X射线晶体衍射测定蛋白质三维结构.ppt

1、蛋白质结构的测定，2011年3月30日，蛋白质三维结构测定的方法和数量，蛋白质三维结构测定的年生长图，第一节：X射线衍射技术测定蛋白质晶体结构，原理和基本过程的优缺点应用实例，第一，相关原理，光的衍射现象，X射线的发现和应用本质的争论，X射线衍射的发现，晶体学基础知识，灯要亮了！1.光的衍射现象：光波偏离直线，导致光强分布不均匀。当狭缝的大小(或障碍物的大小)与波长相近时，会出现明显的衍射现象。如果狭缝较宽，宽度远大于波长，则波通过狭缝后基本上沿直线传播，衍射现象不明显。惠更斯菲涅尔原理，菲涅尔补充道：从同一个波前出发，惠更斯，1818:光波波前上的每一点都可以视为一个新的小波源，而这些小波的

2、包络将是未来任何时间的那个时刻的波前。在1690年，光强度分布无法解释！2.x光发现的过程及其应用。错过1836年法拉第发现阴极射线1861克鲁克斯阴极射线管放电时会产生明亮的光。干板和灯板有问题吗？1890年，古斯比开发了一种x光透视胶片，x光的本质是通过显影溶液或技术发现的。x射线衍射，2。伦琴于1895年发现的x光的发现和应用被称为伦琴射线。伦琴夫人手的x光照片、x光在医学上的应用以及伦琴的新发现在全世界引起了轰动。在不到三个月的时间里，维也纳的一家医院拍摄了适用于医疗的x光照片。从那时起，x光摄影和x光透视已经成为医疗诊断和治疗的常用手段。为了避免各种器官重叠成像给诊断和治疗带来的不便

3、，科学家们进一步研究了成像更清晰、灵敏度更高的仪器。1972年，英国科学家汉斯菲尔德利用计算机和图像重建的理论，制造了一种广泛应用于计算机断层扫描成像设备。x光和诺贝尔物理学奖。伦琴因为发现了x光而获得了第一个诺贝尔物理学奖。1903年诺贝尔物理学奖。1906年诺贝尔物理学奖。劳厄获得了1914年的诺贝尔物理学奖。英国父子布拉格获得了1915年诺贝尔物理学奖。英国的巴克拉获得了1917年的诺贝尔物理学奖。瑞典物理学家西格班获得了1924年的诺贝尔物理学奖。康普顿于1927年获得诺贝尔物理学奖。前苏联的切伦科夫获得了1958年的诺贝尔物理学奖；美国的霍夫施塔特获得了1961年的诺贝尔物理学奖；瑞

4、典的西格班获得了1981年的诺贝尔物理学奖。荷兰物理化学家德拜获得1936年诺贝尔化学奖。美国著名化学家鲍林获得了1954年诺贝尔化学奖。英国生物学家陈德鲁和佩罗特获得了1962年诺贝尔化学奖。英国女化学家霍奇金获得1964年诺贝尔化学奖。美国化学家李普斯科姆获得1976年诺贝尔化学奖。英国化学家桑格和美国化学家吉尔伯特获得1980年诺贝尔化学奖。英国生物化学家克鲁格获得了1982年的诺贝尔化学奖；美国化学家豪普特曼和卡尔获得1985年诺贝尔化学奖；1988年，米歇尔和其他三位德国生物化学家获得了诺贝尔化学奖。3。关于x光波理论性质的争论，巴克拉：x光波特征谱线：不管合成了什么化合物元素，它们

5、总是发出具有硬度的x光，当原子量增加时，x光的穿透力就会增加。这表明x光具有识别特定元素的特性。x光粒子理论，x光粒子理论家粒子具有可旋转性，布拉克和他的儿子，4。x光衍射，采集x光衍射，波长范围：100.1埃如果你想观察它的衍射现象，衍射线性应该与其波长相似，而晶格常数正是这种线性衍射波的两个基本特征。空间分布中衍射线(光束)的方向(衍射方向)和强度与晶体(晶体)中原子的分布规律有关x光晶体结构分析？以x光为物理工具，以x光衍射现象为物理原理，以晶体为研究对象，以晶体结构为研究成果的分析方法。5.x光采集：x光管，激光等离子体，同步辐射，x光激光，6。晶体基础，什么是晶体对称的周期排列，3.

