2物理高新技术——生物科学中的物理学——生物物理-蛋白质结构解析.ppt

蛋白质分子的空间结构解析,一、X射线衍射技术,X射线的发现是起源于对阴极射线的研究。伦琴也对阴极射线感兴趣，一个偶然事件吸引了他的注意发现了一种穿透能力很强的射线X射线（伦琴射线）,W.K.Rontgen(1845-1923)德国维尔茨堡大学校长，是一个治学严谨，造诣很深的实验物理学家，由于发现X射线，第一个获诺贝尔物理学奖(1901年),X射线发现,X射线性质,是一种穿透能力很强的射线1912年劳厄等人（晶体衍射）确定是电磁波波长范围0.001-50nm,X射线技术经百年的发展，不仅对其本质和性质有了深入的了解，而且在科研，生产方面有着广泛的应用。例如：在物理、化学、地质、生物、医学、天文、材料、工程等。,X射线源,X射线管,同步辐射,电子同步加速器产生的，高速电子在电磁场中运动发出的电磁辐射,特点：1、方向性强2、广阔平滑连续谱3、高强度高亮度4、偏振5、高稳定6、脉冲宽度小,高速电子打在靶上，产生X射线和热量,X射线谱,标识光谱,连续光谱,来源于电子轰击阳极时的轫致辐射，X射线管的管压低时发出连续光谱,原子内层次电子跃迁发出的辐射，与靶材有关，X射线管的管压超过靶的某一激发电位时才有标识光谱,与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单,X射线衍射原理,x-ray的衍射,实验现象,x-ray射入样品，其背后放置照相底片。非晶体：沿x-ray传播方向形成一个斑点。晶体：除透射束形成的中心斑点外，周围还有有规律分布的其它斑点。,x射线的衍射,x-ray遇到晶体后所产生的上述现象称为x-ray的衍射，偏离原入射方向的射线称衍射线，底片上出现的图形称衍射图，图上的斑点称衍射斑点。利用x-ray研究晶体结构中各类问题，主要是通过x-ray在晶体中产生的衍射现象进行的。,产生原因,x-ray的衍射现象是x-ray散射的一种特殊表现。晶体由有序排列的质点组成，当x-ray与质点相遇时，首先被晶体各个原子中的电子散射，每个电子都是一个新的辐射波源，其波长与原射线相同。,x射线的衍射,原子在晶体中是周期排列，散射波之间存在着固定的位相关系，它们之间会在空间产生干涉。衍射：原子在晶体中的周期性排列使得x-ray散射在一些特定的方向加强，而在其它方向减弱的现象。,x-ray衍射实质：大量原子散射波互相干涉结果。,X射线衍射仪的基本结构,x射线衍射图,二、X射线衍射技术的在结构生物学中的应用举例,1、DNA双螺旋结构的发现,DNA晶体X射线衍射花样,JamesWatson,FrancisCrick,MauriceWilkins,RosalindFranklin,1957年,JohnKendrew肌红蛋白,2、X射线晶体学全解析的第一个蛋白质结构肌红蛋白,一条多肽链+一个辅基多肽链：由153个氨基酸残基组成分子量：16700,肌红蛋白晶体化及衍射实验,肌红蛋白晶体X射线衍射花样,肌红蛋白电子密度图(部分),低解析度肌红蛋白模型,高解析度下的肌红蛋白模型,三、蛋白质分子的晶体培养及解析,晶体实例,（三）蛋白质晶体的初步鉴定和挑选,1、刮擦法2、脱水法3、染色法4、偏振光法5、密度差