рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Экспериментальные методы расшифровки сложных структур

Экспериментальные методы расшифровки сложных структур - раздел Биология, Эксперимент-основа естествознания Экспериментальные Методы Расшифровки Сложных Структур. Для Идентификац...

Экспериментальные методы расшифровки сложных структур.

Для идентификации и анализа сложных структур, в частности для анализа сложных молекул, необходимо управлять химическими процессами и затем определять состав и структуру продуктов реакций. Предложенные физиками эффективные методы экспериментальных исследований макрообъектов на молекулярном уровне - ядерный магнитный резонанс, оптическая спектроскопия, масс-спектроскопия, рентгеноструктурный анализ, нейтронография и т.п позволяют исследовать состав и структуру необычайно сложных молекул, что способствует изучению, например, химической природы жизненно важных биологических процессов.

Метод ядерного магнитного резонанса ЯМР основан на анализе взаимодействия магнитного момента атомных ядер с внешним магнитным полем. Это один из важнейших методов в разных отраслях естествознания, в особенности, в химии химии синтеза, химии полимеров, биохимии, медицинской химии и т.п. С помощью метода ЯМР можно определить, например, химическое окружение атомов водорода даже в таких сложных молекулах, как сегменты ДНК. Прогресс и развитии спектроскопии ЯМР зависит от возможности создания сильного магнитного поля, которое можно получить с помощью компактных сверхпроводящих магнитов.

Созданный в 1973 г. томограф, основанный на ЯМР, позволяет наблюдать картину распределения химических отклонений и Концентрации ядер таких крупных объектов, как тело человека, что весьма важно при диагностике ряда заболеваний, в том числе и злокачественных опухолей.

Оптическая спектроскопия позволяет анализировать спектр излучения вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях твердом, жидком, газообразном. Спектральный анализ - физический метод качественного и количественного определения состава вещества по его оптическому спектру излучения. В качественном спектральном анализе полученный спектр интерпретируют с помощью таблиц и атласов спектров элементов и индивидуальных соединений. Содержание исследуемого вещества при количественном спектральном анализе определяют по относительной или абсолютной интенсивности линий или полос спектра.

С применением лазерного источника излучения и персонального компьютера возможности оптического спектрометра значительно расширяются такой спектрометр способен обнаружить отдельную молекулу или даже атом любого вещества. С помощью метода индуцированной лазерной флуоресценции можно регистрировать загрязнение воздуха на расстоянии около двух километров. В масс-спектроскопии исследуемое вещество вначале превращается в газовую фазу, затем газ конденсируется и ионы ускоряются до заданной кинетической энергии электрическим полем.

Масса частиц может быть определена двумя способами измерением радиуса кривизны траектории иона и измерением времени пролета им заданного расстояния. Масс-спектрометры отличаются высокой чувствительностью и могут обнаружить, например, три атома изотопа 14С среди 1016 атомов 14С. Такое содержание изотопа 14С соответствует, согласно радиоизотопному методу определения возраста пород, возрасту в 70000 лет. Масс-спектрометрия широко применяется для анализа элементов, определения изотопного состава и строения молекулы в таких областях, как производство интегральных схем, металлургия, ядерная, нефтяная, фармацевтическая и атомная промышленность.

Комбинированные приборы - хроматомасс-спектрометры позволяют обнаружить в питьевой воде галогеноуглеводороды и нитрозамины, а также определить небольшие концентрации одного из самых ядовитых веществ - изомеров диоксина.

Сочетание газового хроматографа с масс-спектрометром - лучший аналитический прибор для работы со сложными смесями, позволяющий решать разнообразные задачи химии, биологии, геохимии, экологии, криминалистики и других наук. Однако вплоть до недавнего времени применение такого прибора ограничивалось лишь легко испаряемыми веществами. С разработкой способов десорбции ионов из твердых образцов путем бомбардировки их ионами, фотонами или нейтральными частицами границы применения масс-спектроскопии значительно расширились.

Существенно увеличились предельные молекулярные массы соединений, исследуемых методом масс-спектроскопии. Например, плазменная десорбция с применением бомбардировки продуктами деления радиоактивного калифорния-252 позволила получить ионы с молекулярной массой 23000 и произвести их масс-спектральный анализ. С помощью полевой и лазерной десорбции можно получить масс-спектральные характеристики фрагментов ДНК. Для идентификации неизвестного вещества методом масс-спектроскопии достаточно всего 10-10 г соединения.

В плазме крови масс-спектрометр регистрирует активное вещество марихуаны в концентрации 0,1 мг на килограмм массы тела. Современные электрохимические методы в сочетании с высокочувствительной аппаратурой открывают новые возможности исследования структуры и функций живой клетки с помощью электродов, площадь которых составляет всего лишь несколько микрометров, можно регистрировать процессы, происходящие внутри клетки. Для определения строения молекул необходимо знать пространственное расположение атомов.

Зная молекулярную структуру, легче понять физические и химические свойства соединения, механизмы химических реакций и идентифицировать новые соединения. Один из наиболее распространенных методов исследования молекулярных структур - рентгеноструктурный анализ, основанный на явлении дифракции, позволяет изучать все те соединения, которые удается получить в кристаллическом состоянии. Современные компьютеры расшифровывают рентгенограмму довольно сложной молекулярной структуры.

Рентгеноструктурный анализ способствовал получению феромонов насекомых, применяемых для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве, и изучению гормонов роста, необходимых для увеличения производства пищи и биомассы. Рентгеноструктурный анализ дополняет нейтронография, основанная на дифракции нейтронов. Для нейтронографии необходимы потоки нейтронов, которые получаются в ядерных реакторах, что несколько ограничивает применение данного метода.

Отличительная особенность нейтронографии - высокая точность определения расстояния между атомами. Нейтронография успешно применяется при определении структур сверхпроводников, рибосомы и других сложных молекулярных образований, а также расположения протонов, участвующих в образовании водородных связей, определяющих строение белков. 4.3

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Эксперимент-основа естествознания

Именно об эксперименте, как основе естественнонаучного знания, мне хотелось бы рассказать в своей работе. Очевидно, что многие великие открытия стали возможными только благодаря… Вот почему, на мой взгляд, знания об основных принципах данного метода научного познания так важны и необходимы.

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Экспериментальные методы расшифровки сложных структур

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:

Значение наблюдения в системе эмпирического познания и его связь с экспериментом
Значение наблюдения в системе эмпирического познания и его связь с экспериментом. Наблюдение лежит в основе всех других эмпирических методов познания, являясь наиболее элементарным из них. И измере

Сущность измерения - необходимого метода при проведении экспериментов
Сущность измерения - необходимого метода при проведении экспериментов. Измерением называют процесс представления свойств реальных объектов в виде числовой величины. В самом общем виде величи

Особенности периода начала Нового времени и его связь с экспериментальным познанием
Особенности периода начала Нового времени и его связь с экспериментальным познанием. С XVII века начинается Новое время. Философия Возрождения подготовила новый тип философствования, отверга

Роль экспериментального познания в механике Г. Галилея и начало критики аристотелевской физики
Роль экспериментального познания в механике Г. Галилея и начало критики аристотелевской физики. Если началом периода торжества нового, экспериментального подхода в естествознании принято считать ге

Антиперипатетический характер экспериментальных физических концепций Нового времени
Антиперипатетический характер экспериментальных физических концепций Нового времени. Галилей, подготовив почву для фундамента динамики, определил программу дальнейших исследований, но еще в общих ч

Особенности картезианской физики и место в ней эксперимента
Особенности картезианской физики и место в ней эксперимента. Весьма значительная роль в развитии естествознания и физики в частности XVII века принадлежит Р.Декарту, высказавшему закон сохранения к

Специфика современных экспериментальных и теоретических исследований
Специфика современных экспериментальных и теоретических исследований. На протяжении всех этапов эксперимента естествоиспытатель руководствуется в той или иной форме теоретическими знаниями.

Современные методы и технические средства эксперимента
Современные методы и технические средства эксперимента. Экспериментальные методы и технические средства современных естественно-научных исследований достигли высокой степени совершенства. Многие те

Лазерная техника
Лазерная техника. Для экспериментальных исследований многих физических, химических и биологических процессов весьма важны три направления развития лазерной техники разработка лазеров с перестраивае

Важнейшие достижения современного естествознания в практической области
Важнейшие достижения современного естествознания в практической области. Несмотря на отставание экспериментальных исследований от теоретических, в естествознании второй половины XX столетия благода

Новая ядерная установка
Новая ядерная установка. Одна из основных проблем атомной энергетики связана с нахождением таких условий протекания ядерных процессов, при которых можно было бы уменьшить количество ядерных отходов

Успехи генной инженерии
Успехи генной инженерии. В высших организмах, в том числе и в организме человека, доля нуклеотидов в цепи ДНК, которые действительно кодируют последовательность аминокислот в белках, составляет тол

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги