x射线晶体定向衍射技术

x射线晶体定向衍射技术

       X射线衍射法是测定蛋白质晶体结构的极其重要方法。生物大分子X射线晶体学是揭示分子结构与功能的科学。目前还没有一种工具能够用它直接观察到蛋白质内部的原子和基团的排列。虽然电子显微镜接近于看到大分子的轮廓。但是仍然于揭露分子的大小、形状、对称性和聚集状态等。通过X射线衍射法(X-ray diffraction method)可间接地研究蛋白质晶体的空间结构。对晶体结构的研究将帮助人们从原子的水平上了解物质。   

1 、X射线晶体衍射技术的建立及发展 

1895年，伦琴(Rontgen)发现了X-ray; 1913年布拉格父子用X射线衍射法对氯化钠、氯化钾晶体进行了 测定，指出晶体衍射图可以确定晶体内部的原子(或分子)间的 距离和排列。因此获诺贝尔奖。1951年，加利福尼亚理工学院的泡令和科里提出，α-构型的多肽 链呈螺旋形，通过X射线确定，组成蛋白质的都是L-型氨基酸。1953年克里克、沃森在X射线衍射资料的基础上，提出了DNA三维 结构的模型。获1962年生理或医学诺贝尔奖。1959年佩鲁茨和肯德鲁对血红蛋白和肌血蛋白进行结构分析，解 决了三维空间结构,获1962年诺贝尔化学奖.1959年有机化学家豪普特曼和卡尔勒建立了测定晶体结构的纯数 学理论，特别在研究生物大分子如激素、抗生素、蛋白质及新型 药物分子结构方面起到了重要作用。因此获1985年化学奖。 

2 、X射线测定晶体结构的基本原理 

    Χ射线衍射是研究药物多晶型的主要手段之一，它有单晶法和粉末χ射线衍射法两种。可用于区别晶态与非晶态、混合物与化合物。可通过给出晶胞参数，如原子间距离、环平面距离、双面夹角等确定药物晶型与结构。 

    粉末法研究的对象不是单晶体，而是许多取向随机的小晶体的总和。此法准确度高，分辨能力强。每一种晶体的粉末图谱，几乎同人的指纹一样，其衍射线的分布位置和强度有着特征性规律，因而成为物相鉴定的基础。它在药物多晶的定性与定量方面都起着决定性作用。 

 当χ射线（电磁波）射入晶体后，在晶体内产生周期性变化的电磁场，迫使晶体内原子中的电子和原子核跟着发生周期振动。原子核的这种振动比电子要弱得多，所以可忽略不记。振动的电子就成为一个新的发射电磁波波源，以球面波方式往各个方向散发出频率相同的电磁波，入射χ射线虽按一定方向射入晶体，但和晶体内电子发生作用后，就由电子向各个方向发射射线。 

当波长为λ的χ射线射到这族平面点阵时，每一个平面阵都对χ射线先考虑任一平面点阵1对χ射线的散射作用：χ射线射到同一点阵平面的点阵点上，如果入射的χ射线与点阵平面的交角为θ，而散射线在相当于平面镜反射方向上的交角也是θ，则射到相邻两个点阵点上的入射线和散射线所经过的光程相等，即PP'='=RR'。根据光的干涉原理，它互相加强，并且入射线、散射线和点阵平面的法线在同一平面上。