Электронный микроскоп - устройство, принцип работы, использование для исследования структуры биологических мембран. Подготовка препарата для электронной микроскопии

23. Электронный парамагнитный резонанс, ядерный магнитный резонанс – физические принципы, использование в медико-биологических исследованиях.

. В зависимости от типа частиц – носителей магнитного момента различают электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и ядерный магнитный резонанс (ЯМР).

ЭПР происходит в веществах, содержащих парамагнитные частицы: молекулы, атомы, ионы, радикалы, обладающие магнитным моментом, обусловленным электронами. Возникающее при этом явление Зеемана объясняют расщеплением электронных уровней.

Условие резонансного поглощения энергии:

hn=gm_БВ_рез

Магнитный резонанс наблюдается если на частицу одновременно действуют постоянное магнитное поле индукции В_рез и электромагнитное поле с частотой n. Для поглощения энергии необходимо, чтобы у атомов нижних подуровней, чем верхних. В противном случае будет преобладать индуцированное излучение энергии.

При ЭПР наряду с поглощением энергии и увеличением населенности верхних подуровней происходит и обратный процесс –безызлучательные переходы на нижние подуровни, энергия частицы передается решетке.

Процесс передачи энергии частиц решетке называют спинорешеточной релаксацией, он характеризуется временем t.

Одно из медико-биологических применений метода ЭПР заключается в обнаружении и исследовании свободных радикалов. Так например спектры ЭПР облученных белков позволили объяснить механизм образования свободных радикалов и в связи с этим проследить изменения первичных и вторичных продуктов радиационного поражения.

ЭПР широко используют для изучения фотохимических процессов в частности фотосинтеза. Исследуют канцерогенную активность некоторых веществ. С санитарно-гигиенической целью метод ЭПР используют для определения концентрации радикалов в воздушной среде. Для изучения биологических молекул используется метод спин-меток. Вводя метки в различные части молекул, можно установить расположение различных групп атомов, их взаимодействие, изучать природу и ориентацию химических связей и обнаруживать молекулярное движение.

ЯМР – Избирательное поглощение электромагнитных волн определенной частоты веществом в постоянном магнитном поле, обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер, называют ядерным магнитным резонансом(ЯМР).

hn=g_Яm_ЯВ, где g_{Я –} ядерный множитель Ланде.

В спектрах ЯМР различают два типа линий по их щирине. Спектры твердых тел имеют большую ширину, и эту область применения ЯМР называют ЯМР широких линий. В жидкостях наблюдаются узкие лини, и это называют ЯМР высокого разрешения.

Химики и биохимики широко используют метод ЯМР для исследования структуры от простейших молекул неорганических веществ до сложнейших молекул живых объектов, а также при решении многих задач, связанных с протеканием химических реакций, излучением структур исходных веществ и получающихся в результате реакций продуктов. Одним из преимуществ этого метода исследования является то, что в результате исследования не разрушается –объект исследования. При ЯМР-интроскопии можно различать кости, сосуды, нормальные ткани и ткани со злокачественными патологиями. ЯМР –интроскопия позволяет различать изображения мягких тканей.

Частота эл.маг.волн, вызывающих переходы между энергетическими состояниями при ЭПР и ЯМР, соответствует радиодиапазону. Поэтому оба этих явления относятся к радиоспектроскопии.