clase 16 espectroscopias

85
Técnicas Espectroscópicas La espectroscopia estudia la interacción entre la radiación y la materia. Un espectro es una representación gráfica de la distribución de intensidades de la radiación electromagnética emitida o absorbida por la materia, en función de la longitud de onda de dicha radiación.

Upload: vudieu

Post on 10-Jan-2017

229 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Clase 16 Espectroscopias

Técnicas Espectroscópicas

•La espectroscopia estudia la interacción entre la radiación y la materia.

• Un espectro es una representación gráfica de la distribución de intensidades de la radiación electromagnética emitida o absorbida por la materia, en función de la longitud de onda de dicha radiación.

Page 2: Clase 16 Espectroscopias

Es una radiación electromagnética Consta de un campo eléctrico y un campo

magnético los cuales oscilan en fase de manera perpendicular uno al otro y perpendicular a la dirección de propagación

Se la clasifica de acuerdo a la frequencia de su onda

Exibe propiedades tanto de onda como de partícula

2

Que es la Luz?

Page 3: Clase 16 Espectroscopias

¿Cómo interactúa la luz con la materia?

• La radiación EM transporta energía y momento los cuales pueden ser transferidos a la materia con la que interactúa

• La energía que posee una molécula en un momento dado es la suma de varias contribuciones:

E = Eelectrónica + Evibracional + E rotacional + Etranslacional

Eelectrónica = energy transitions of electrons (UV-vis)

Evibracional = atomical vibrations about the mean center of chemical bonds (IR)

E rotacional = tumbling motion of molecule (microwave)

Etranslacional = displacement of molecules due to normal thermal motions of matter

Page 4: Clase 16 Espectroscopias

E=ch/λ E=hν

Page 5: Clase 16 Espectroscopias
Page 6: Clase 16 Espectroscopias

Espectroscopía UV-VIS

Page 7: Clase 16 Espectroscopias
Page 8: Clase 16 Espectroscopias
Page 9: Clase 16 Espectroscopias
Page 10: Clase 16 Espectroscopias

GENERALIDADES:

basada en la medición de transiciones vibracionales entre el estado basal y el primer estado vibracional

∆E = E2- E1 = hυ

ESPECTROSCOPÍA DE ABSORCIÓN EN EL INFRARROJO

son activas aquellas vibraciones que ocurren con cambio en el momento dipolar de la molécula

la región del espectro de infrarrojo comúnmente utilizada es la comprendida entre 1000-4000 cm-1

la unidad utilizada comúnmente es el número de onda (cm-1), la cual es proporcional a la frecuencia.

Page 11: Clase 16 Espectroscopias

Interaction of IR radiation with matter

11

Assymmetric stretching Symmetric stretching

Twisting Wagging

Scissoring Rotation

-CH2vibrations

Page 12: Clase 16 Espectroscopias

las vibraciones características de átomos unidos covalentemente son: “stretching” y “bending”

la frecuencia de vibración varía de manera inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa reducida de los átomos que vibran por una constante de fuerza

donde 1/µ = 1/MA + 1/MB

el número de modos normales puede calcularse como

3N-6

Page 13: Clase 16 Espectroscopias

ESPECTROSCOPÍA DE IR APLICADA AL ESTUDIO DE PROTEÍNAS

* el espectro de IR de proteínas presenta un número de bandas características denominadas Amida que son debidas a la vibración de los átomos involucrados en el enlace peptídico

* la más utilizada para el estudio de la estructura de proteínas es la Amida I (C=O stretching)

Espectro de absorción al infrarrojo de B-FABP

Wavenumber (cm-1)

145015001550160016501700

Abso

rban

ce

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

t(0)t(3 hs)Amida I (')

Amida II (y cadenas laterales)

Amida II'

Page 14: Clase 16 Espectroscopias

El problema del solventecondiciones fisiológicas: solución acuosaagua tiene una fuerte banda de absorción en el infrarrojo que coincide

con la banda Amida I

en H2O: films muy finos, para no saturar el detector (problemas para sustraer el buffer)

en D2O: la banda del solvente se corre a menor frecuencia. La Amida I´ se corre pocos cm-1, y la Amida II´lo hace unos 100 cm-1, superponiéndose con el DOH

