Hva Er Røntgenkrystallografi?

Av Reginald DaveyReviewed by Michael Greenwood, M.Sc.

røntgenkrystallografi er et verktøy som brukes til å gi strukturell informasjon om molekyler. Teknikken ble utviklet i 1912 Av William Henry Bragg Og William Lawrence Bragg (en far og sønn lag som vant 1915 Nobelprisen i Fysikk for sitt arbeid i feltet), som bygget på Tidligere arbeid Av Max von Laue.

Von Laue oppdaget at ved å skinne Røntgenstråler gjennom en kobbersulfatkrystall på en fotografisk plate, ble diffraksjonspunkter som var relatert til den krystallinske strukturen av prøven produsert.

Hopp til:

• en introduksjon Til Røntgenkrystallografi
• Metodikk
• Anvendelser Av Røntgenkrystallografi
• Sammendrag

Gregory A. Pozhvanov |

en introduksjon til røntgenkrystallografi

røntgenkrystallografi bruker elektromagnetisk stråling (spesielt røntgenstråler) for å bestemme molekylær og atomisk struktur av en krystall. Krystallstrukturen får Røntgenstrålene til å diffrere i bestemte retninger. Gjennom analyse av intensitetene og vinklene til disse bjelkene, kan posisjonen og arrangementet av elektroner i den krystallinske strukturen bestemmes.

et tredimensjonalt bilde av elektronens tettheter kan da produseres. Informasjon som gjennomsnittlig posisjon av atomer i strukturen, kovalent binding mellom dem og deres krystallografiske lidelse kan da bestemmes, som representerer den tredimensjonale strukturen til et molekyl.

Grunnen Til At Røntgenstråler brukes i denne prosessen er fordi elektronskyene er i samme skala som røntgenstrålingsbølgelengden. Dette betyr at strålingen avbøyes og spres av elektronene av atomene i krystallet. De avbøyde Røntgenstrålene gir en spredningsfordeling som er proporsjonal med spredningsvinkelen. Braggs lov brukes til å beskrive dette.

Siden mange forskjellige typer struktur kan danne krystaller, Kan Røntgenkrystallografi ha mange forskningsapplikasjoner. Stoffene som kan analyseres ved denne metoden inkluderer salter, mineraler, metaller, halvledere samt biologiske forbindelser, inkludert proteiner, nukleinsyrer og vitaminer.

den vanskeligste delen av prosessen er å dyrke en perfekt krystall, da dette er nødvendig for å gi nøyaktig informasjon om prøven. Noen makromolekyler, spesielt de med høy atomvekt som membranproteiner, kan være vanskelige å krystallisere.

mange forskjellige fagområder, inkludert biologi, kjemi og geologi, har funnet bruksområder for denne kraftige, men enkle teknikken.

Metodikk

en røntgenkrystallografi maskin fungerer ved å benytte et fire-sirkel diffraktometer. Dette fungerer ved å rotere krystallet og deflektoren mellom Røntgenkilden og skjermen. Skjermen mottar Røntgenstrålene som har passert gjennom krystallet.

røntgenkrystallografi eksperimenter er brutt ned i fire trinn:

• proteinkrystallisering
• Produksjon av et diffraksjonsmønster
• Analyse av diffraksjonsmønsteret for å produsere et elektrontetthetskart
• Bestemmelse av proteinstrukturen.

som nevnt er den vanskeligste delen av prosessen å oppnå en perfekt krystallstruktur for analyse. Da posisjonen til elektroner må kartlegges nøyaktig, er det viktig at strukturen er feilfri.

et diffraksjonsmønster dannes på skjermen av Røntgenstrålene som har blitt absorbert av atomene i krystallet, som etterlater mørke diffraksjonspunkter. Deres tetthet varierer med mengden interferens mellom de diffrakterte elektronene på hvert punkt. Disse stedene representerer nøyaktig elektrontettheten, som kan kartlegges.

når elektrondensitetskartet Er gjort, er analysen av de krystallografiske dataene relativt grei. Det krever imidlertid kompleks matematikk for å gi mening om informasjonen. I De tidlige Dagene Av røntgenkrystallografi ble disse beregningene gjort for hånd, men nå brukes datamaskiner til å utføre dem.

beregningen som brukes kalles Fourier-transformasjonen. Denne beregningen forvandler dataene til en tredimensjonal representasjon av atom – eller molekylstrukturen til prøvemolekylet eller materialet.

Anvendelser Av Røntgenkrystallografi

røntgenkrystallografi brukes til å analysere mange forskjellige molekyler og har blitt brukt i mange kjente prosjekter innen organisk og uorganisk kjemi. Tidlige strukturer som ble løst ved hjelp av teknikken var enkle krystaller, inkludert kvarts og salt.

En av de mest kjente av DISSE var bestemmelsen av den dobbeltspirale strukturen AV DNA Av Franklin, Watson og Crick i 1953. Andre viktige molekyler hvis strukturer ble identifisert inkluderer Vitamin B12, insulin og penicillin.

i tillegg til analyse av organiske molekyler (proteiner, vitaminer, nukleinsyrer) og uorganiske molekyler og strukturer, Har røntgenkrystallografi blitt brukt til å utvikle nye materialer i både material-og biovitenskap.

Sammendrag

Røntgenkrystallografi er fortsatt en av de beste metodene for strukturanalyse av mange stoffer. Det er fortsatt en kraftig, enkel og pålitelig teknikk som brukes av laboratorier over hele verden.

Det er mange studier Som Røntgenkrystallografi kan gi unik innsikt for at andre metoder ikke kan, men det har noen ulemper i forhold til disse andre teknikkene, og derfor bør Den alltid brukes som en del av en serie analytiske metoder.

Videre Lesing

• Alt Krystallografisk Innhold
• Proteinkrystallisering
• Røntgenkrystallografi
• Bestemmelse Av Proteinstruktur
• Mikroseeding Forklart

Skrevet av

Reginald Davey

Reg Davey er frilans tekstforfatter og redaktør basert I Nottingham I Storbritannia. Skrive For News Medical representerer sammenkomsten av ulike interesser og felt han har vært interessert og involvert i gjennom årene, inkludert Mikrobiologi, Biomedisinsk Vitenskap og Miljøvitenskap.

Sitater