Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Лазуркина Ю.С. -> "Физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот" -> 122

Физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот - Лазуркина Ю.С.

Лазуркина Ю.С. Физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот — Наука, 1967. — 343 c.
Скачать (прямая ссылка): fizmetodiisledovaniyabelkov1967.djvu
Предыдущая << 1 .. 116 117 118 119 120 121 < 122 > 123 124 125 126 127 128 .. 133 >> Следующая

Бурно развиваются сейчас ЭПР-исследования первичных актов фотосинтеза. При помощи быстродействующих приборов удается зарегистрировать кинетику накопления и гибели парамагнитных центров в первые миллисекунды после импульса света. Можно не сомневаться, что именно метод ЭПР поможет расшифровать физические механизмы одного из важнейших процессов, происходящих в природе.
2. Ядерный магнитный резонанс
В последние годы при помощи спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) выполнен ряд важных исследований, в области биохимии и биофизики. Первые попытки обобщить полученные результаты сделаны в работах [6—8].
В данном разделе дано изложение теории ЯМР, представление о методе и на примере ряда работ показаны возможности этого нового мощного метода исследования в применении к биологии.
а. Теоретические основы метода ЯМР
Квантовомеханическое рассмотрение. Как известно, ядра атомов характеризуются собственным механическим моментом количества движения, или спином /. Механический момент обусловливает появление у ядер магнитного момента ц. При помещении в постоянное магнитное поле напряженностью
Н0 магнитные моменты, первоначально хаотически ориентированные в пространстве, принимают определенные дискретные ориентации. Возможны 2/+1 ориентации со следующими значениями проекции спина т на направление поля Я0:
Если J = 1/2, что имеет место у ядер атомов Я1, Р31 и других,
то возможны две ориентации с проекциями спина, равными +1/2 и — V2> т- е- по полю и против поля.
Проекции ядерного магнитного момента ц, на направление поля
абсолютной величине вектора магнитного момента, равной У J (J -f 1) (х.
Энергия взаимодействия магнитного момента ядра с полем описывается выражением
т. е. в поле происходит образование 2J + 1 дискретных энергетиче-
расстояние может быть записано в виде ?[А0Я0, где [л0 — ядерный магнетон, a g = —------фактор расщепления.
В результате теплового движения устанавливается равновесное распределение ядерных моментов по квантовым энергетическим состояниям, описываемое уравнением Больцмана:
где Ni — число ядер в состоянии, соответствующем энергии; А — константа; k — постоянная Больцмана; Т — абсолютная температура. Энергетической разнице двух соседних уровней (16):
соответствует разница населенности этих уровней AN, причем
(16)
ских уровней с расстоянием • между соседними уровнями. Это
(17)
АЕ = =1)
Учитывая, что Щ <<1, получим для случая / = 7г
Согласно квантовомеханическим правилам отбора между энергетическими уровнями разрешены только те переходы, при которых величина т изменяется на ±1. Следовательно, квант энергии hvо может вызвать переходы, если он имеет такую же величину, как и промежуток между уровнями:
hv =-7яо = т*<Д>. (20)
где h— постоянная Планка.
Если частоту колебаний v0 выражать в Мгц, а напряженность магнитного поля Н0 в эрстедах, то условие резонанса (20) для протонов будет определяться соотношением
v0 =4,257-10-3 Я0.
При полях в несколько тысяч эрстед для большинства ядер, обладающих 'магнитными моментами, частоты -vo находятся в области обычных радиочастот. Радиочастотное поле будет стимулировать в равной степени переходы спинов как с нижних энергетических уровней на верхние, так и наоборот. Вследствие разницы населенностей уровней переходы с нижних уровней на верхние будут происходить чаще, радиочастотная энергия будет поглощаться, а населенности энергетических уровней выравниваться.
Если уровни станут равнонаселенными, никакого поглощения в дальнейшем происходить не будет, наступит так называемое насыщение. Однако этому препятствует спин-решеточная релаксация.
Спин-решеточной релаксацией называют переход ядер между двумя состояниями с различными значениями проекции спина за счет теплового движения соседних атомов и молекул. Избыток энергии при этом рассеивается по внутренним степеням свободы образца («решетке»), т. е. превращается в тепло.
Спин-решеточная релаксация приводит к непрерывному поглощению энергии электромагнитного поля. Процесс избирательного поглощения электромагнитной энергии, связанный с переориентацией системы ядерных магнитных моментов в постоянном магнитном поле, получил название ядерного магнитного резонанса.
Классическое рассмотрение. При помещении образца в постоянное магнитное поле Н0, направленное вдоль оси z, ядерные магнитные моменты начинают прецессировать с лармо-ровской частотой
ю0=2я v0 = r#0 (21)
вокруг направления поля, где у — гиромагнитное отношение данного ядра:
Г = —, Й = А. т г п
В результате взаимодействия с полем и теплового движения образуется избыток ядерных магнитных моментов, направленных вдоль поля. Этот избыток создает намагниченность и может быть представлен равномерным распределением магнитных моментов ядер по поверхности конуса с осью в направлении оси г (рис. 2). Этот конус как целое вращается вокруг оси z с частотой соо- Результирующая намагниченность в плоскости ху равна нулю.
Предыдущая << 1 .. 116 117 118 119 120 121 < 122 > 123 124 125 126 127 128 .. 133 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed