Кенжебаева Сəуле Сағындыққызы биотехнологиядағЫ Қазіргі əдістер

46
бөлшектер үлестерінің қашан қосылғаны өлшенеді, ал прецессия 
жиіліктерінің тазалығымен жүреді. Біртекті емес қосымша электрлік 
жиіліктер тазалығының прецессиясы бірдей емес жиілікті электрлік 
өрістің көмегімен болады, көршілес кішкентай бөлшектермен жасала-
ды.
1.4-кестеде кейбір атом ядросының Ларморовтық жиілігі келтірілген.
1.4-кесте
Кейбір атом ядросының Ларморовтық жиілігі 
Ядро
0,5 теслада Лармо-
ров жиілігі, МГц
1 теслада Лармо-
ров жиілігі, МГц
7,05 теслада 
Ларморов жиілігі, 
МГц
1
Н (Сутегі)
21,29
42,58
300,18
2
D (Дейтерий)
3,27
6,53
46,08
13
С (Көміртегі)
5,36
10,71
75,51
23
Na (Натрий)
5,63
11,26
79,40
39
K (Калий)
1,00
1,99
Протондарды резонанс үшін жиілігі қысқа толқынды диапазонда 
(толқын ұзындығы шамамен 7 м) болады.
К. Вюртрих 1992 ж. Цюрих институты молекулалық биология жəне 
биофизика институтының журналындағы «Science» атты мақаласында 
ақуыздардың үш өлшемді кеңдік құрылымын зерттеуде ядролық 
магниттік резонанс (ЯМР) əдістерінің қолданылуы нəтижелерінің 
көмегімен жақсы суреттеп көрсетті. ЯМР əдісі 1946 жылы ашылды. 
Тек 1952 ж. Нобель сыйлығына ие болды, aл белоктардың зерттеуінде 
қолданылуы тек 1992 ж. іске асты. 
К. Вюртрих ЯМР əдісімен бар болғаны 63 амин қышқылының 
қалдықтарынан тұратын (1.13-сурет) кішкене белоктарды зерттеді. Бұл 
нəтижелер жаңалық болып есептелді, яғни полипептидтер ерітіндіде 
зерттелген болатын. ЯMP-мен өңдеу нəтижелері осыларды көрсетті, 
тəжірибе шарттарында төрт амин қышқыл – екі валин, триптофан 
жəне лейцин – химиялық қасиеттерімен толық сəйкестікте болғанда 
гидрофобты кластер түзеді («бір шок»).
Демек, ЯМР əдісінің арқасында белоктарды зерттеу олардың 
кристалдарының қатысынсыз мүмкін болды. Дегенмен несеп көмегімен 
(7 М ерітінді) зерттелетін полипептидті «жаза» алудың сəті түсті 

47
(денатурациялау), бірақ онда болатын гидрофобты кластер нативті 
күйінде, яғни өзінің табиғи түрінде қалды. Бұл белоктардың кеңдік 
құрылымын зерттеу аймағында жəне олардың функцияларының 
сəйкестігін анықтауда жетістіктерге жетті. 
1.13-сурет. ЯМР əдісімен бірінші 
зерттелген полипептид 
(G53 – глицин, ортадта – 
триптофан жақ тізбектердің қос 
қабат сақинасы, L60 – леицин) 
(И.Э. Лалаянц, 2002)
1.14-сурет. Шаперон белогы. Оның 
ішкі аймағы протеинге қажетті 
кеңістік құрылымды береді 
(И.Э. Лалаянц, 2002)
Протеиндерге сəйкес ЯМР əдісінің мүмкіншіліктері кеңейді. 
Қазір осы əдістермен талдауға клеткада маңызды рөл атқаратын 
күрделі шаперон белоктарды жəне жаңадан синтезделетін протеиндер 
молекулаларының дұрыс орналасуына мүмкіндік береді (1.14-сурет).
ЯМР құбылысы ашылған кезде бастап зертханалық жағдайларда 
молекулалық талдауда осы əдіс молекулалар мен атомдардың дəл 
орналасқан орнын, əртүрлі қосылыстардағы молекулалық құрылым-
дарды анықтауға қолданыла бастады. 
Толығымен айтқанда, молекулалық құрылымдарды зерттеу əдістері 
көп. Бірақ олардың ішінен тек қана екеуі: рентгендік кристаллогра-
фия жəне ЯМР аймағының рұқсатымен бөлек атомдарды ажырату 
қолданылады. 

48
Рентген кристаллографиясы – өте тартымды əдістеме, оның 
бұзу қабілетінің тəртібі 2А-ға тең. Бірақ белоктардың құрылымын 
кристаллографиялық əдістермен анықтау үшін үлкен белоктық 
кристалл қажет, белоктар өздерінің ішінде басқару шарбақтарын 
құрады, осының əсерінен молекулалардың құрылымданбаған не-
месе жұмылдырылған аймақтарын тəжірибе түрінде де сынды-
ра алмайды. ЯМР-ді қолдануда мынадай мəселе көрінбейді. ЯМР 
зерттеуінде ерітінділер өткізіліп жатқанда жəне талдауға өте аз уақыт 
шығындалады. Сондықтан ЯМР қозғалмалы, сондай-ақ доменді 
құрылым белоктарды ажыратуға көмектеседі.
ЯМР əдісінің көп жағдайы рентгенқұрылымдық талдау əдісімен 
толықтырылады, кристалдардан, сондай-ақ ерітінділерден үштік 
құрылымы туралы ақпарат алады. ЯМР-дің мақсаты – белоктарды 
ерітінділерде зерттеу, яғни қоршаған ортадағы тірі клеткаларға тəн.
ЯМР-дің ерекшелігі – құрылымданбауға қабілеттілігін көрсету жəне 
өте ұтқыр молекула бөлімдері. ЯМР тазалығы ядроның тұрпаттарына 
байланысты, ол үшін ядро магниттік резонанс жəне магнит өрісінің 
сыймдылығы бақыланады, яғни ядроны айналған электрондар 
бөлшектері магниттік өріспен экрандалады. Ал экрандану деңгейі 
көрші ядролармен өтеді, ядроаралық қашықтықпен кейде тазалық бо-
йынша резонанс қозғалысы бақыланады (тəуелсіз атом резонансының 
тазалығына байланысты), бұл химиялық қозғалыс деп аталады. Əртүрлі 
химиялық топтар, мысалы, НО, НС, HN жəне т.б. əртүрлі химиялық 
қозғалысқа ие жəне ЯМР олар үшін əртүрлі тазалықпен байқалып жа-
тады. Құрылымды элементтердің үлкен сандарының мағынасы үшін 
мəлімделген кестелер бар. Сондықтан ядролық магниттік резонанстың 
спектрлік сызықтарының ені аз, ал резонанстың сіңіру жиілігі 
дəлдік дəрежесімен өлшенген, ЯМР əдісі химиялық қозғалыстарды 
анықтағанда жоғары дəлдікке ие.
Бір өлшемді ЯМР спектрлері молекуладағы барлық сутегі 
атомдарының химиялық қозғалыстарында ақпараттар сақталады, бірақ 
дара химиялық қозғалыстар анықталғанда жеткіліксіз болып қалады. 
Мəселе екі өлшемді қолданумен шешілуде, қайсысының молекулала-
рында сутегі атомдарының салыстырмалы жайы туралы ақпараттарды 
алуға болады. Толық құрылым əрекеттестіктерінің жүйелі есебі жолы-
мен екі өлшемді спектрлерде есептеледі. 
Белоктардың құрылымын анықтағанда, əдетте, протондардың 
ЯМР спектрі қолданылады (Н
1
сутегі ядролары). Бұл көбінесе келесі 

49
мақсаттарға байланысты бөлінеді: көптеген ақуыздардың ядроларын-
дағы Н
1
сутегі, нуклеин қышқылдарының жəне полисахаридтардың, 
сонымен қатар Н
1
сутегінің ЯМР атомдары детектирлейді. 
ЯМР əдісінің жоғары рұқсат ету мүмкіншілігі əртүрлі химиялық 
ортадағы ядроның бір түрі берілген қосымша тұрақты өрісте əр 
бөліктегі жоғары жиілікті энергияны жұтады. ЯМР спектрлері əдетте 
тар, жақсы рұқсат етілген сызықтардан (дабылдар), əртүрлі химиялық 
ортада сəйкес келетін магниттік ядролардан тұрады. Спектрлердің жа-
зылу барысында дабылдардың күшейе түсуінің (аудандары) магниттік 
ядролардағы шамалас саны əрбір топталуда алдын ала калибрлеусіз 
ЯМР спектрі бойынша сандық талдау өткізуге мүмкіндік туғызып 
отыр.

жүктеу/скачать 5,04 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: