核磁共振技術及應用課件

核磁共振技術及其應用

TechniquesandApplicationontheNeclearMagneticResonanceSpectroscopy2012207529夏超2013.5.14核磁共振技術及其應用

TechniquesandApp核磁共振技術核磁共振是磁矩不為零的原子核，在外磁場作用下自旋能級發(fā)生塞曼分裂，共振吸收某一定頻率的射頻輻射的物理過程。核磁共振波譜學是光譜學的一個分支，其共振頻率在射頻波段，相應的躍遷是核自旋在核塞曼能級上的躍遷。核磁共振技術核磁共振是磁矩不為零的原子核，在外磁場作用下自旋核磁共振的分類固體核磁共振：不溶性的高分子材料、膜蛋白、剛性的金屬以及非金屬材料液體核磁共振：有機化合物，天然產物，生物大分子核磁共振成像：臨床診斷的成像、研究動植物形態(tài)的微成像、功能成像和分子成像核磁共振的分類固體核磁共振：不溶性的高分子材料、膜蛋白、剛性應用概述

核磁共振方法與技術作為分析物質的手段，由于其可深入物質內部而不破壞樣品，并具有迅速、準確、分辨率高等優(yōu)點而得以迅速發(fā)展和廣泛應用，已經(jīng)從物理學滲透到化學、生物、地質、醫(yī)療以及材料等學科，在科研和生產中發(fā)揮了巨大作用。應用概述核磁共振方法與技術作為分析物質的手段，由一些實際的應用分子結構的測定化學位移各向異性的研究金屬離子同位素的應用動力學核磁研究質子密度成像T1T2成像化學位移成像其它核的成像指定部位的高分辨成像元素的定量分析有機化合物的結構解析表面化學有機化合物中異構體的區(qū)分和確定大分子化學結構的分析生物膜和脂質的多形性研究脂質雙分子層的脂質分子動態(tài)結構生物膜蛋白質——脂質的互相作用壓力作用下血紅蛋白質結構的變化生物體中水的研究生命組織研究中的應用生物化學中的應用在表面活性劑方面的研究原油的定性鑒定和結構分析瀝青化學結構分析涂料分析農藥鑒定食品分析藥品鑒定一些實際的應用分子結構的測定生物膜和脂質的多形性研究NMR在生活方面的應用食品分析：Calucci等利用高分辨率和低分辨率固體NMR技術研究了小麥種子老化對小麥面粉品質的影響，發(fā)現(xiàn)小麥種子的老化會造成小麥面粉中淀粉的剛性區(qū)域在淀粉各組分中所占的比例減少Newman等通過固體NMR技術表明了自然成熟和乙烯催熟的奇異果中纖維素和多糖類物質的含量和結構并無明顯差異。Ratnayske等發(fā)現(xiàn)熟南瓜的細胞壁多糖成分與生南瓜相似NMR在生活方面的應用食品分析：NMR在植物代謝研究中的應用特定種類植物代謝物組學研究：Yang等通過對爵床科植物穿心蓮代謝物中4種主要的萜類化合物1H-NMR的定量檢測，得到結果與高效液相色譜檢測結果具有很好的相關性。不同基因型植物代謝組學表型研究：Ren等應用核磁共振（1H-NMR）和多變量分析技術，對野生型擬南芥和轉基因擬南芥進行代謝指紋分析。基于核磁共振數(shù)據(jù)的主成分分析結果表面對分類起主要貢獻作用的化合物被定性為一些具體的氨基酸，如蘇氨酸和丙氨酸。NMR在植物代謝研究中的應用特定種類植物代謝物組學研究：NMR在植物代謝研究中的應用生態(tài)型植物代謝組學研究：Kim等對中國卷心菜和韓國卷心菜提取物進行1H-NMR和主成分分析，結果表明對2種地區(qū)卷心菜代謝組分分類起主要貢獻作用的化合物被定性為4-氨基丁酸、甲酸、天冬酰氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、O-磷酸膽堿、乙酸苯酯、苯基丙氨酸、丁酸鹽、蔗糖、酪氨酸和纈氨酸，這些代謝物主要受到氣候和地質條件影響有所變化。受外界刺激后植物自身免疫應答：Canam等應用基于核磁共振代謝輪廓分析和PCA分析技術研究伊索比亞芥黃籽和褐籽的耐鹽性，發(fā)現(xiàn)黃籽代謝產物中色氨酸和甲酸含量增加，脯氨酸和蘇氨酸也有所變化，結果表明褐籽比黃籽有更好的耐鹽性NMR在植物代謝研究中的應用生態(tài)型植物代謝組學研究：NMR成象技術與臨床檢測

