оценить эффект Оверхаузера. Величина набл ю даемых эффектов часто может составлять несколько процентов, т.е. относительно мала. Для получения хорошего значения отношения сигнал/шум необходимо провести большое число накоплений. Небольшие нестабильности в работе прибора могут вносить искажения в разностну ю картину, и часто именно этим объясняется необходимость построения циклического эксперимента, причем попероменно проводится, например, 16 экспериментов в режимах on - resonance и off - resonance , а соответствующие спады свободной индукции накапливаются отдельно. С помощью этого метода можно наблюдать на современном спектрометре ЯЭО величиной в несколько процентов. Если построить зависимость величины ЯЭО от длительности насыщающего импульса или длительности интерва-ламежду 180°-ным и 90°-ным импульсами, то первоначальное возрастание определится межатомным расстоянием T ab между рассматриваемыми спинами. Определение расстояний: с помощью э ф фекта Оверхаузера является существенным элементом алгоритма установления структуры биологических макромолекул с помощью ЯМР. 7. Использование стабильных изотопов в качестве меток Введение радиоактивных изотопов в качестве меток – один из стандартных методов, используемых в биохимии для установления путей протекания реакций. В ЯМР он также является основным экспериментальным методом, однако при условии, что используются стабильные изотопы. Если ход химических реакций известен точно, то этот метод может быть использован в качестве вспомогательного для проведения отнесения сигналов в спектрах. Если, например, в определенном положении протон замещается на дейтерий, то отсутствие соответствующей линии в спектре является точным доказательством того, что именно этот протон занимает данное, определенное положение. Для того чтобы иметь возможность проследить за ходом протекания реакций, необходимо заменить изотоп, регистрируемый обычно в спектрах ЯМР, на другой изотоп, и затем проследить за изменением интенсивности соответствующей линии в спектре ЯМР. Типичным примером такого рода замещения является замена 14 N на 15 N , 12 C на 13 C и 1 H на 2 H . Это изотопное замещение наиболее интересно при проведении исследований методом ЯМР in-vivo . Тру д ности возникают только для ядер 31 P , для которых отсутствуют стабильные изотопы, при использовании которых можно было бы провести изотопное замещение обычными мето д ами. З д есь ситуацию можно существенно упростить, прове д я маркировку по всей группе. Можно просле д ить за пове д ением фосфатной группы в процессе реакции, если провести маркировку по изотопам кислоро д а 17 O или 18 O , естественное со д ержание которых весьма невелико. Прове д ение изотопного замещения по 17 O , спин которого равен 5/2, приво д ит к расщеплению сигнала ф осфора в секстет. Наличие ква д рупольного момента у кислоро д а уменьшает время релаксации ядерного спина 7 O . Спин-спиновое взаимо д ействие с ядром 31 P позволяет получить представление об эффективных механизмах, дающих дополнительный вклад в релаксацию. Если с атомом фосфора связаны больше одного атома 17 O , то линия приобретает сложную мультиплетную структуру, так что интенсивность сигнала уменьшается, и его уже трудно отличить от фона. Иная картина наблюдается для изотопа 18 O . Этот изотоп, как и изотоп 16 O , наиболее распространенный в природе, обладает нулевым спином и не вызывает появления дополнительной структуры в наблюдаемой спектральной линии. Правда, замена атома 16 O в фосфатной группе на атом О приводит к небольшому высокопольному сдвигу резонансной линии на 0,025 м.д., причем этот сдвиг пропорционален числу связанных с атомом ф осфора тяжелых изотопов. При этом можно наблюдать сигнал ЯМР 31 P от фосфатной группы отдельно, что позволяет установить число атомов 1 О. Изотопный обмен 18 O может быть использован для более полного изучения реакций ферментативных превращений. При катализе большая группа ферментов расщепляет фосфаты, ответственные за энергозапас, и таким образом осуществляется перенос фосфатной группы или на другой субстрат или на окружающую воду. При ферментативном гидролизе нуклеозидтрифосфата, ответственного за энергозапас клетки, в качестве промежуточного продукта возникает такое состояние фосфатной группы, при котором связь с ангидридом фосфорной кислоты уже расщеплена, однако фосфатный остаток P 1 – еще связан с нукле-озиддифосфатом и присоединен к ферменту Е. Формально эту реакцию можно представить в виде следующего уравнения: В принципе , все этапы реакции в являются обратимыми , хотя скорость протекания этих процессов зависит от активационной энтальпии Д G *^, т.е . от особенностей ферментативного катализа . Для многих ферментов этап повторяется многократно , прежде чем , наконец , фосфатная группа попадет в воду . Если провести полное замещение по концевой фосфатной группе в НТФ по изотопу 18 O , то при протекании реакции в обычной воде всякий раз при прохождении первого этап а реакции атом 16 O встраивается в фосфатную группу . Если же обратный процесс невозможен до тех пор , пока в реакционную смесь не попадет Pi , то в смеси присутствует только вещество следующего состава : Р 16 0 18 0з . В другом предельном случае , т.е . при условии , ч то первый этап реакции будет многократно повторяться , прежде чем в реакционную смесь попадет Pi , в смеси можно обнаружить свободный P 1 6 и 4· Использование соответствующих теоретических моделей позволяет найти зависящее от времени распределение меток . Согласо вание свободных параметров дает возможность предположить , что существует конечное число обратных реакций с высвобождением Pi и значением константы скорости к-г для связывания Pi в комплекс Е.НДФ . На рис . 2.13 приведен пример такого моделирования для миозин ового фрагмента Si. Правда , здесь проведено рассмотрение не для меченой АТФ , а для изотопомеченого неорганического фосфата . Здесь наблюдается обратная реакция в присутствии комплекса Sl . Mg.AД Ц . В этой системе первый этап повторяется примерно 40 раз , прежд е чем высвобождается фосфат . Первые эксперименты по изучению механизма ферментативного изотопного обмена в фосфатной группе проходили с привлечением масс-спектрометрии , поскольку этот метод является весьма чувствительным для определения изотопного состава в малых молекулах . Преимуществом ЯМР является то , что при определении изотопного состава можно проводить измерения непрерывно , без дериватизации , хотя при работе с низкими концентрациями метод масс-спектрометрии , конечно , более эффективен.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Приходила подруга в гости, сказала: "Не грусти, сейчас спою"...
И ведь СПОИЛА!!!... Зараза!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по геологии и геодезии "Зависящие от времени процессы в ядерном магнитном резонансе", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru