[文章導(dǎo)讀] 電子順磁共振（EPR）是一口研究順磁性物質(zhì)結(jié)構(gòu)，動力學(xué)以及空間分布的譜學(xué)方法。這類物質(zhì)（具有至少一個未成對電子）通常具有化學(xué)活性...

對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知，是我們探索認(rèn)識未知世界的第一步。在宏觀上，我們通過視覺等，就能對事物的形貌有很好的認(rèn)識，我們可以清晰地辨認(rèn)出那是一棵樹還是一本書。然而，到了微觀世界，我們就必須借助各種工具的幫助才能做到。當(dāng)我們應(yīng)用顯微鏡時，我們可了解到細(xì)胞層次的結(jié)構(gòu)，但當(dāng)達(dá)到分子水平，很多手段都已失效。目前，研究分子水平物質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要方法有Ｘ晶體衍射，核磁共振、冷凍電鏡、電子順磁共振等。其中，電子順磁共振在研究順磁性物質(zhì)周邊結(jié)構(gòu)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

電子順磁共振（EPR）是一口研究順磁性物質(zhì)結(jié)構(gòu)，動力學(xué)以及空間分布的譜學(xué)方法。這類物質(zhì)（具有至少一個未成對電子）通常具有化學(xué)活性，包括在不同生化領(lǐng)域中主要以催化劑形式存在的過渡金屬離子和有機(jī)化學(xué)反應(yīng)或者電子傳遞過程中的自由基中間體。在天然環(huán)境下，過渡金屬的催化通常通過金屬蛋白酶實(shí)現(xiàn)，而自由基中間體在光合作用，呼吸作用的電子傳遞過程中起到了關(guān)鍵作用。對于順磁性缺陷，往往會影響這些物質(zhì)的光學(xué)電學(xué)性質(zhì)，以之為探針，往往可以研究物質(zhì)固態(tài)相變以及固態(tài)動力學(xué)等。對于穩(wěn)定的自由基，如氮氧自由基，可以作為自旋標(biāo)簽結(jié)合到復(fù)雜的生物與化學(xué)合成材料中，研究這些本沒有順磁性的物質(zhì)的相關(guān)信息，如現(xiàn)在發(fā)展很成熟的定點(diǎn)自旋標(biāo)記生物蛋白技術(shù)，用以研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與動力學(xué)。

我們可根據(jù)EPR譜圖判斷金屬中心的價態(tài)，因為金屬化合物化學(xué)價與其順磁性質(zhì)密切相關(guān)，如三價鐵有順磁性，而二價鐵沒有順磁信號。接著，我們可判斷出金屬化合物周圍的配位環(huán)境。這在合成化學(xué)，材料化學(xué)，金屬酶領(lǐng)域等都有廣泛應(yīng)用。

在研究雙金屬核復(fù)合物[Ni₂(L)(MeCN)₂]³⁺中，通過連續(xù)波EPR譜圖和Ｑ波段ENDOR譜的結(jié)合，獲取了它的配位信息，直旋離域信息，反饋出它的具體結(jié)構(gòu)，確認(rèn)其為八面體結(jié)構(gòu)，與鎳相連的４個氮的超精細(xì)常數(shù)得解出，與鎳之間的距離也得到確認(rèn)。

ＥＳＲ除了能夠解析出如金屬化合物的金屬中心之類的局部微觀結(jié)構(gòu)，在生物體系中，還能給出分子層面的三維空間結(jié)構(gòu)。這里，往往會用到自旋標(biāo)記技術(shù)。在蛋白質(zhì)大分子結(jié)構(gòu)解祈的過程中．也有其用武之地。通過逐點(diǎn)突變定點(diǎn)標(biāo)記自由基，可獲取一系列連續(xù)波EPR譜圖，從譜線分析可獲取其二維結(jié)構(gòu)，再通過DEER等手段，加以長程約束，最終可以獲取完整的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。T4溶解酶128到135位點(diǎn)氨基酸的α螺旋結(jié)構(gòu)和CRBP 59到63位點(diǎn)的b折疊結(jié)構(gòu)可以通過EPR譜圖信息解析出來。