107886

badać np. błony biologiczne. Ale w biologii poza tym badanie ciał stałych ma małe zastosowanie, większe w fizyce.

Nas interesują głównie roztwory. Można tu obserwować tzw. widma wysokiej zdolności rozdzielczej. Omówione na przykładzie widma w roztworze bromku etylu. Rezonans protonowy, czyii wzbudzany odpowiednią częstością jądra wodom. W zależności od tego gdzie protony znajdują się w cząsteczce, mają nieco inną częstość rezonansową. Jest to zjawisko przesunięcia chemicznego. Otoczenie chemiczne powoduje, że sygnały odpowiednich jąder są nieco przesuwane względem siebie. Przesunięcie mierzone w

jednostkach.........różnicę między częstością danego jądra i częstością wzorca, który też jest

w próbce podzielić przez częstość wzorca, pomnożyć przez 10⁶. Dzięki temu mamy wartości niezależne od warunków eksperymentu (aparatury).

W roztworach obserwujemy ostre linie; szerokość zależy od masy cząsteczkowej (dla małych cząsteczek szerokość poniżej 1H, dla dużych polimerów kilkadziesiąt H); każda taka linia może być przypisana określonemu jądru położonemu w danym miejscu w cząsteczce. Unikalna cecha tej metody: widzimy jakby poszczególne jądra?

Jądra oddziałują ze sobą magnetycznie:

-    oddziaływanie między momentami magnetycznymi

-    oddziaływania poprzez wiązania; powoduje rozszczepienie sygnału, pojawienie się tzw. struktury molipletowej i odległości między pikami w tej strukturze nazywają się sprzężeniami, są opisane przez tzw. stałą sprzężenia skalarnego J.

Zastosowanie

Ta metoda zezwala na lokalizacje jądra w cząsteczce, na tzw. lokalizację sygnału.

Dla małych związków możemy identyfikować strukturę chemiczną na podstawie widma, musimy mieć tylko informację jakie są tam jądra. Np. do wykonania analizy skaleniowej. Jeśli znamy strukturę chemiczną cząsteczki (np. sekwencję nukleotydów w kwasie nukleinowym), możemy uzyskiwać informacje o strukturze przestrzennej, tj. możemy zbudować model cząsteczki z położeniami poszczególnych atomów w roztworze. Stosowane w biofizyce molekularnej i proteomice.

Można też wykonywać miareczkowanie gmp kwasowych lub zasadowych w białkach, badać tworzenie kompleksów molekularnych, pewne zagadnienia dotyczące dynamiki ruchów molekularnych (zmiana konformacji, struktury, nich fragmentów cząsteczek w roztworze). Ostatnio też do badania białek związanych z błonami.

Zastosowanie w biochemii:

Badanie w żywych komórkach i tkankach przekształcenia niektórych metabolitów,

Kliniczne:

Nieinwazyjne obrazowanie narządów, tkanek wewnętrznych (głównie rezonans protonowy 1H-NMR); konkurencyjna metoda do tomografii komputerowej w badaniu nowotworów. Wykorzystanie NMR do wyznaczania konformacji białek i kwasów nukleinowych w roztworze:

Warunek wyjściowy: musimy dysponować sekwencją. Wykorzystujemy wszystkie jądra, z któiych zbudowana jest cząsteczka; z pewnych względów najlepsze są jądra mające spin Vł (protony, 13C, 15N, dla kwasów nukleinowych też 31P). Tlen 160 się nie nadaje, bo ma spin O, a inne izotopy mają zbyt małą zawartość %.

Technika NMR w porównaniu z innymi spektroskopowymi jest mało czuła. Jeżeli popatrzymy na widmo niewielkiego białka (56 aminokwasów), sygnały protonów nakładają się i niemożliwe jest przyporządkowanie poszczególnych sygnałów konkretnym protonom (co było możliwe dla prostej cząsteczki bromku etylu). Przykładając do układu wiele różnych impulsów o na przemian różnej częstości możemy badać ewolucję jąder w czasie, jak również oddziaływania między nimi, również rozciągać widma w kilku wymiarach.