生物大分子波谱学原理课件.ppt

生物大分子波谱学原理,吴 季 辉*,* 中国科学技术大学生命科学学院结构生物学开放实验室,第二章 核磁共振的理论描述,量子力学基础 密度算符 脉冲及其算符描述 核磁信号计算 多自旋体系的描述 相干 乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,在多数核磁实验中，可采用弱偶合假定，此时用乘积算符能更方便地描述核磁体系的动力学过程 强偶合条件下用乘积算符不方便 I的核自旋用乘积算符也不方便,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,自由进动,生物大分子波谱学原理 吴季辉,生物大分子波谱学原理 吴季辉,自由进动,生物大分子波谱学原理 吴季辉,自由进动,生物大分子波谱学原理 吴季辉,脉冲,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,密度算符计算实例 自旋回波,生物大分子波谱学原理 吴季辉,自旋回波实际上是180度脉冲，前后有同样的延迟时间，这里分3种情况讨论： a 单核体系 b 同核二核体系 c 异核二核体系,密度算符计算实例 自旋回波,生物大分子波谱学原理 吴季辉,密度算符计算实例 自旋回波,生物大分子波谱学原理 吴季辉,对于化学位移的贡献，Delay与相应核的180脉冲交换时要变号,t1,t2,t1,-t2,密度算符计算实例 自旋回波,生物大分子波谱学原理 吴季辉,密度算符计算实例 自旋回波,生物大分子波谱学原理 吴季辉,t1,t2,t3,t1,-t2,t3,对于J耦合的贡献，Delay与每个核的180脉冲交换时要变号,密度算符计算实例 INEPT脉冲序列,生物大分子波谱学原理 吴季辉,密度算符计算实例 INEPT脉冲序列,生物大分子波谱学原理 吴季辉,生物大分子波谱学原理 吴季辉,相位循环,生物大分子波谱学原理 吴季辉,梯度场脉冲(gradient pulse)在此起匀场破坏脉冲(homospoil pulse，HSP)的作用，使得所有横向磁化分量消除 此处H2与C没有J耦合 梯度场脉冲区分开H1与H2,密度算符计算实例 INEPT脉冲序列,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,这里可观测算符指密度算符中对可观测的核磁信号有贡献的成分，它与单量子相干项有关,生物大分子波谱学原理 吴季辉,单量子相干和可观测算符,矩阵C=AB Cij=AikBkj，对迹有贡献的项i=j 即Cii=AikBki，若B中只有Bmn非零， 则A中对迹有贡献的只有Anm,生物大分子波谱学原理 吴季辉,单量子相干和可观测算符,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,Ix2IxSz形成单线 但Ix 2IySz不形成单线，因为两者的相位不同,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,单量子相干和可观测算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,多量子相干,生物大分子波谱学原理 吴季辉,多量子相干,生物大分子波谱学原理 吴季辉,多量子相干,生物大分子波谱学原理 吴季辉,多量子相干,生物大分子波谱学原理 吴季辉,多量子相干,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,相干转移和多量子相干的产生,生物大分子波谱学原理 吴季辉,乘积算符,生物大分子波谱学原理 吴季辉,算符空间 算符空间的基算符 积算符空间中的演化公式 单量子相干和可观测算符 多量子相干 相干转移和多量子相干的产生 密度算符计算实例,密度算符计算实例 重聚INEPT脉冲序列,生物大分子波谱学原理 吴季辉,单独使用INEPT序列有个缺点：检测期S的信号为反相信号，反相信号能被观测到的前提是，IS间的J偶合在检测期必须存在，因此不能进行I核去偶 为此可以在INEPT序列后插入一个延迟，让S反相磁化转化为同相磁化，由于样品中不同S核的化学位移可以不同，在此延迟中进动的频率也不同，导致的相位变化不同，故中间插入180度形成另一个回波序列。,密度算符计算实例 重聚INEPT脉冲序列,生物大分子波谱学原理 吴季辉,密度算符计算实例 重聚IN