x射線晶(jing)體定向衍射技術(shu)

x射線晶(jing)體定向衍射技術(shu)

       X-射線衍(yan)射法是測定蛋白質(zhi)晶體結(jie)構(gou)的極(ji)其(qi)重(zhong)要方(fang)法。生物(wu)大(da)分(fen)子X射線晶(jing)體學(xue)是(shi)揭(jie)示(shi)分子結構(gou)與功(gong)能(neng)的科學。目前還沒(mei)有壹(yi)種工(gong)具(ju)能(neng)夠(gou)用(yong)它(ta)直(zhi)接觀察到蛋白(bai)質內(nei)部(bu)的原(yuan)子和基(ji)團(tuan)的排列(lie)。雖然電子顯(xian)微鏡(jing)接近(jin)於(yu)看到(dao)大(da)分(fen)子的輪廓。但是(shi)仍(reng)然於(yu)揭(jie)露分(fen)子的大(da)小、形狀(zhuang)、對(dui)稱(cheng)性和(he)聚集狀態等(deng)。通(tong)過(guo)X-射線衍(yan)射法(X-ray diffraction method)可間接地(di)研究(jiu)蛋白(bai)質晶(jing)體的空(kong)間(jian)結(jie)構(gou)。對晶(jing)體結(jie)構(gou)的研究(jiu)將(jiang)幫助人(ren)們從原(yuan)子的水平上了解(jie)物(wu)質。   

1 、X-射線晶(jing)體衍(yan)射技術(shu)的建(jian)立(li)及發展(zhan) 

    1895年，倫(lun)琴(qin)(Rontgen)發現了X-ray; 1913年布(bu)拉(la)格(ge)父(fu)子用(yong)X射線衍(yan)射法對氯化鈉(na)、氯化鉀(jia)晶體進(jin)行(xing)了 測(ce)定，指出(chu)晶體衍(yan)射圖可以(yi)確(que)定晶體內(nei)部(bu)的原(yuan)子(或分(fen)子)間的 距離(li)和排列(lie)。因此(ci)獲(huo)諾貝(bei)爾獎(jiang)。1951年，加利(li)福(fu)尼亞理工(gong)學(xue)院(yuan)的泡令和(he)科裏提出(chu)，α-構(gou)型(xing)的多肽(tai) 鏈呈螺(luo)旋(xuan)形，通(tong)過(guo)X射線確(que)定，組(zu)成(cheng)蛋(dan)白質(zhi)的都是L-型(xing)氨(an)基(ji)酸(suan)。1953年克裏(li)克、沃(wo)森在X射線衍(yan)射資(zi)料(liao)的基礎上，提出(chu)了DNA三維(wei) 結(jie)構(gou)的模(mo)型(xing)。獲(huo)1962年生理或醫學(xue)諾貝(bei)爾獎(jiang)。1959年佩魯茨和肯德魯對(dui)血紅(hong)蛋白(bai)和肌血蛋(dan)白(bai)進(jin)行(xing)結(jie)構(gou)分析(xi)，解(jie) 決了三維(wei)空(kong)間(jian)結(jie)構(gou),獲1962年諾貝(bei)爾化學(xue)獎.1959年有機化學(xue)家(jia)豪普特曼和卡(ka)爾勒(le)建(jian)立(li)了測(ce)定晶體結(jie)構(gou)的純數(shu) 學(xue)理論，特別(bie)在研究(jiu)生物(wu)大(da)分(fen)子如激素(su)、抗(kang)生素、蛋(dan)白質(zhi)及新(xin)型(xing) 藥(yao)物(wu)分子結構(gou)方面(mian)起(qi)到(dao)了重(zhong)要作(zuo)用(yong)。因此(ci)獲(huo)1985年化學(xue)獎。 

2 、X-射線測(ce)定晶體結(jie)構(gou)的基本(ben)原(yuan)理 

    Χ-射線衍(yan)射是研究(jiu)藥(yao)物(wu)多晶(jing)型(xing)的主(zhu)要(yao)手(shou)段(duan)之(zhi)壹(yi)，它有單晶(jing)法和粉末χ-射線衍(yan)射法兩(liang)種。可用(yong)於(yu)區別(bie)晶態與(yu)非晶態、混合(he)物(wu)與化合(he)物(wu)。可通過(guo)給(gei)出(chu)晶胞(bao)參數(shu)，如原(yuan)子間距離(li)、環(huan)平面(mian)距離(li)、雙面(mian)夾角(jiao)等確(que)定藥(yao)物(wu)晶型(xing)與(yu)結(jie)構(gou)。 

    粉(fen)末(mo)法研究(jiu)的對象不是單晶體，而(er)是(shi)許多取(qu)向隨機的小晶(jing)體的總(zong)和(he)。此(ci)法準確度(du)高，分辨能(neng)力(li)強。每壹(yi)種晶(jing)體的粉末圖譜(pu)，幾乎(hu)同人的指紋壹(yi)樣，其(qi)衍(yan)射線的分布(bu)位(wei)置(zhi)和(he)強度(du)有著特征性(xing)規(gui)律，因而(er)成(cheng)為物(wu)相(xiang)鑒定的基礎。它在(zai)藥(yao)物(wu)多晶(jing)的定性與定量(liang)方面(mian)都起(qi)著決(jue)定性作(zuo)用(yong)。 

 當χ-射線（電(dian)磁波）射入(ru)晶體後(hou)，在(zai)晶(jing)體內(nei)產生周期性變(bian)化的電磁場，迫(po)使(shi)晶體內(nei)原(yuan)子中的電子和原(yuan)子核跟(gen)著發(fa)生周期振動(dong)。原(yuan)子核的這種振(zhen)動比(bi)電子要弱(ruo)得多(duo)，所(suo)以(yi)可忽略(lve)不記。振動的電子就成(cheng)為壹(yi)個新的發射電磁波波(bo)源(yuan)，以(yi)球(qiu)面(mian)波(bo)方(fang)式往各個方向散(san)發(fa)出(chu)頻率(lv)相(xiang)同的電磁波，入(ru)射χ-射線雖按(an)壹(yi)定方向射入(ru)晶體，但(dan)和(he)晶(jing)體內(nei)電子發生作(zuo)用(yong)後(hou)，就(jiu)由(you)電(dian)子向各個方向發射射線。 

    當波(bo)長(chang)為λ的χ-射線射到這(zhe)族平面(mian)點(dian)陣(zhen)時，每壹(yi)個平面(mian)陣(zhen)都對χ-射線先(xian)考慮任(ren)壹(yi)平面(mian)點(dian)陣(zhen)1對χ-射線的散(san)射作(zuo)用(yong)：χ-射線射到同壹(yi)點陣(zhen)平面(mian)的點陣(zhen)點上(shang)，如果(guo)入(ru)射的χ-射線與(yu)點陣(zhen)平面(mian)的交角(jiao)為θ，而散(san)射線在(zai)相(xiang)當於(yu)平面(mian)鏡(jing)反(fan)射方向(xiang)上的交角(jiao)也是(shi)θ，則射到相(xiang)鄰兩(liang)個點陣(zhen)點上(shang)的入(ru)射線和(he)散(san)射線所(suo)經過(guo)的光程(cheng)相(xiang)等，即(ji)PP'='=RR'。根(gen)據(ju)光(guang)的幹涉原(yuan)理，它互相(xiang)加強，並且入(ru)射線、散(san)射線和(he)點陣(zhen)平面(mian)的法線在(zai)同壹(yi)平面(mian)上(shang)。