जैव-आणविक एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी

चुंबकीय क्षेत्र में नाभिकीय स्पिन के अनुनाद का उपयोग करके विलयन में बायोमोलेक्यूल्स की संरचना और, विशिष्ट रूप से, गतिशीलता का निर्धारण करना।

Definition

जैव-आणविक एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी नाभिक के चुंबकीय अनुनाद से जैविक अणुओं की संरचना और गतिशीलता का निर्धारण है, मुख्य रूप से विलयन में मापे गए रासायनिक बदलावों और स्पिन युग्मनों के माध्यम से।

Scope

यह विषय बायोमोलेक्यूल्स पर लागू परमाणु चुंबकीय अनुनाद को शामिल करता है: परमाणु स्पिन अनुनाद का भौतिक आधार, रासायनिक बदलाव और थ्रू-स्पेस और थ्रू-बॉन्ड युग्मन जो संरचना की जानकारी देते हैं, और बहुआयामी प्रयोग जो संकेतों को असाइन करते हैं और दूरी की बाधाएं उत्पन्न करते हैं। यह एनएमआर की अपनी मूल विलयन अवस्था में अणुओं का अध्ययन करने और समय-सीमा में गति को मापने की विशिष्ट क्षमता पर जोर देता है, जो विवर्तन विधियों का पूरक है।

Core questions

• एनएमआर नाभिक के किस भौतिक गुण का पता लगाता है?
• रासायनिक बदलाव और युग्मन आणविक संरचना को कैसे एन्कोड करते हैं?
• भीड़भाड़ वाले स्पेक्ट्रा को कई आयामों में कैसे हल और असाइन किया जाता है?
• एनएमआर आणविक गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए विशेष रूप से शक्तिशाली क्यों है?

Key theories

रासायनिक बदलाव और युग्मन से संरचना

एक चुंबकीय क्षेत्र में नाभिक अपने रासायनिक वातावरण द्वारा स्थानांतरित आवृत्तियों पर अनुनाद करते हैं और आसन्न नाभिक से जुड़े होते हैं, इसलिए रासायनिक बदलाव, स्केलर युग्मन, और थ्रू-स्पेस (NOE) प्रभाव एक साथ त्रि-आयामी संरचना को बाधित करते हैं।

समय-सीमा में गतिशीलता

क्योंकि एनएमआर अवलोकन समय-सीमा की एक विस्तृत श्रृंखला में गति के प्रति संवेदनशील होते हैं, विश्राम और विनिमय माप आंतरिक गतिशीलता को सीधे रिपोर्ट करते हैं, एक ऐसी क्षमता जो संरचनात्मक विधियों में काफी अद्वितीय है।

Mechanisms

स्पिन वाले नाभिक, एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में रखे जाने पर, अनुनाद आवृत्तियों पर रेडियोफ्रीक्वेंसी ऊर्जा को अवशोषित और पुनः उत्सर्जित करते हैं जो उनके स्थानीय इलेक्ट्रॉनिक वातावरण पर निर्भर करती हैं, जिससे रासायनिक बदलाव होता है। बॉन्ड के माध्यम से स्केलर युग्मन और स्पेस के माध्यम से परमाणु ओवरहाउसर प्रभाव कनेक्टिविटी और कम दूरी को एन्कोड करते हैं, और संकेतों को कई आवृत्ति आयामों में फैलाना एक मैक्रोमोलेक्यूल के कई अतिव्यापी अनुनादों को हल और असाइन करता है। असाइन की गई दूरी और कोण की बाधाएं सुसंगत संरचनाओं के एक समूह को परिभाषित करती हैं, जबकि विश्राम और विनिमय प्रयोग यह निर्धारित करते हैं कि अणु कैसे चलता है, यह सब मूल स्थितियों के करीब विलयन में नमूनों पर होता है।

Clinical relevance

एनएमआर दवा बंधन, आंतरिक रूप से अव्यवस्थित प्रोटीन, और रोग और जैविक विकास के लिए प्रासंगिक संरूपणात्मक गतिशीलता की विशेषता बताता है, नैदानिक मार्गदर्शन के बजाय शैक्षिक और पद्धतिगत संदर्भ प्रदान करता है।

History

फूरियर-ट्रांसफॉर्म और बहुआयामी एनएमआर का अर्नस्ट का विकास और विलयन में प्रोटीन संरचनाओं को असाइन करने और निर्धारित करने के लिए वुथ्रिच की विधियाँ, दोनों को नोबेल पुरस्कारों से मान्यता मिली, ने एनएमआर को क्रिस्टलोग्राफी के पूरक बायोमोलेक्यूल्स के लिए एक संरचनात्मक और गतिशील उपकरण में बदल दिया।

Key figures

• Kurt Wüthrich
• Richard Ernst
• Ad Bax

Seminal works

• cavanagh2007
• vanholde2006

Frequently asked questions

क्रिस्टलोग्राफी की तुलना में एनएमआर को क्या खास बनाता है?

एनएमआर मूल स्थितियों के करीब विलयन में अणुओं का अध्ययन करता है और कई समय-सीमा में उनकी आंतरिक गतियों को सीधे माप सकता है, जो क्रिस्टलोग्राफी, जो एक क्रिस्टल की काफी स्थिर तस्वीर देती है, आम तौर पर नहीं कर सकती है।

एनएमआर प्रयोग बहुआयामी क्यों होते हैं?

एक मैक्रोमोलेक्यूल में इतने सारे अतिव्यापी संकेत होते हैं कि व्यक्तिगत नाभिकों को हल और असाइन करने के लिए उन्हें दो या अधिक आवृत्ति आयामों में फैलाना आवश्यक है।