Що таке рентгенівська кристалографія; Новини-Медичні

Застереження: Ця сторінка є автоматичним перекладом цієї сторінки спочатку англійською мовою. Зверніть увагу, оскільки переклади створюються машинно, не всі переклади будуть ідеальними. Цей веб-сайт та його веб-сторінки призначені для читання англійською мовою. Будь-який переклад цього веб-сайту та його веб-сторінок може бути неточним і неточним, повністю або частково. Цей переклад подано на практиці.

Рентгенівська кристалографія - це інструмент, який використовується для надання структурної інформації про молекули. Ця техніка була розроблена в 1912 році Вільямом Генрі Бреггом та Вільямом Лоуренсом Бреггом (команда батька та сина, яка виграла Нобелівську премію з фізики 1915 року за свою роботу в галузі), які створили на ранніх роботах Макса фон Лау.

Фон Лауе виявив, що за допомогою рентгенівських променів, що просвічують крізь кристал сульфату міді на фотопластинці, утворюються дифракційні плями, пов'язані з кристалічною структурою зразка.

Стрибав:

Вступ до рентгенівської кристалографії

Рентгенівська кристалографія використовує електромагнітне випромінювання (особливо рентгенівське) для визначення молекулярної та атомної структури кристала. Структура кристала призводить до дифракції рентгенівських променів у певних напрямках. Аналізуючи інтенсивності та кути цих пучків, можна визначити положення та розташування електронів у кристалічній структурі.

Потім можна отримати тривимірну ілюстрацію електронної густини. Потім можна визначити таку інформацію, як середнє положення атомів у структурі, ковалентна адгезія між ними та їх кристалографічна смуга, що представляє тривимірну структуру молекули.

Причиною використання рентгенівських променів у цьому процесі є те, що хмари електронів мають той самий масштаб, що і довжина хвилі рентгенівської променевої терапії. Це означає, що променева терапія спрямовується і розсіюється електронами атомів у тілі. кристал. Керовані рентгенівські промені виробляють розподіл розсіювання, пропорційний куту розсіювання. Для опису цього використовується закон Брегга.

Оскільки багато різних типів структур можуть утворювати кристали, рентгенівська кристалографія може мати багато дослідницьких застосувань. Речовини, які можна проаналізувати цим методом, включають солі, руди, метали, напівпровідники, а також біологічні сполуки, включаючи білки, нуклеїнові кислоти та вітаміни.

Найскладнішою частиною процесу є вирощування ідеального кристала, необхідного для надання точної інформації про зразок. Деякі макромолекули можуть бути важко кристалізуватися, особливо ті, що мають велику атомну вагу, такі як мембранні білки.

Багато різних галузей дослідження, включаючи біологію, хімію та геологію, знайшли застосування цій потужній, але простій техніці.

Методологія

Рентгенівський кристалографічний апарат працює за допомогою чотириколірного дифрактометра. Це працює, обертаючи кристал і дефлектор між джерелом рентгенівського випромінювання та екраном. На екран надходять рентгенівські промені, які пройшли крізь кристал.

Експерименти з рентгенівською кристалографією розбиті на чотири операції:

Кристалізація білка
Створення дифракційної картини
Аналіз дифракційної картини для отримання площини електронної густини
Визначення структури білка.

Як уже зазначалося, найскладнішою частиною процесу є досягнення ідеальної кристалічної структури для аналізу. Оскільки положення електронів повинно бути точно простежено, важливо, щоб структура була бездоганною.

Дифракційна картина формується на екрані рентгенівськими променями, поглиненими атомами в кристалі, які залишають дифракційні темні плями. Їх щільність змінюється залежно від величини інтерференції між дифракційними електронами в кожній точці. Ці місця точно представляють електронну щільність, яку можна побудувати на графіку.

Після створення площини електронної густини аналіз кристалографічних характеристик є відносно простим. Однак для розуміння інформації потрібна складна математика. У перші дні рентгенівської кристалографії ці обчислення виконувались вручну, але зараз для їх використання використовуються комп’ютери.

Використаний розрахунок називається перетворенням Фур'є. Цей розрахунок перетворює характеристики у тривимірне зображення атомної або молекулярної структури молекули або контрольного матеріалу.

Застосування рентгенівської кристалографії

Рентгенівська кристалографія використовується для аналізу багатьох різних молекул і застосовувалася у багатьох відомих проектах в галузі органічної та неорганічної хімії. Першими структурами, які були розв’язані за допомогою цієї техніки, були монокристали, включаючи кварц і сіль.

Однією з найвідоміших з них було визначення подвійної спіральної структури ДНК Франкліном, Ватсоном та тортиколісом у 1953 р. Інші важливі молекули, структури яких були ідентифіковані, включають вітамін В12, інсулін та пеніцилін.

Окрім аналізу органічних молекул (білків, вітамінів, нуклеїнових кислот) та мінеральних молекул і структур, рентгенівська кристалографія використовувалася для розробки нових матеріалів у галузі матеріальних наук та наук про життя.

резюме

Рентгенівська кристалографія все ще залишається одним з найкращих методів аналізу структури багатьох речовин. Це залишається потужною, простою та надійною методикою, яку використовують лабораторії у всьому світі.

Існує безліч досліджень, за допомогою яких рентгенівська кристалографія може забезпечити унікальний аналіз для цього, якого інші методології не можуть, але він має деякі недоліки в порівнянні з цими іншими методами, тому його слід завжди використовувати як компонент. Набір аналітичних методів.

Джерела

Smyth, MS, and Martin, 2000) Рентгенівські кристалографи від JHJ (. Молекулярна патологія https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1186895/
Blundell, TL та Johnson, LN (1976). Кристалографія білка. Лондон: Академічне видання

Подальше читання

Реджинальд Дейві

Рег Дейві - позаштатний копірайтер і редактор, який базується в Ноттінгемі, Великобританія. Написання для News Medical представляє об’єднання різних інтересів та галузей, якими він цікавився та займався протягом багатьох років, включаючи мікробіологію, біомедичні науки та екологію.

Цитати

Будь ласка, використовуйте один із наступних форматів, щоб цитувати цю статтю у своєму есе, роботі чи доповіді:

Дейві, Реджинальд. (2019, 14 жовтня). Що таке рентгенівська кристалографія? Новини-Медичні. Отримано 05 лютого 2021 року з https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-X-ray-Crystallography.aspx.

Дейві, Реджинальд. “Що таке рентгенівська кристалографія?”. Новини-Медичні. 05 лютого 2021 року. .

Дейві, Реджинальд. “Що таке рентгенівська кристалографія?”. Новини-Медичні. https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-X-ray-Crystallography.aspx. (дата звернення 05 лютого 2021).

Дейві, Реджинальд. 2019. Що таке рентгенівська кристалографія?. News-Medical, переглянутий 05 лютого 2021 р., Https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-X-ray-Crystallography.aspx.

News-Medical.Net надає цю медичну інформаційну послугу відповідно до цих умов. Зверніть увагу, що медична інформація, розміщена на цьому веб-сайті, призначена для підтримки, а не для заміщення стосунків між пацієнтом та лікарем/лікарем та медичної консультації, яку вони можуть надати.

News-Medical.net - Сайт AZoNetwork