рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Образование
/
Ультрафиолетовая и видимая спектральная область

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Ультрафиолетовая и видимая спектральная область

Ультрафиолетовая и видимая спектральная область - раздел Образование, Лекция 10. Абсорбционная спектроскопия Ультрафиолетовая (Уф) И Видимая Спектральная Область Соответствует Энергетиче...

Ультрафиолетовая (УФ) и видимая спектральная область соответствует энергетическим переходам порядка 100-1000 кДж∙моль^-1 между основным состоянием и первым возбужденным состоянием (S_o и S₁, соответственно) в небольших молекулах. Энергии таких переходов гораздо больше тепловой энергии при комнатной температуре окружающей среды (2.5 кДж∙моль^-1 при 300 K). Каждый электронный уровень, в свою очередь, состоит из энергетических подуровней, возникающих вследствие вращательных и колебательных переходов самой молекулы (Рис. З1.2). Для небольших молекул разность между колебательными уровнями составляет величину порядка 40 кДж∙моль^-1, что также больше тепловой энергии окружающей среды. Поэтому, как следует из статистической квантовой механики, можно считать, что все молекулы будут обладать колебательными уровнями с наименьшей энергией в основном электронном состоянии.

Рис. З1.2. Диаграмма потенциальной энергии низшего (S_o) и первого возбужденного (S₁) электронных состояний молекулы. r, v, и e - соответственно вращательные, колебательные и электронные переходы

Разность между энергетическими состояниями, соответствующими вращению молекул, составляет менее 5 кДж∙моль^-1, поэтому многие из этих уровней оказываются заселенными при температуре окружающей среды.

Электронные переходы наподобие тех, что изображены на рис. З1.2, становятся возможны, когда на молекулу падает свет подходящей длины волны. Если бы не существовало вращательных и колебательных уровней энергии, спектр поглощения был бы представлен четкими линиями для каждого перехода в молекуле (Рис. З1.3а). В реальности возможны переходы между низшим уровнем S_o и различными колебательными и вращательными уровнями в S₁, в результате чего в спектре поглощения возникает набор близко-стоящих линий, чья интенсивность (поглощение) зависит от вероятности перехода (Рис. 31.3б). На практике, линии не только очень близки друг к другу, но каждая еще и уширена в силу ряда причин, например, из-за гетерогенности локального молекулярного окружения или взаимодействия с растворителем, в результате чего мы наблюдаем лишь плавную огибающую набора спектральных линий (Рис. З1.3в).

Рис. З1.3. Спектр поглощения молекулы с одним типом электронного перехода: а) теоретический, при очень низкой температуре; б) теоретический при комнатной температуре; в) реально наблюдаемый

Для большинства задач спектры поглощения в УФ- и видимой области рассматриваются как полосы отдельных электронных состояний, а форма линии не принимается во внимание. Однако уширение линии и ее форма содержат информацию о колебательных и вращательных состояниях, поэтому существует подход к изучению динамики молекул через анализ поведения их спектров поглощения как функции температуры.

Биологические макромолекулы в основном исследуются в водных растворах. При длине волн менее 170 нм вода сама поглощает настолько сильно, что даже слой микронной толщины будет совершенно непрозрачен, поэтому измерения ограничены областью длин волн выше этого значения.

Электронные полосы макромолекул также претерпевают изменения в результате взаимодействия с полярными молекулами воды. Эти взаимодействия зависят от расстояний между молекулами и их ориентации. А поскольку макромолекулы в растворе обычно неупорядочены, то для отдельных молекул они будут различны, что приводит к еще большему уширению линии поглощения.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Лекция 10. Абсорбционная спектроскопия

Измерение инфракрасных спектров биологических молекул сильно затруднено... КРАТКОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ Колебания молекул Относительные положения атомов в молекулах постоянно...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Ультрафиолетовая и видимая спектральная область

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Лекция 10. Абсорбционная спектроскопия
ВВЕДЕНИЕ В БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ Белки и нуклеиновые кислоты имеют характерные полосы поглощения в УФ-области. Биологические макромолекулы

Спектрофотометры для измерений в УФ- и видимой области
Рис. З1.4 Оптический путь в однолучевом спектрофотометре. Лампа накаливания для ви

Абсорбционная спектроскопия белков в УФ-области
С первых лет существования молекулярной биологии поглощение ультрафиолетового излучения белками использовалось для изучения конформации полипептидной цепи. Спектр поглощения белков