Otros inconvenientes:vapor atmosféricocontraiones u otros contaminantes que absorban en el infrarrojo, distorsionando

los espectros (trifluoroacético)

Page 15: Clase 16 Espectroscopias

de acuerdo a los distintos arreglos de puente hidrógeno (distintas estructuras secundarias) aparecerán bandas en distintas posiciones dentro de la Amida I

Asignación de bandas (cm-1) Conformación

en solución

de H2O en solución de

D2O hélice alfa 1653 1650 cadena beta antiparalela

1632 1632

1690 1675 cadena beta paralela

1630 1632

1645 1648 desordenadas 1656 1643

ν (cm-1)1600161016201630164016501660167016801690

Abs

orba

nce

B-FABP

ν (cm-1)

16001610162016301640165016601670168016901700A

bso

rba

nci

a

BSA α-lactalbumina

ν (cm-1)

16001610162016301640165016601670168016901700

Abs

orba

nce

Page 16: Clase 16 Espectroscopias

* el proceso de deconvolución aumenta la resolución, me muestra como separadas dos bandas que antes aparecían juntas* ventajas: no modifica el área original de las bandas* desventajas: amplifica el ruido, problemas con el vapor atmosférico

* las distintas bandas componentes de la Amida I aparecen superpuestas, es necesario aumentar la resolución para poder resolverlas como bandas separadas:

Autodeconvolución:el espectro observado sería la convolución de dos funciones, la del espectro real

(E(υ)) por un factor (G(υ)) debido a distorsión, filtro, función forma de línea)M(υ) = G(υ) * E(υ)

Deconvolución del espectro de FABP: aplicando un factor k=2, bandas que originalmente son de 20 cm-1

aparecen con un ancho de 10 cm-1

* el área de las distintas bandas corresponde de manera bastante directa al porcentaje de las distintas estructuras secundarias presentes en la proteína

Page 17: Clase 16 Espectroscopias

Análisis cuantitativo del espectro de proteínas:

Autodeconvolución, derivación y espectros diferencia

número y posición de las bandas que componen el espectro de la proteína

Espectro artificial: variando la proporción de los distintos componentes hasta lograr el mejor ajuste al espectro original

Derivación:Desventajas: * rápida degradación de la relación señal/ruido a medida que aumenta el orden de derivación* No mantiene el área de las bandas componentes.

Espectros Diferencia:* Utilizado principalmente para remover el solvente* Muy útil para estudiar cambios sutiles en la estructura de la proteína

Page 18: Clase 16 Espectroscopias

Cambios conformacionales (estructura secundaria y terciaria) por efecto de:- fuerza iónica del medio- interacción con membrana- interacción con ligando- distintas condiciones desnaturalizantes (pH, urea, temperatura, etc)

ν (cm-1)

1500155016001650170017501800

Abs

orba

nce

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

α-lactalbumina pH 7α-lactalbumina pH 2

ν (cm-1)

160016201640166016801700

Abs

orba

nce

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

B-FABP (alta fuerza iónica)B-FABP (baja fuerza iónica)

Efecto de la fuerza iónica del medio sobre el espectro de L-

BABP (pérdida de ligando)

Efecto del pH sobre el espectro de α-lactalbumina

Page 19: Clase 16 Espectroscopias

Espectro de absorción al infrarrojo de B-FABP

Wavenumber (cm-1)

145015001550160016501700

Abso

rban

ce

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

t(0)t(3 hs)Amida I (')

Amida II (y cadenas laterales)

Amida II'

Cambios en la cinética de deuteracióndebida a distintos factores (interacción con membranas, interacción con ligandos, condiciones desnaturalizantes) implican cambios en la estructura terciaria de la proteína.

Efecto de la interacción con membranas sobre la velocidad de intercambio de protones amida

(pérdida de la estructura terciaria)

Amida I: se corre unos pocos cm-1.Amida II: se corre unos 100 cm-1. Está muy afectada por la banda de DOH (1400-1500 cm-1). Se superpone con cadenas laterales de aspártico y glutámico.

Los protones amida del enlace peptídico pueden intercambiarse con protones del solvente (deuterones en D2O).

Si estos protones están formando puentes hidrógeno, sólo intercambiarán en la fracción de tiempo en que estos estén disociados.

La péridda de estructura terciaria aumenta la velocidad con la que estos se intercambian.

Intercambio isotópico: frecuencia de vibración depende de la masa de los átomos que vibran

Page 20: Clase 16 Espectroscopias

Cambios en la Amida I por Deuteración

ν (cm-1)

16001610162016301640165016601670168016901700

Abso

rban

ce

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

ν (cm-1)16001610162016301640165016601670168016901700

5 min15 min30 min60 min90 min180 min300 min360 min

Tiempo (min)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100011001200130014001500

dife

renc

ia a

162

0 cm

-1

0

1

2

3

4

5

B-FABP B-FABP + POPG

Métodos para determinar la velocidad de deuteración• miden corrimiento de la amida I.• miden la relación banda Amida I/AmidaII.

Espectro de absorción al infrarrojo de B-FABP

Wavenumber (cm-1)

145015001550160016501700

Abso

rban

ce

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

t(0)t(3 hs)Amida I (')

Amida II (y cadenas laterales)

Amida II'

Page 21: Clase 16 Espectroscopias

ESPECTROSCOPÍA DE IR APLICADA AL ESTUDIO DE LÍPIDOS

* Un espectro de lípidos puede separarse:- bandas debidas a los grupos polares

o 1700-1750 cm-1: C=O stretching (es la más intensa)o 1170 cm-1: C-O stretching (se puede acoplar con C-C stretching)o 1250 y 1085 cm-1: P=O stretchingo 900-800 cm-1: P-O stretchingo además, dependiendo si el lípido es una colina, una etanolamina, etc, aparecerán distintas bandas.

- bandas debidas a las cadenas hidrocarbonadas:o 2920 y 2850 cm-1: CH2 stretching (banda muy sensible a la relación trans-gauche)o 2956 y 2870 cm-1: CH3 stretching (sensible a esta relación)o 3010 cm-1 =C- stretch: (insaturados)o 1530-1350 cm-1: bending metilos y metilenos: el número y la posicion de las bandas depende de la conformacióno 1380-1190 cm-1: brinda información del largo de la cadena hidrocarbonada. En fosfolípidos se superpone con la banda del grupo fosfato (1220 cm-1)

Page 22: Clase 16 Espectroscopias

El espectro del H2O se superpone con algunas bandas del lípido, pero todas las regiones se hacen accesibles comparando los espectros en H2O con los espectros en D2O. El D2O no afecta las posiciones de las bandas del lípido (no hay deuteración)

La utilización de lípidos completa o parcialmente deuterados permite el estudio de mezclas de lípidos (las bandas aparecerán a distintas posiciones debido a diferencias en la masa reducida)

Estudios de transiciones de fases: los cambios observados en la figura 2 son debidos a un aumento de conformaciones gauche

Fig 2Fig 1

Page 23: Clase 16 Espectroscopias

How can light be manipulated?

By using polarisers the light can be reduced to propogate in planes and controlled states

23

Polariser

Light source

Target

Page 24: Clase 16 Espectroscopias

Polarisers commonly used in sun glasses

24

s-polarised

p-polarised

Page 25: Clase 16 Espectroscopias

ReflectionFresnel equations: Tells us the amount of reflected and refracted light

25

0 0/r ir E E=

[ ] [ ]0 0/ cos( ) cos( ) / cos( ) cos( )r i i i t t i i t tr E E n n n nθ θ θ θ⊥ = = − +

[ ] [ ]|| 0 0/ cos( ) cos( ) / cos( ) cos( )r i i t t i i t t ir E E n n n nθ θ θ θ= = − +

S-polarised:

P-polarised:

2R r=

reflexion coefficient

Reflectance

S-polarised: electric field of the light perpendicular to the plane of the diagram

P-polarised: electric field of incident light is polarised in the plane of the diagram

Page 26: Clase 16 Espectroscopias

0 20 40 60 800.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

RsRe

flect

ivity

Angle of incident light / degree

Rp

θB = 53.57o

• Reflectividad calculada por las ecuaciones de Fresnel

Interfase Aire-vidrio Interfase Aire-agua

Page 27: Clase 16 Espectroscopias

27

Positive point charge near a surface:pulls the free electrons toward the surface

Net result is a small buildup of negativecharge at the surface of the metal

The electric field is perpendicular to thesurface at all points, and ends right atthe excess charges at the surface.

Note that can not be any electric field withinthe interior of a conductor!

Outside of the surface, the electric fieldproduced by this redistribution of charges isidentical to what would be produced bya single negative charge equal in magnitudeand located a distance “R” beneath the surface of the metal. This fictitious charge is calledthe “image” charge.

El efecto ”imagen”

Page 28: Clase 16 Espectroscopias

28

Right at the interface, the electric field parallel to the surface is zero everywhere! The image dipole cancels the “real” dipole

Dipole parallel to the surface plane

Real dipole

Image dipole

µimage

µ0

El efecto ”imagen”

Page 29: Clase 16 Espectroscopias

29

Dipole perpendicular to the surface plane

µeffective=2µ0

µ0

µimagen

Image dipole is oriented in the same direction as the original dipole Total effective dipole moment is twice what would otherwise be expected – the presence of the metal enhances the molecular dipole

Dipolo Real

Dipolo imágen

El efecto ”imagen”

Page 30: Clase 16 Espectroscopias

30

Sólo los modos vibracionales que poseen un dipolo de transicion perpendicular a la superficie puede ser observado sobre superficies metálicas

• Esto no se aplica a moleculas adsorbidas a materiales aislantes o semiconductores• Solo se aplica a moleculas adsorbidas directamente a la interfase

Regla de Seleccion superficial

Page 31: Clase 16 Espectroscopias

Reflectividad del haz de luz IR (2900cm-1) en la interfase sólido-aire

0 20 40 60 800.0

0.5

1.0

1.5

2.0

0 20 40 60 800.00000.00050.00100.00150.00200.00250.00300.0035

<E(z

=0)>

2 /<E

0>2

Angle of incident light / degree

S-

p-

φ = 80ointerfase Air-oro

Angle / degree

<E(x

y)>2 /<

E 0>2 p (xy)

0 20 40 60 80

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

s-p(xy)-

p-

<E(z

=0)>

2 /<E

0>2

Angle of incident light / degree

Si-air interface φ = 60o

p(z)-

Material φmax / degree <E(z=0)>2/<E0>2

Au 80.4 1.83Pt 73.0 1.56Ge 59.4 0.69Si 60.2 0.61

ZnSe 58.5 0.48

Page 32: Clase 16 Espectroscopias

Reflectividad del haz de luz en la interfase agua-aire

0 20 40 60 80

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

s-p(xy)-

p-<E

(z=0

)>2 /<

E 0>2

Angle of incident light / degree

Air-water interface

p(z)-

Page 33: Clase 16 Espectroscopias

Modulación de la intensidad a lafrecuencia ωi introducido por elinterferómetro:

Modulación de la polarización a ωminducido por el modulador fotoelástico.

PM-IRRAS(Espectroscopia de absorción-reflexión infrarroja con modulación de la polarización)

))(()())((

00

02

spsp

sp

RRJRRRRJ

CS−Φ++

−Φ=

)0(

)0()(

SSS

S d −=∆

)2cos()()])(([ 002 tIRRJCI misp ωω−Φ= −−

)()])(()[( 000 ispsp IRRJRRCI ω−Φ++= ++

Page 34: Clase 16 Espectroscopias

-0.004

0.000

0.004

0.008

0.012

5mN/m15mN/m35mN/m

∆S/S O -0.02

0.00

0.02

0.04

5mN/m15mN/m35mN/m

νsCO1743

νasPO-21253

νsPO-21084

δCH21460

PE-PEG1000

-0.010

-0.005

0.000

0.005

0.010

0.015

5mN/m15mN/m30mN/m

Número de Onda (cm-1)

10001200140016001800

-0.004

0.000

0.004

0.008

0.012

0.016

5mN/m15mN/m32 mN/m

PE-PEG 5000

PE-PEG350

dpPE

νsC-O-C1095

1273

νasPO-21280

1280

νasC-O-C1126

νasPO-2

1273

1273

νasPO-21265

νb(NH3+)1540

νas(COC) + rs(CH2)

νas(COC) νs(COC)

ν(CC) − νas(COC)

1100 1000

Monocapas de PE-PEGs:análisis por PM-IRRAS

Page 35: Clase 16 Espectroscopias

Resonancia Magnética Nuclear

De Mayor a ……

LES HOUCHES, France, 1000 MHz, 23.5 T

Page 36: Clase 16 Espectroscopias

Pacific Northwest National Laboratory, Washington 800 MHz, 18,8 T

Pacific Northwest National Laboratory, Washington 800 MHz, 18,8 T

Yokohama Research Institute900 MHz, 18,8 T

Page 37: Clase 16 Espectroscopias

…… a menor!

Page 38: Clase 16 Espectroscopias

I Nucleídos

0 12C 16O

½ 1H 13C 15N 19F 29Si 31P

1 2H 14N3/2

11B 23Na 35Cl 37Cl5/2

17O 27Al

3 10B

Núcleos con momentos cuadrupolar

Átomos plausibles de ser estudiados por RMN

Page 39: Clase 16 Espectroscopias

ω0 = frecuencia de Larmorµ = vector de magnetización nuclear

I= Momento angular

Page 40: Clase 16 Espectroscopias

Cuantización Espacial

I = ½ , 2 estados Posibles I = 2, 5 Estados Posibles

Números cuánticos de Spin I

Números de Estados Posibles 2I + 1

I = (I (I + 1) (h/2π))1/2

Page 41: Clase 16 Espectroscopias

Todo núcleo atómico poseeun momento angularintrínseco I y un momentomagnético asociado μ Laimagen clásica de unnúcleo es de una esferacargada rotando sobre uneje. Ambos momentos sonmagnitudes vectoriales

Page 42: Clase 16 Espectroscopias
Page 43: Clase 16 Espectroscopias
Page 44: Clase 16 Espectroscopias

Magnetización Nuclear

µ = γ . I E = - µ . H E = - µz . Hz

z

H µµz

Elemento

γ (107T-1s-1) ν (MHz)9,4 T

Abun. (%)

1H 26,75 400 99,9852H 4,11 61,4 0,01513C 6,73 100,6 1,10814N 1,93 28,9 99,6315N -2,71 40,5 0,3717O -3,63 54,3 0,03719F 25,18 376,5 10029Si -5,32 79,6 4,731P 10,84 162,1 100

MomentoMagnético

RazónMgtogrica

MomentoAngular

Page 45: Clase 16 Espectroscopias
Page 46: Clase 16 Espectroscopias

z

xy

H0 µ

z

xy

H0µ

Efecto del campo Magnético

Ec. de Larmor (ω = γH)

Page 47: Clase 16 Espectroscopias
Page 48: Clase 16 Espectroscopias
Page 49: Clase 16 Espectroscopias
Page 50: Clase 16 Espectroscopias
Page 51: Clase 16 Espectroscopias
Page 52: Clase 16 Espectroscopias
Page 53: Clase 16 Espectroscopias

SUVsEgg PC MLVs

Tip Sonication

Egg PC film D2O

Vesicle Formation

pNP

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

abO-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

abO-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

abO-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

abO-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

O-

O2N

HH

H H

ab

1D 1H-NMR (Chemical Shift)