6、1什么是晶体，固体物质中的稀有物质晶体？非晶晶体是指通过在三维空间中周期性地和重复地排列离子、原子或分子而形成的固体结构，并且能够给出明锐衍射。什么样的晶体(1)，什么样的晶体(2)，什么样的晶体(3)，什么样的晶体(4)，2。晶体和晶格结构，晶体的周期性结构使我们把它抽象成“晶格”来研究。一维周期结构与线性晶格二维周期结构与平面晶格三维周期结构与空间晶格，一维周期结构与线性晶格，二维周期结构与平面晶格，三维周期结构与空间晶格，晶胞空间晶格的单位(大小和形状相同的平行六面体)，是晶体结构的最小单位。在同一个空间格中，有许多方法来划分平行六面体。选择平行六面体的原则：选择的平行六面体的对称性应该

7、符合整个空间晶格的对称性。选择边间直角关系最大的平行六面体。平行六面体的体积应该是最小的。当对称性规定边与边之间的交角不能为直角关系时，应选择节点间距较小的行和列作为平行六面体的边，边与边之间的交角接近直角平行六面体。单位平行六面体a、b、c、是一组表示其自身形状和大小的参数，称为晶格参数或晶格参数。单位平行六面体与坐标轴的关系：坐标轴之间的交角。轴a、b和c单位。A、B、C、和之间有七种关系，它们对应于单位平行六面体的七种格。立方晶格a=b=c=90o，立方晶格a=b=c=90o，109o2816，三种立方晶格在菱形具有特殊角度时演化，四方晶格a=b=c=90o，六方晶格a=BC=90o=1

8、0。单斜网格a b c=90o 90o，三斜网格a b c 90o，根据节点位置，可以有四种不同的类型：P原始网格(角顶)、C底部中心网格(角顶、顶底)、I体中心网格(角顶、体中心)、F面中心网格(角顶、各面)、P原始网格(角顶、各面)。f面中心网格(角顶，每个面)。就表示结构中各种等价点的节点的空间排列而言，只有十四种格。、衍射方向、X射线晶体结构测定的基本过程、蛋白质获取(纯化)、晶体生长和冷冻技术处理、衍射数据的准备、导数数据的收集、结构模型获取(包括修饰)的分析和改进、(2)晶体生长过程和影响因素、(尽可能少的)晶核、(可用作籽晶的)微晶，几小时到几个月后出现两个问题：是盐晶体吗？你能

9、给出有用的衍射吗？影响因素物理因素：温度、压力、振动、溶剂清洁度、试剂纯度、重力、外部物理场和其他生化因素：酸碱度、离子强度、沉淀剂/添加剂的类型和浓度等。其他：溶液过饱和度、纯度等“经验”和“机器人”，(2)晶体生长过程和影响因素分批结晶、透射、透析结晶、液体扩散、气体扩散、蒸汽扩散、氘交换质谱、增强型脒基氢/氘交换质谱、DXMS生物玻璃，(4)晶体的初步鉴定，(5)衍射数据采集、晶体处理：低温液氮气体冷却流动技术数据采集器：负片、面积探测器、衍射分析仪的研制，射线类型：连续射线特征射线电子衍射中子衍射、 检测技术：胶片闪烁计数器(点)、电荷耦合器件(面)、图2-22应时衍射仪计数器记录图(

10、部分)*右上角应时德拜图，(hkl)值在衍射峰以上，代表K衍射，负片(韦森堡相机、流浪相机)，优点：多点同时采集容易保存，价格便宜。 “化学雾”背景和x光散射背景的缺点是费时费力。计数管(四圆衍射仪)将x光光子强度转换成电信号，然后转换成数字数据，并随时存储在计算机中。逐点收集数据的优点和缺点与底片相反。表面探测技术智能顶点-电荷耦合器件衍射仪、智能电荷耦合器件概述、智能顶点-电荷耦合器件探测器、由金属丝组成的面板，可在多个点同时将x光光子强度采集成电信号。计数器的精度和底片的多点收集效率、表面探测技术SMART APEX电荷耦合器件衍射仪、图像板、表面探测器的改进都是由化学材料制成的。整个板

11、具有相同的密度，并且可以在高分辨率可见光下测量，这结合了底片和表面检测器的优点。(6)数据分析，电子密度修正电子密度图解释结构模型精化数据处理软件：Denzo，Scalepack，3。x射线晶体结构测量的优点是，分辨率高，不损伤样品，无污染，相对快速地获取大量关于晶体完整性的信息，晶体构象是静态的，不稳定的过渡态构象无法测量；许多蛋白质很难结晶，或者很难获得足够大的单晶用于结构分析。x光晶体衍射的工作流程很长。x射线晶体结构测定存在一些问题。2009年10月20日星期二下午5点，在1971年和1972年分别获得了分辨率为2.5 A和1.8 A的猪胰岛素晶体，这是中国首次阐明蛋白质的三维结构。猪胰岛素(蛋白编号4ins)的两条小链，“中国的蛋白晶体学研究水平与世界发达国家一样高！胰岛素晶体的最佳电子密度图在北京，而不是在牛津。”多萝西霍奇金，1972，v .应用示例1。胰岛素，2。菠菜集光蛋白LHC(膜，疏水，2.72)自然，2004年3月，LHC-是绿色植物中最丰富的集光化合物。这种复杂的分子系统嵌入生物膜中，生物膜具有很强的疏水性，很难分离和结晶。其晶体结构的确定是国际公认的难题，也是一个国家结构生物学研究水平的重要标志。2003年，利用北京同步辐射实验室的生物大分子