顺磁小课堂55期 | 室温连续波EPR实验是否能反映8–25Å范围内两个氮氧自由基基团间的距离？

顺磁小课堂（第55期）

作为波谱学的重要分支，电子自旋的直接表征工具，电子顺磁共振波谱学具有不可替代的重要作用。部分初学者常面临基本原理不清、谱图解析困难、仪器操作不熟练等问题。

为帮助大家更好地运用电子顺磁共振波谱技术，国仪量子携手清华大学磁共振实验室推出“顺磁小课堂”栏目，一一解答大家在学习、实验中遇到的问题。

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01

判断题：室温连续波EPR实验是否能反映8–25Å范围内两个氮氧自由基基团间的距离？

A. 是

B. 否

答：A

临近区域内，两个自由基基团间的磁偶极相互作用与自旋间距离的三次方成反比。8–25Å范围内，静态偶极相互作用导致的EPR线宽变宽可通过连续波EPR实验直接观察；距离25Å以上时，偶极相互作用引起的线宽变宽已经非常微弱，不能通过连续波EPR实验直接观察，需要借助脉冲EPR等相关实验进行研究。

02

图形题：旋转相关时间（tc）指特定分子旋转通过1弧度所需时间。磁共振谱图中，波谱线宽受观察目标的旋转相关时间影响。下图为氮氧自由基的旋转相关时间的连续波EPR拟合谱图，使用的旋转相关时间分别为0.01ns、1ns、10ns，对应的拟合谱图顺序是什么？

答：c (0.01 ns), a (1 ns),  b (10 ns)

在最简化的拟合中，氮氧自由基的一次微分谱的中间峰峰宽ΔHpp与旋转相关时间成正比。

03

多选题：有机或生物大分子中的自由基，例如下图中标记了蛋白分子的氮氧自由基，其旋转相关时间由哪些成分组成？

A. 生物分子的整体旋转相关时间 

B. 分子主链快速扰动的相关时间 

C. 侧链内部运动的相关时间

答：ABC

氮氧自由基的连续波EPR谱图可以反映自由基在0.1ns-100ns尺度内的旋转相关时间。氮氧自由基标记生物分子后展现出的旋转相关时间，由上述时间尺度内的大分子整体旋转相关时间、分子主链快速扰动的相关时间、侧链内部运动的相关时间共同影响。

04

多选题：基于生物大分子（蛋白或核酸）氮氧自由基位点特异性标记的连续波EPR实验能够应用于生物大分子的哪些研究？

A. 蛋白-蛋白或蛋白-配体的相互作用 

B. 酶与底物的结合常数 

C. 蛋白质的局部折叠与去折叠 

D. 生物大分子结构μs–ms时间尺度的构象交换

答：ABCD

氮氧自由基的连续波EPR谱图可以反映自由基在0.1ns-100ns时间尺度内的旋转相关时间，进而为氮氧自由基位点特异性标记的生物大分子在上述时间尺度内的结构与构象变化、以及分子间的相互作用提供信息。

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供稿：

清华大学 杨海军 李勇  李文郁

国仪量子 石致富 陈阳 范莹莹 

南开大学 苏循成 杨茵

审核：杨海军