Rotating Frame Overhauser Effect

Spectroscopy (ROESY)

Longitudinal relaxation time (T1)

Varian Inova 500 mHz

Materiales y Métodos

Page 54: Clase 16 Espectroscopias

PPM 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0

Assigment PNPH (pH 4.4)

PNP-

(pH 10.2)

Ha(CH)2≈C-O- 7.253 7.21

Hb(CH)2≈C-NO2 6.065 5.68

a b

PNPH

PNP-

Page 55: Clase 16 Espectroscopias

PPM 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0

b a

PNPH

PNP-

Assigne_ment

Chemicalgroup

PNPH(pH 4.4)

PNP-

(pH 10.2)

1Ha (CH)2≈C-O- 7.253 7.211Hb (CH)2≈C-NO2 6.065 5.68

ASIGNACIÓN PARA LOS PICOS DE 1H DE PNP-

Page 56: Clase 16 Espectroscopias

Asignación de Picos

Desplazamiento Químico (ppm)

A CH3 0

B (CH2)n 0,40

C β-CH2 0,70

D CH2C=C 1,14

E Α-CH2 1,48

F =C-CH2-C= 1,88

G N+(CH3)3 2,35

H CH2N+ 2,79

I O3POCH2C 3,13

J O3POCH2CHO 3,40

K CH2OCO 3,53

L CH=CH, CHOCO 4,41

TABLA 1: Asignación de picos de resonancia a los hidrógenos de la EPC en el espectro 1H-RMN del PNP

Fig. A

Page 57: Clase 16 Espectroscopias

1H-NMR spectra (500 MHz) of EPC 65 mM (SUVs) and PNP:EPC (1:1.6mol % in the membrane) and PNP, pH10.2, 37ºC

a b

SEPARACIÓN ESPECTRAL ENTRE EL EPC Y PNP

Page 58: Clase 16 Espectroscopias

MO

Tiempo

Medidas de tiempos de relajación longitudinales (T1s)

Page 59: Clase 16 Espectroscopias

Hidrogen peack assignemtent

G H I J K E C B D L F A

C.S

. (p.p.m.)

0.00

0.04

0.08

0.12

0.16

T 1 (s

eg)

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0 C.S.T1 EPCT1 EPC+pNPH

**

* *

*

* *

EFECTO DEL PNPH EN EL DQ Y EN LOS VALORESDE T1 EN LOS 1HEPC

The C.S. showed a preferential location at the glycerol level. The T1 onlyshowed a significant change for a CH2 (C) located near the carbonyl groups.

Page 60: Clase 16 Espectroscopias

Hidrogen peack assignemtent

G H I J K E C B D L F A

C.S

. (p.p.m.)

0.00

0.04

0.08

0.12

0.16

T 1 (s

eg)

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4C. S.T1 EPCT1 EPC+pNP-

EFFECT PNP- ON CS AND T1 VALUES OF 1HEPC

C.S. didn’t show significant information. But the T1 of protons in the outerpolar head-group region became more restricted/immovilized.

Page 61: Clase 16 Espectroscopias

Espectroscopia de Fluorescencia

Page 62: Clase 16 Espectroscopias

Esquema de un Espectrofluorómetro

Page 63: Clase 16 Espectroscopias
Page 64: Clase 16 Espectroscopias

• Anisotropía de fluorescencia. Aplicación al estudio dedinámica de membranas

• Transferencia de energía inducida por resonancia. Medida dedistancias moleculares

• Microscopía de fluorescencia.

