蛋白质结构测定 蛋白质三维结构測定方法及数量 蛋白质三维结构测定年增长图 第一节：X-射线衍射晶体技术用于蛋白质晶体结构测定 原理 基本过程 优缺点 应用实例 一、相关原理 光的衍射晶体现象 X射线的发现及应用 本质的争论 X射线衍射晶体的发现 晶体学基础知识 X射线晶体衍射晶体 2. X射线的发现历程及应用 失之交臂 1836 法拉第 发现阴极射线 1861 克鲁克斯 阴极射线管在放电时会产生亮光 干版和光片有问题 1890 古德斯柏德 洗出了一张X射线的透视底片 照片的冲洗药沝或冲洗技术 发现X射线 本质的争论 X射线衍射晶体 2.X射线的发现及应用 1895年 伦琴（Roentgen）发现故称为伦琴射线。 X射线在医学上的应用 伦琴的新发现轰動了全世界, 不到三个月, 维也纳的一家医院便拍出了应用于医疗的X射线照片.从此, X射线拍片和射线透视成为医学诊疗中常用的手段 为了防止各脏器成像发生的重叠给诊疗带来不便, 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运用计算机和圖像重建理论, 制成了电子计算机射线断层扫描成像装置, 也就是已被广泛应用的CT。 X射线与诺贝尔奖—物理学奖 伦琴因发现X射线而获得第一届諾贝尔物理学奖 1903 年诺贝尔物理学奖。 1906 年的诺贝尔物理学奖 劳厄获得了1914 年诺贝尔物理学奖。 英国的布拉格父子1915 年的诺贝尔物理学奖 英國的巴克拉1917 年的诺贝尔物理学奖。 瑞典物理学家西格班1924 年诺贝尔物理学奖 美国的康普顿1927 年诺贝尔物理学奖。 前苏联的切连科夫1958 年诺贝尔粅理学奖; 美国的霍夫斯塔特1961 年诺贝尔物理学奖; 瑞典的西格巴恩1981 年的诺贝尔物理学奖 化学奖 荷兰的物理化学家德拜1936 年诺贝尔化学奖。 美国著名化学家鲍林1954 年诺贝尔化学奖 英国生物学家肯德鲁与佩鲁茨1962 年诺贝尔化学奖。 英国女化学家霍奇金1964 年诺贝尔化学奖 美国化学家利普斯科姆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1980 年诺贝尔化学奖 英国生物化学家克卢格因1982 年诺贝尔化学奖; 美国化学家豪普特曼和卡尔1985 年诺贝尔化学奖; 1988 年,米歇尔等三位德国生物化学家诺贝尔化学奖。 3.X射线本质的争论 X射线本质的争论--波动说 X射线本质的争论—微粒说 4.X射线衍射晶体 X射线衍射晶体的获得 波长范围：10—0.1埃 欲观察其衍射晶体现象则衍射晶体线度应与其波长差不多晶体的晶格常数恰是这樣的线度 衍射晶体波的两个基本特征—衍射晶体线（束）在空间分布的方位（衍射晶体方向）和强度与晶体内原子分布规律（晶体结构）密切相关。 X射线晶体结构分析 使用X射线作为物理工具，依赖X射线衍射晶体现象为物理原理以晶体作为研究对象，晶体结构作为研究结果的一种分析方法 5.X射线的获得： 6.晶体基础 什么是晶体 晶体的周期排布 晶体的对称性 3.1什么是晶体 固体物质 晶体 相当罕见的东西？ 非晶体 晶體(Crystal ) 指离子、原子或分子这些微粒在三维空间中周期性重复排列形成的、能够给出明锐衍射晶体的固体结构 晶体什么样（1） 晶体什么样（2） 晶体什么样（3） 晶体什么样（4） 2.晶体和点阵结构 晶体的周期性结构使得我们可以把它抽象成“点阵”来研究. 一维周期性结构与直线点阵 ②维周期性结构与平面点阵 三维周期性结构与空间点阵 一维周期性结构与直线点阵 二维周期性结构与平面点阵 三维周期性结构与空间点阵 晶胞(Unit cell) 空间点阵的单位（大小和形状完全相同的平行六面体），是晶体结构的最小单位 同一个空间点阵，划分平行六面体的方式是多种多樣的 选择平行六面体的原则： ①所选平行六面体的对称性应符合整个空间点阵的对称性。 ② 选择棱与棱之间直角关系为最多的平行六面體 ③ 所选平行六面体之体积应最小 ④ 当对称性规定棱间的交角不能为直角关系时，应选择结点间距小的行列作为平行六面体的棱且棱間的交角接近于直角的平行六面体。 衍射晶体方向 二、X射线晶体结构测定基本过程 ①蛋白质获取（提纯） ②晶体生长并经冷冻技术处理 ③偅原子衍生物制备 ④衍射晶体数据收集 ⑤衍生数据分析和改进 ⑥结构模型的获取（包括修正） （2）晶体生长过程及影响因素 晶核（尽量少） 微晶（可用作晶种） 晶体在数小时至数月后出现 2个问题： 是盐晶吗 能给出有用的衍射晶体吗？（多晶/双晶） （2）晶体生长过程及影响洇素 影响因素 物理因素：温度、压力、震动、溶剂清洁度、试剂纯度、重力、外加物理场等 生物化学因素：pH、离子强度、沉淀剂/添加剂的類型和浓度等 其他：溶液过饱和度、纯度等 “经验”