核磁共振技術發展史概述
1946年 E. M. Purcell和 F. Bloch發現核磁共振(NMR)現象
1965年前后 脈沖傅里葉變換NMR技術興起
1971年 J. Jeener提出二維NMR 方法
80年代中 K. Wuthrich發展了運用同核二維核磁共振方法進行蛋白質NMR譜圖的序列識別方法
80年代末 遺傳工程技術迅速發展,13C 和15N同位素標記,樣品大量制備,A. Bax等人提出異核二維核磁共振方法
90年代初 三維和四維異核核磁共振方法迅速發展,750MHz (1993年) 和800 MHz (1995年)高場核磁共振波譜儀問世
現在 900MHz核磁共振波譜儀已大量使用,并已可確定分子量大于3.6 KDa的蛋白質溶液三維結構
按照核磁共振所研究的樣品體系,我們可以將核磁共振技術分為溶液高分辨核磁共振、固體核磁共振及核磁共振成像:溶液高分辨核磁共振: 以溶液樣品為研究對象,主要用于研究生物分子、藥物分子和化學分子體系中的相關問題。
固體核磁共振: 以固體樣品為研究對象,在材料研究以及高分子聚合物的分析中是不可缺少的研究手段。
核磁共振成像技術: 可用以獲得人和動物體中各種器官以及骨骼的斷面圖像,現今已發展成為醫學上重要的診斷工具。
三類核磁共振基于同一物理原理,但是實驗技術各不相同,對實驗樣品制備也有各不相同的要求。
在溶液高分辨核磁共振研究中,八十年代以來,由于遺傳工程和基因工程技術的迅速發展,使得蛋白質分子得以在體外大量表達,解決了蛋白質大分子樣品的制備問題,促使溶液高分辨核磁共振實驗方法朝多維核磁共振方向發展。因而,目前已可用來確定分子量大到4萬的蛋白質分子的溶液三維空間結構。為我們在接近生理條件下,在溶液三維結構的基礎上研究蛋白質結構與功能的關系提供了重要的研究手段。
NMR方法的研究特點
在運用核磁共振方法分析物質時,物質分子中的原子核尤如一個精細的探針,允許核磁共振方法在分子、原子水平上探測物質,使我們得以深入了解物質的微觀特性變化。
-NMR是在分子、原子水平上檢測物質特性。
-原子核作為NMR的一個精細的探針探測物質的微觀特性變化。
-NMR研究不損傷蛋白質樣品。
-NMR可以檢測包括化學反應,構象變化等動力學過程。