Nukleární magnetická rezonance
Homonukleární korelace TOCSY, NOESY
• obecně platí: vyšší pole znamená větší citlivost a rozlišení
• někdy je ale výhodné měřit při nižším magnetickém poli
• pro 2D experimenty by bylo výhodné provádět přípravnou,
vývojovou a akviziční periodu při vysokém externím poli a
směšovací periodu při nižším poli
• spin-lock – „uzamknutí“ spinů v definované orientaci,
odstranění vlyvu vysokého externího B0, precese spinů okolo
nižšího magnetického pole
• „uzamknutí“ spinů v ose, ze které je aplikováno přídavné RF
pole BSL
– kontinuální pole
– rychle po sobě následující 180° pulzy
Spin-lock
y
BSL
y
z
x
z
x
BSL
90°
• nedochází k vývoji chemického posunu, J-coupling se ale vyvíjí
(dochází k přenosu energie v J-interagujícím systému)
• nevýhoda kontinuálního pole – ozářená jen část spektra
• experimenty se spin-lockem se nazývají experimenty v rotující
souřadné soustavě
• precesní frekvence před spin-lockem:
• precesní frekvence při spin-locku:
Spin-lock
y
BSL
y
z
x
z
x
BSL
90°
ω0 = -γB0
ωSL = -γBSL
• výhody proti COSY – větší citlivost, signály vždy ve fázi
(nedochází k odečítávaní signálů), vhodné pro složité spinové
systémy a biomakromolekuly
• komplikace – je třeba správně nastavit „spin-lock“
• možná aplikace gradientů – první gradient před 90° pulzem
před začátkem SL, druhý symetricky na konci SL s opačnou fází
COSY
TOCSY
TOtal Correlation SpectroscopY (HOmonuclear HArtmann-HAhn experiment)
TOCSY (HOHAHA experiment)
H
C
H
C
H
C
H
C
H
C
t1
spin-lock
909090
t2
SSII BB 11 γγ =
TOCSY
• počas spin-locku se rozdíly v chemických posunech
minimalizují
• interakční konstanty však zůstávají stejné (protože
nejsou závislé na velikosti externího mag. pole)
• energetické hladiny jednotlivých spinů se přiblíží,
čímž může magnetizace volně přecházet z jednoho
spinu na druhý = spiny jsou vzájemně zkorelovány
TOCSY vs COSY
Nuclear Overhauser Effect SpectroscopY
NOESY
t1
9090901H
d2d1
t1 – vývojová perioda
d2 – směšovací čas
• COSY – krospíky v případě J-kaplingu
• NOESY – krospíky v případě NOE kontaktu
• Porovnání COSY vs. NOESY
COSY NOESY
Závislost NOE na korelačním čase
ωt
≈ 1 kDa
≈ 30 kDa
• pro středně velké molekuly (≈ 1 kDa) NOE ~ 0
• používá se ROE, ROESY spektra
• ROE – Overhauserův efekt v rotujíci souřadné soustavě
• hodnota ROE je pro velké a malé molekuly v absolutné hodnotě
menší ako velikost NOE
NOE
ROE
ROESY
Rotating-frame Overhauser SpectroscopY
• využití spin-locku
• používá se pro sledování NOE interakce u středně velkých
molekul
• ke cross-relaxaci dochází při uzamknutí spinů v rovině xy
• hodnota NOE je při ROESY vždy kladná