NMR成像技術以其無輻射損傷、無破壞性、無試劑侵入、能獲得全立體圖像等突出優(yōu)點很快就受到科學界的重視,技術發(fā)展非常迅速。其幾乎集各種醫(yī)學成像的優(yōu)勢于一身,很快就在臨床定位、診斷和治療監(jiān)視中發(fā)揮了重要作用。核磁共振在醫(yī)學上的應用NMR成象技術與臨床檢測核磁共振在醫(yī)學上的應用用核磁共振層析“拍攝”的腦截面圖象用核磁共振層析“拍攝”的腦截面圖象MRIisusedforimagingofallorgansinthebody.MRIisusedforimagingofallNMR在生命科學中的應用①利用一維、二維甚至三、四維譜進行蛋白質的三維結構以及蛋白質與其它分子相互作用的研究；②利用一維、二維譜，進行核酸的三維結構及其與其它分子相互作用的研究；③利用一維、二維譜研究生物膜的動態(tài)結構等。NMR在生命科學中的應用①利用一維、二維甚至三、四維譜進行

1985年Wüthrich通過他提出的“利用核磁共振技術測定溶液中生物大分子三維結構法”測定了蛋白酶抑制劑IIA(proteinaseinhibitorIIA,PDBID:1BUS,2BUS)的結構。1985年Wüthrich通過他提出的“NMR在生命科學中的應用蛋白質與配體相互作用的NMR研究由于結合態(tài)與游離態(tài)的配體分子中原子核自旋的核磁共振參數(shù)(化學位移、弛豫時間和擴散系數(shù)等)存在有較大差異,因此可通過NMR得到蛋白質結構變化的動力學信息,這對于藥物的設計和篩選優(yōu)化是非常有用的。而且NMR所研究的是在接近生理環(huán)境下的液態(tài)蛋白質的動力學性質,所得到的結果更具有說服力。NMR在生命科學中的應用蛋白質與配體相互作用的NMR研究NMR在生命科學中的應用NMR與生物分子的定量分析用NMR技術進行定量分析的最大優(yōu)點是:不需引進任何校正因子或繪制工作曲線,即可直接根據(jù)各共振峰的積分高度的比值求算該自旋核的數(shù)目。NMR在生命科學中的應用NMR與生物分子的定量分析NMR在生命科學中的應用NMR與代謝物的動態(tài)變化利用NMR可以在不做任何物理分離(無損傷性,不破壞樣品的結構和性質)和化合物定性分析的條件下,可在一定的溫度和緩沖范圍內進行生理條件或接近生理條件的實驗,表征和研究海量的代謝信息及其變化規(guī)律(代謝組學),從而得到豐富的生理、病理、藥理和毒理等生物學信息。NMR在生命科學中的應用NMR與代謝物的動態(tài)變化THEEND

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THANKS核磁共振技術及其應用

TechniquesandApplicationontheNeclearMagneticResonanceSpectroscopy2012207529夏超2013.5.14核磁共振技術及其應用

TechniquesandApp核磁共振技術核磁共振是磁矩不為零的原子核，在外磁場作用下自旋能級發(fā)生塞曼分裂，共振吸收某一定頻率的射頻輻射的物理過程。核磁共振波譜學是光譜學的一個分支，其共振頻率在射頻波段，相應的躍遷是核自旋在核塞曼能級上的躍遷。核磁共振技術核磁共振是磁矩不為零的原子核，在外磁場作用下自旋核磁共振的分類固體核磁共振：不溶性的高分子材料、膜蛋白、剛性的金屬以及非金屬材料液體核磁共振：有機化合物，天然產物，生物大分子核磁共振成像：臨床診斷的成像、研究動植物形態(tài)的微成像、功能成像和分子成像核磁共振的分類固體核磁共振：不溶性的高分子材料、膜蛋白、剛性應用概述