Спектры поглощения белков в видимой области
Наличие в белках простетических групп (хромофоров) с сильным поглощением в УФ и видимой области значительно облегчает их спектральные исследования. Зачастую хромофоры сами являются частью активного

Спектры поглощения нуклеиновых кислот
Электронные переходы в сахарных остатках и фосфатных группах нуклеотидов лежат в дальней ультрафиолетовой области (до 200 нм), тогда как ароматические основания поглощают в ближней ультрафиолетовой

АБСОРБЦИОННАЯ спектроскопия в Инфракрасной области
Инфракрасная спектроскопия сегодня с успехом используется в изучении молекулярных механизмов белковой активности, предоставляя информацию о молекулярных взаимодействиях. Так инфракрасный дифференци

Спектрометры инфракрасного диапазона
Абсорбционная спектроскопия используется для изучения биологических макромолекул во всем диапазоне спектра электромагнитного излучения. Инфракрасное излучение занимает обширный диапазон волн длиной

Дисперсионные спектрометры ближнего инфракрасного диапазона
Методологии измерений, связанные с каждым из трех ИК-диапазонов, сильно различаются. Измерения в ближней ИК-области осуществляются с помощью спектрофотометров, похожих по уст

Спектрометры среднего и дальнего инфракрасного диапазона с фурье-преобразованием
Принцип работы современного инфракрасного спектрометра показан на рисунке 57.1. Его ключевым элементом служит интерферометр Майкельсона. Свет с широкой полосой длин волн попадает на интерферометр М

Колебания молекул
При выяснении пространственной структуры молекул необходимо знать длины химических связей и углы между ними. Для большего числа молекул численные значения этих величин известны из рентгеновских диф

Колебательные моды многоатомных молекул
Только нормальные моды молекулы способны к взаимодействию с электромагнитным излучением, приводящим к ИК-поглощению. В случае биологических макромолекул, большинство нормальных мод сильно локализов

Методы повышения разрешения
Aнализ вторичной структуры белков с помощью ИК-спектров далеко не однозначен, поскольку полосы в областях амид-I и амид-III довольно широки и не разрешаются на отдельные компоненты,

Полосы амид-I, амид-II, амид-III
Область амид-I (1600-1700 см-1) пептидной группы наиболее часто используется для исследования вторичной структуры белков. Из-за сильного поглощения легкой воды в области 1640-1650 см

Сравнение вторичной структуры белков с помощью ИК-, КД-спектров и рентгеновских кристаллографических данных.
Перечисленные в этой Лекции методы повышения разрешения инфракрасных спектров белков и полипептидов часто приводят к неоднозначным результатам. В этой связи был разработан принципиально другой подх

ИК-спектроскопия ДНК
Поскольку колебания в нуклеиновых кислотах возникают в разных частях макромолекулы, их полосы поглощения можно обнаружить в нескольких спектральных диапазонах. Основные колебания на

Инфракрасная дифференциальная спектроскопия
ИК-спектры крайне чувствительны к небольшим смещениям координат отдельного атома. К примеру, изменение длины водородной связи всего лишь на 0,002 Å приводит к сдвигу частоты в

Круговой дихроизм, эллиптичность и дисперсия оптического вращения
Поглощение света с определенной поляризацией p веществом выражается через коэффициент экстинкции ep:

Спектрометры кругового дихроизма
Сигнал КД представляет собой разность поглощения лево- и право-циркулярно поляризованного света, которая является величиной порядка 10-3 для обычных образцов, поэтому для его точного изм

Вторичные структуры
Спектры КД a-белков, b-белков, a+b-белков, a/b-белков и неупорядоченных полипептидов показаны на рис. З5.5. Молярная эллиптичность выражена в единицах на децимоль аминокислотного остатка.

Базовые спектры белков
Если бы в первом приближении в спектре КД белка можно было пренебречь сопряжением между различными вторичными структурами в нем, то спектр можно было бы рассматривать как простую су

Мембранные белки
Были предложены различные методы интерпретации КД-спектров мембранных белков в терминах вторичных структур, основанные как на эмпирических, так и на теоретических подходах. Исследов

Белок-нуклеиновые взаимодействия
КД-спектры белок-нуклеиновых комплексов при длинах волн выше 250 нм обусловлены вкладом компонентов вторичных структур нуклеиновых кислот, что позволяет исследовать, к примеру, небольшие изменения