• Inmunofluorescencia

Page 65: Clase 16 Espectroscopias
Page 66: Clase 16 Espectroscopias

Efecto de la polaridad del solvente

Page 67: Clase 16 Espectroscopias

Exposición al solvente de Trp en una proteína

Page 68: Clase 16 Espectroscopias
Page 69: Clase 16 Espectroscopias

FLUORESCENCIA EN MODELOS DE MEMBRANA

Page 70: Clase 16 Espectroscopias

Efecto de la temperatura y el contenido de colesterol

Page 71: Clase 16 Espectroscopias
Page 72: Clase 16 Espectroscopias

Espectroscopia de Resonancia Paramagnética Electrónica

EPR

Microondas (GHz) ⇒ Energía = transiciones rotacionales moleculares

Sustancias Paramagnéticas con espines electrónicos desapareados:Radicales LibresSólidos cristalinosIones de metales de transición y tierras rarasSistemas en estado triplete

Page 73: Clase 16 Espectroscopias

Resonancia: moléculas o iones paramagnéticos = e- desapareados

e- + H (campo magnético) = momento magnético, con las componentes orientadas en la dirección del campo.

El espin electrónico asume sus dos estados permitidos ⇒ (±1/2)

La energía entre los 2 estados permitidos = Energía de Zeeman E= ±1/2 g β H

La separación entre los niveles de Zeeman aumenta linealmente con H.

∆E= g β H

Entonces, la transición entre niveles puede ser inducida por un H de ν adecuada

∆E= h ν = g β H

Resumiendo: Los electrones desapareados poseen un momento magnético de espín que se orienta en presencia de un campo magnético.Si la energía es la adecuada para la resonancia, podrá haber absorción y transición entre los subniveles.

Page 74: Clase 16 Espectroscopias

Fuente de microondas Cavidad

Imán

Page 75: Clase 16 Espectroscopias

Marcador de Espín: molécula que posee un grupo paramagnético, cuyo comportamiento frente al H se ve afectado por el ambiente en donde se encuentra.

El más usado es el Nitróxido Posee un espín nuclear del nitrógeno (I) = 1Se produce una interacción entre el espín electrónico y el espín nuclear ⇒ la absorción se desdobla según 2I+1=3 y el espectro muestra 3 lineas, esto es el desdoblamiento hiperfino. Estas 3 líneas corresponden a las 3 posibles orientaciones del momento magnético nuclear del nitrógeno m = +1, 0, -1

Page 76: Clase 16 Espectroscopias
Page 77: Clase 16 Espectroscopias
Page 78: Clase 16 Espectroscopias
Page 79: Clase 16 Espectroscopias
Page 80: Clase 16 Espectroscopias
Page 81: Clase 16 Espectroscopias
Page 82: Clase 16 Espectroscopias

MEDIDAS ESPECTRALES

A|| - A⊥

Azz - ( Axx + Ayy ) / 2S =

Parámetro de OrdenParámetro Empírico de Orden y Movilidad

h+1 /h0

Page 83: Clase 16 Espectroscopias

POPC 5 mM

12-SASLO

5-SASL2 mol%

MLVs marcados

+ Buffer Acetato5 mM, pH 5

Filme

Ejemplo: Efecto de Mentol en Membranas Sinaptosomales

Colesterol25 mol%

Mentol

Mentol mM

0 5 10 15 20 25 30

S

0.5

0.6

Mentol mM

0 5 10 15 20 25 30

% ∆

h+1/

ho

0

10

20

30

Page 84: Clase 16 Espectroscopias

Espectro de EPR de 16-SASL en una dispersión acuosa de citocromo oxidasa (0.24 mg fosfolípido / mg proteína) a 24°C. (Adaptado de Jost et al., 1973a)

Page 85: Clase 16 Espectroscopias

Interacción β-ciclodextrina (40mM) - spin label (0.15 mM)

Temperatura (ºC)

0 10 20 30 40 50

a 0

13.8

14.0

14.2

14.4

14.6

14.8

15.0

15.2

15.4

5-SASL 12-SASL

)2)(3/1( ||0 ⊥+= AAa eff

Ejemplo: Interacción β-ciclodextrinas con marcadores de espín.Polaridad del entorno del marcador de espín.

H (Gauss)

3.25e+7 3.30e+7 3.35e+7

Inte

nsid

ad

-1e+10

0

1e+10

2e+10

β−CD Buffer