核磁共振方法與技術作為分析物質的手段，由于其可深入物質內部而不破壞樣品，并具有迅速、準確、分辨率高等優(yōu)點而得以迅速發(fā)展和廣泛應用，已經(jīng)從物理學滲透到化學、生物、地質、醫(yī)療以及材料等學科，在科研和生產中發(fā)揮了巨大作用。應用概述核磁共振方法與技術作為分析物質的手段，由一些實際的應用分子結構的測定化學位移各向異性的研究金屬離子同位素的應用動力學核磁研究質子密度成像T1T2成像化學位移成像其它核的成像指定部位的高分辨成像元素的定量分析有機化合物的結構解析表面化學有機化合物中異構體的區(qū)分和確定大分子化學結構的分析生物膜和脂質的多形性研究脂質雙分子層的脂質分子動態(tài)結構生物膜蛋白質——脂質的互相作用壓力作用下血紅蛋白質結構的變化生物體中水的研究生命組織研究中的應用生物化學中的應用在表面活性劑方面的研究原油的定性鑒定和結構分析瀝青化學結構分析涂料分析農藥鑒定食品分析藥品鑒定一些實際的應用分子結構的測定生物膜和脂質的多形性研究NMR在生活方面的應用食品分析：Calucci等利用高分辨率和低分辨率固體NMR技術研究了小麥種子老化對小麥面粉品質的影響，發(fā)現(xiàn)小麥種子的老化會造成小麥面粉中淀粉的剛性區(qū)域在淀粉各組分中所占的比例減少Newman等通過固體NMR技術表明了自然成熟和乙烯催熟的奇異果中纖維素和多糖類物質的含量和結構并無明顯差異。Ratnayske等發(fā)現(xiàn)熟南瓜的細胞壁多糖成分與生南瓜相似NMR在生活方面的應用食品分析：NMR在植物代謝研究中的應用特定種類植物代謝物組學研究：Yang等通過對爵床科植物穿心蓮代謝物中4種主要的萜類化合物1H-NMR的定量檢測，得到結果與高效液相色譜檢測結果具有很好的相關性。不同基因型植物代謝組學表型研究：Ren等應用核磁共振（1H-NMR）和多變量分析技術，對野生型擬南芥和轉基因擬南芥進行代謝指紋分析?；诤舜殴舱駭?shù)據(jù)的主成分分析結果表面對分類起主要貢獻作用的化合物被定性為一些具體的氨基酸，如蘇氨酸和丙氨酸。NMR在植物代謝研究中的應用特定種類植物代謝物組學研究：NMR在植物代謝研究中的應用生態(tài)型植物代謝組學研究：Kim等對中國卷心菜和韓國卷心菜提取物進行1H-NMR和主成分分析，結果表明對2種地區(qū)卷心菜代謝組分分類起主要貢獻作用的化合物被定性為4-氨基丁酸、甲酸、天冬酰氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、O-磷酸膽堿、乙酸苯酯、苯基丙氨酸、丁酸鹽、蔗糖、酪氨酸和纈氨酸，這些代謝物主要受到氣候和地質條件影響有所變化。受外界刺激后植物自身免疫應答：Canam等應用基于核磁共振代謝輪廓分析和PCA分析技術研究伊索比亞芥黃籽和褐籽的耐鹽性，發(fā)現(xiàn)黃籽代謝產物中色氨酸和甲酸含量增加，脯氨酸和蘇氨酸也有所變化，結果表明褐籽比黃籽有更好的耐鹽性NMR在植物代謝研究中的應用生態(tài)型植物代謝組學研究：NMR成象技術與臨床檢測

NMR成像技術以其無輻射損傷、無破壞性、無試劑侵入、能獲得全立體圖像等突出優(yōu)點很快就受到科學界的重視,技術發(fā)展非常迅速。其幾乎集各種醫(yī)學成像的優(yōu)勢于一身,很快就在臨床定位、診斷和治療監(jiān)視中發(fā)揮了重要作用。核磁共振在醫(yī)學上的應用NMR成象技術與臨床檢測核磁共振在醫(yī)學上的應用用核磁共振層析“拍攝”的腦截面圖象用核磁共振層析“拍攝”的腦截面圖象MRIisusedforimagingofallorgansinthebody.MRIisusedforimagingofallNMR在生命科學中的應用①利用一維、二維甚至三、四維譜進行蛋白質的三維結構以及蛋白質與其它分子相互作用的研究；②利用一維、二維譜，進行核酸的三維結構及其與其它分子相互作用的研究；③利用一維、二維譜研究生物膜的動態(tài)結構等。NMR在生命科學中的應用①利用一維、二維甚至三、四維譜進行

1985年Wüthrich通過他提出的“利用核磁共振技術測定溶液中生物大分子三維結構法”測定了蛋白酶抑制劑IIA(proteinaseinhibitorIIA,PDBID:1BUS,2BUS)的結構。1985年Wüthrich通過他提出的“NMR在生命科學中的應用蛋白質與配體相互作用的NMR研究由于結合態(tài)與游離態(tài)的配體分子中原子核自旋的核磁共振參數(shù)(化學位移、弛豫時間和擴散系數(shù)等)存在有較大差異,因此可通過NMR得到蛋白質結構變化的動力學信息,這對于藥物的設計和篩選優(yōu)化是非常有用的。而且NMR所研究的是在接近生理環(huán)境下的液態(tài)蛋白質的動力學性質,所得到的結果更具有說服力。NMR在生命科學中的應用蛋白質與配體相互作用的NMR研究NMR在生命科學中的應用NMR與生物分子的定量分析用NMR技術進行定量分析的最大優(yōu)點是:不需引進任何校正因子或繪制工作曲線,即可直接