NMR(核磁気共鳴)について

質問

NMR(核磁気共鳴)についてなんですが、なぜこれにより結晶状ではなくより生理的条件に近い水溶液状の構造情報が得られるのでしょうか。

回答No.5

LT224

NMRに関して誤解されてしまっては困るので訂正させてもらいます。
もしも解答の趣旨と合わないのでしたら削除してください。

まず、NMR(核磁気共鳴)とは
一般に言うNuclear Magnetic Resonanceのことでいいのですよね？
狭義のNMRだの広義のNMRだのと言う人もいますので、確認です。
(URL参照)

NMRは原子核の核スピンをプローブとして電子状態を知る事が出来ます。
で、与えるエネルギーは温度にして1Kにも満たない、非常に低いエネルギーです。

> 具体化すれば、ある種の分子ないし原子が、ある種の周波数の電磁波によって、整列する現象
むしろ歳差運動します。

> 吸収した電磁波を放出する現象が生じます。
基本としては電子系が熱浴となるために外部に出てくる事はありません。
あくまで核スピンの作る誘導起電力を見るのであって、吸収した電磁波ではありません。

> この電磁波を観測することによって、その分布を調べる手法が核磁気共鳴法と呼ばれる手法なのです。
このような手法は少なくとも一般に言われる核磁気共鳴方ではありません。

> まあ、理論的には・・電子のスピンと電子の軌道間の励起・放出に関するものですので・・・量子力学を参考にしてみてください。
理論的には原子核の核スピンのエネルギー遷移を見ています。

ラマン散乱や赤外分光法と勘違いなさっている？
私が今までに読んだNMRの啓蒙書にもこれほどに大胆な説明をしたかたはいません。
NMRでいちいち分子自体が動くような電磁波を与えていたらMRIを取ったとら人間は死んじゃいますよ。
(Nuclear) Magnetic Resonance Imaging　略してMRI

あまり言うと私も啓蒙書になっちゃいますので
Principles of Magnetic Resonance (Springer Series in Solid-State Sciences)
有機化学のための高分解能NMRテクニック (単行本)
などを参考にしてください。

で、NMRを専門で扱う人間としてはANo2.さんの回答がまさにその通りだと思います。

参考URL：

http://atom11.phys.ocha.ac.jp/wwatch/others/comment_02.html

お礼

わかりました。
ありがとうございます。

回答No.4

noname#160321

＃３です、もう少し、追加しておきましょう。
＃３の続き、↓
http://www.toray-research.co.jp/bio/New_Folder/pdf/pdf_a002.pdf
もっと詳しい説明、↓
http://www.iu.a.u-tokyo.ac.jp/lectures/proteome_informatics/051114.pdf
＃２のお答えにも臭わせてありますが、蛋白質(酵素)は実際には生体膜上に固定されていることも多いので、水溶液が最高というわけではないのです。

お礼

どうもありがとうございました。
参考になりました。

回答No.3

noname#160321

専門家の解説をお読み下さい。↓
http://www.jst.go.jp/kisoken/crest/report/heisei14/pdf/pdf07/07_1/002.pdf
これも皆ＦＴｎｍｒの二次元解析が可能になったおかげです。ありがたや、ありがたや。^o^

回答No.2

101325

タンパク質の構造に関する話ですよね。

現在、タンパク質の構造決定に広く使われている実験方法には、X線回折法とNMR法があります（ほかに中性子回折法や電子顕微鏡法による研究も行われています）。
　このふたつの実験法のうち、X線回折法では、まずタンパク質の結晶をつくります。そして構造決定の実験は、この結晶試料について行います。そのためX線回折法により得られるタンパク質の構造は、結晶化したタンパク質の構造になります。
　それに対して、NMR法で測定する試料は、単離/精製したタンパク質を水に溶かして調整したものです。そのためNMR法により得られるタンパク質の構造は、水溶液中のタンパク質の構造になります。

ですから、このふたつの実験法を比べると、NMR法のほうが「より生理的条件に近い水溶液状の構造情報が得られる」ということができますけど、あくまでも、X線回折法とNMR法を比べたときのお話です。

なぜNMR法によりタンパク質の構造情報が得られるのか？という疑問については、一言で答えると、『NMR法で水素原子間の距離を測ることができるから』です。もう少し詳しい解説は、参考URLにある技術情報と参考文献をご覧ください（参考URLはNMR装置を設計/製造している会社の技術情報です）。

なお、一部の回答者がでたらめな説明をしているようですので、ご注意ください。

参考URL：

http://www.jeol.co.jp/technical/ai/nm/eca/eca-01.htm

お礼

ありがとうございました。

回答No.1

A-Tanaka

こんばんは。

結晶状に関しては、「分光解析によって得られることはご承知のことと思います」という過程で話を進めます。
MNRの基本は、ある特定の分子の励起及び共鳴振動から得られる周波数を下に解析を行う手法であることという前提があります。

具体化すれば、ある種の分子ないし原子が、ある種の周波数の電磁波によって、整列する現象。これを、核磁気共鳴と呼ぶのですが、この状態から元の状態に戻る時に、吸収した電磁波を放出する現象が生じます。

この電磁波を観測することによって、その分布を調べる手法が核磁気共鳴法と呼ばれる手法なのです。

つまり、結晶状であるとすれば、結晶構造から分かるように分子や原子の分布は、一定の励起（これを固体結晶励起や定点振動と呼びます）状態において安定しています。つまり、外部から励起振動を加えても、非常に安定した状態であるため、観測が難しいのが、結晶状物質であると言えるのです

それに対して、水溶液状の構造状態は分子間の結合がある程度緩んだ状態になります。そこに、ある原子もしくは分子の励起振動数の電磁波を与えることによって、その原子もしくは分子に吸収させ、その励起を終了する時に生じる電磁波を放出させることによって、構造情報を得る仕組みであるというのが原理的な説明なのです。

まあ、理論的には・・電子のスピンと電子の軌道間の励起・放出に関するものですので・・・量子力学を参考にしてみてください。

なお、一部の啓蒙書では間違った説明をしているようですので、ご注意ください。

お礼

ありがとうございます。