（精）第五章-核磁共振方法解析蛋白质结构.ppt

核磁共振方法解析蛋白质结构 核磁共振是解析蛋白质结构的一种重要方法 优点：不需结晶；可研究动力学。 缺点：受分子量限制，需要标记。 Malate synthase G (82kDa) Richard Robert Ernst Ernst was awarded the Nobel Prize in Chemistry in 1991 for his contributions towards the development of Fourier Transform nuclear magnetic resonance spectroscopy and the subsequent development of multi-dimensional NMR techniques. Kurt Wüthrich He was awarded half of the Nobel Prize in Chemistry in 2002 for his development of nuclear magnetic resonance spectroscopy for determining the three-dimensional structure of biological macromolecules in solution. 核磁共振的原理 自旋量子数（I） 原子序数和原子质量都为偶数：I=0(12C, 16O) 原子序数为奇数，原子质量为偶数： I=整数(14N, 2H, 10B) 原子质量为奇数： I=半整数(1H, 13C, 15N, 31P) 自旋状态（M） M =I,(I-1),(I-2),…,-I 对于1H, 13C, 15N, 31P 来说: M =1/2,-1/2 凡自旋不为零的原子核，在外加静磁场中发生能级裂分，共振吸收一特定频率的射频电磁场能量的现象，即为核磁共振。 核磁共振的灵敏度 Nα-Nβ Nα / Nβ = e ΔE / kT ΔE = γh Bo / 2π 对于在 400 MHz (Bo = 9.5 T) 磁场下的1H： Nα/ Nβ=1.000064 磁场越强，灵敏度越高 磁旋比越大，灵敏度越高 γ1H = 26.75 rad / G； γ13C = 6.73 rad / G； γ15N = -2.71rad / G 核的丰度越高，灵敏度越高 1H谱 天然丰度高；灵敏度高。 13C谱 天然丰度低；灵敏度低；化学位移拓展宽、分辨率好 15N谱 天然丰度低；灵敏度低；化学位移拓展宽、分辨率好 核磁共振的频率 ΔE=γh Bo / 2π υ=γ Bo / 2π ΔE=h υ 在常用磁体（ 2.35 - 18.6 T ）下， 1H 的共振频率在100-800MHz范围，13C为它的1/4，15N为它的1/10。 进动(larmor)频率 ω = 2πν ? ω0 = γ B0 核磁共振的主要参数 化学位移 耦合常数 峰强 核欧佛豪斯效应（NOE） 横向驰豫时间 纵向驰豫时间 线宽 化学位移 不同的原子处于不同的化学环境，即处于不同的电磁环境,因此表现出不同的共振频率： υ=γ（Bo±B）/2π ω=2πυ=γ(Bo±B) 逆磁屏蔽 微磁环境 Beff=B0-Bloc--- Beff =B0(1-σ) 化学位移的表示方法 影响化学位移的效应： 环流位移效应 环状分子的大π电子云产生的附加磁场对核的影响 顺磁离子效应 金属离子对周围核的影响 pH滴定效应 不同pH下各基团解离情况的不同对化学位移的影响 耦合常数 自旋耦合 共价键（1-4个键）相连核之间的特性张量的相互作用 自旋裂分