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    EPR解析物質結構

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    瀏覽:- 發布日期:2018-10-17 16:54:20【

    [文章導讀] 電子順磁共振(EPR)是一口研究順磁性物質結構,動力學以及空間分布的譜學方法。這類物質(具有至少一個未成對電子)通常具有化學活性...

    EPR

    對物質結構的認知,是我們探索認識未知世界的第一步。在宏觀上,我們通過視覺等,就能對事物的形貌有很好的認識,我們可以清晰地辨認出那是一棵樹還是一本書。然而,到了微觀世界,我們就必須借助各種工具的幫助才能做到。當我們應用顯微鏡時,我們可了解到細胞層次的結構,但當達到分子水平,很多手段都已失效。目前,研究分子水平物質結構的主要方法有X晶體衍射,核磁共振、冷凍電鏡、電子順磁共振等。其中,電子順磁共振在研究順磁性物質周邊結構具有得天獨厚的優勢。

    電子順磁共振(EPR)是一口研究順磁性物質結構,動力學以及空間分布的譜學方法。這類物質(具有至少一個未成對電子)通常具有化學活性,包括在不同生化領域中主要以催化劑形式存在的過渡金屬離子和有機化學反應或者電子傳遞過程中的自由基中間體。在天然環境下,過渡金屬的催化通常通過金屬蛋白酶實現,而自由基中間體在光合作用,呼吸作用的電子傳遞過程中起到了關鍵作用。對于順磁性缺陷,往往會影響這些物質的光學電學性質,以之為探針,往往可以研究物質固態相變以及固態動力學等。對于穩定的自由基,如氮氧自由基,可以作為自旋標簽結合到復雜的生物與化學合成材料中,研究這些本沒有順磁性的物質的相關信息,如現在發展很成熟的定點自旋標記生物蛋白技術,用以研究蛋白質的結構與動力學。

    我們可根據EPR譜圖判斷金屬中心的價態,因為金屬化合物化學價與其順磁性質密切相關,如三價鐵有順磁性,而二價鐵沒有順磁信號。接著,我們可判斷出金屬化合物周圍的配位環境。這在合成化學,材料化學,金屬酶領域等都有廣泛應用。

    在研究雙金屬核復合物[Ni2(L)(MeCN)2]3+中,通過連續波EPR譜圖和Q波段ENDOR譜的結合,獲取了它的配位信息,直旋離域信息,反饋出它的具體結構,確認其為八面體結構,與鎳相連的4個氮的超精細常數得解出,與鎳之間的距離也得到確認。

    ESR除了能夠解析出如金屬化合物的金屬中心之類的局部微觀結構,在生物體系中,還能給出分子層面的三維空間結構。這里,往往會用到自旋標記技術。在蛋白質大分子結構解祈的過程中.也有其用武之地。通過逐點突變定點標記自由基,可獲取一系列連續波EPR譜圖,從譜線分析可獲取其二維結構,再通過DEER等手段,加以長程約束,最終可以獲取完整的蛋白質結構。T4溶解酶128135位點氨基酸的α螺旋結構和CRBP 5963位點的b折疊結構可通過EPR譜圖信息解析出來。

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