核磁共振技术及应用

MRI is used for imaging of all organs in the body.
NMR在生命科学中的应用
• ①利用一维、二维甚至三、四维谱进行 蛋白质的三维结构以及蛋白质与其它分 子相互作用的研究； • ②利用一维、二维谱，进行核酸的三维 结构及其与其它分子相互作用的研究； • ③利用一维、二维谱研究生物膜的动态 结构等。
核磁共振在医学上的应用
NMR成象技术与临床检测 NMR成像技术以其无辐射损伤、无 破坏性、无试剂侵入、能获得全立体图 像等突出优点很快就受到科学界的重视, 技术发展非常迅速。其几乎集各种医学 成像的优势于一身,很快就在临床定位、 诊断和治疗监视中发挥了重要作用。
用核磁共振层析“拍摄”的脑截面图象
NMR在植物代谢研究中的应用
生态型植物代谢组学研究： Kim 等对中国卷心菜和韩国卷心菜提取物进行1H-NMR 和主成 分分析，结果表明对 2 种地区卷心菜代谢组分分类起主要贡献 作用的化合物被定性为 4- 氨基丁酸、甲酸、天冬酰氨酸、亮氨 酸、异亮氨酸、O- 磷酸胆碱、乙酸苯酯、苯基丙氨酸、丁酸盐 、蔗糖、酪氨酸和缬氨酸，这些代谢物主要受到气候和地质条 件影响有所变化。 受外界刺激后植物自身免疫应答： Canam 等应用基于核磁共振代谢轮廓分析和 PCA 分析技术研究 伊索比亚芥黄籽和褐籽的耐盐性，发现黄籽代谢产物中色氨酸 和甲酸含量增加，脯氨酸和苏氨酸也有所变化，结果表明褐籽 比黄籽有更好的耐盐性
THE END
THANKS
• Ratnayske 等发现熟南瓜的细胞壁多糖成分与生种类植物代谢物组学研究： • Yang 等通过对爵床科植物穿心莲代谢物中 4 种主要 的萜类化合物1H-NMR 的定量检测，得到结果与高效 液相色谱检测结果具有很好的相关性。
• 不同基因型植物代谢组学表型研究： • Ren 等应用核磁共振（1H-NMR）和多变量分析技术， 对野生型拟南芥和转基因拟南芥进行代谢指纹分析。 基于核磁共振数据的主成分分析结果表面对分类起主 要贡献作用的化合物被定性为一些具体的氨基酸，如 苏氨酸和丙氨酸。
核磁共振技术及其应用
Techniques and Application on the Neclear Magnetic Resonance Spectroscopy
2012207529 夏超 2013.5.14
核磁共振技术
核磁共振是磁矩不为 零的原子核，在外磁 场作用下自旋能级发 生塞曼分裂，共振吸 收某一定频率的射频 辐射的物理过程。核 磁共振波谱学是光谱 学的一个分支，其共 振频率在射频波段， 相应的跃迁是核自旋 在核塞曼能级上的跃 迁。
核磁共振的分类
• 固体核磁共振：不溶性的高分子材料、 膜蛋白、刚性的金属以及非金属材料 • 液体核磁共振：有机化合物，天然产物， 生物大分子
• 核磁共振成像：临床诊断的成像、研究 动植物形态的微成像、功能成像和分子 成像
应用概述
• 核磁共振方法与技术作为分析 物质的手段 ，由于其可深入物质 内部而不破坏样品 ，并具有迅速、 准确、分辨率高等优点而得以迅速 发展和广泛应用 ，已经从物理学 渗透到化学、生物、地质、医疗以 及材料等学科 ，在科研和生产中 发挥了巨大作用 。
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1985年Wü thrich通过他提出的“利用核磁共 振技术测定溶液中生物大分子三维结构法” 测定 了蛋白酶抑制剂IIA (proteinase inhibitor IIA, PDB ID: 1BUS, 2BUS) 的结构。
NMR在生命科学中的应用
• 蛋白质与配体相互作用的NMR研究 由于结合态与游离态的配体分子中 原子核自旋的核磁共振参数(化学位移、 弛豫时间和扩散系数等)存在有较大差异, 因此可通过NMR得到蛋白质结构变化的 动力学信息,这对于药物的设计和筛选优 化是非常有用的。而且NMR所研究的是 在接近生理环境下的液态蛋白质的动力 学性质,所得到的结果更具有说服力。
NMR在生活方面的应用
• 食品分析：
• Calucci 等利用高分辨率和低分辨率固体NMR 技术研究 了小麦种子老化对小麦面粉品质的影响，发现小麦种子的 老化会造成小麦面粉中淀粉的刚性区域在淀粉各组分中所 占的比例减少 • Newman 等通过固体NMR 技术表明了自然成熟和乙烯催 熟的奇异果中纤维素和多糖类物质的含量和结构并无明显 差异。
NMR在生命科学中的应用
• NMR与生物分子的定量分析 用NMR技术进行定量分析的最大优点 是:不需引进任何校正因子或绘制工作曲 线,即可直接根据各共振峰的积分高度的 比值求算该自旋核的数目。
NMR在生命科学中的应用
• NMR与代谢物的动态变化 利用NMR可以在不做任何物理分离(无 损伤性,不破坏样品的结构和性质)和化合物 定性分析的条件下,可在一定的温度和缓冲 范围内进行生理条件或接近生理条件的实验, 表征和研究海量的代谢信息及其变化规律 (代谢组学),从而得到丰富的生理、病理、药 理和毒理等生物学信息。
一些实际的应用
• • • • • • • • • • • • • • 分子结构的测定 化学位移各向异性的研究 金属离子同位素的应用 动力学核磁研究 质子密度成像 T1T2成像 化学位移成像 其它核的成像 指定部位的高分辨成像 元素的定量分析 有机化合物的结构解析 表面化学 有机化合物中异构体的区分和确定 大分子化学结构的分析 • • • • • • • • • • • • • • 生物膜和脂质的多形性研究 脂质双分子层的脂质分子动态结构 生物膜蛋白质——脂质的互相作用 压力作用下血红蛋白质结构的变化 生物体中水的研究 生命组织研究中的应用 生物化学中的应用 在表面活性剂方面的研究 原油的定性鉴定和结构分析 沥青化学结构分析 涂料分析 农药鉴定 食品分析 药品鉴定