Белки дифракционные максимумы

За рассеяние рентгеновских лучей, попадающих в кристалл, ответственны электроны атомов кристалла. Интенсивность дифракционных максимумов рассеяния определяется плотностью электронов в атомах тех кристаллических плоскостей, от которых происходит рассеяние. Расшифровывая картину дифракционных максимумов, кристаллографы устанавливают расстояние между плоскостями кристалла, степень их заполнения атомами, размеры элементарной ячейки и получают полное представление о структуре кристалла. Дифракция рентгеновских лучей позволяет исследовать не только такие кристаллические вещества, как различные соли, но также широко используется для установления областей кристалличности в полимерах, например в резине (растянутая резина более кристаллична, чем нерастянутая). Исследование с помощью дифракции рентгеновских лучей белков и других биохимически важных веществ принесло огромную пользу при установлении их строения. Классическим примером возможностей рентгеноструктурного метода является расшифровка с его помощью строения столь сложного вещества, как дезоксирибонуклеиновая кислота (см. гл. 28). [c.176]

Как правило, дифракционные максимумы многих порядков обнаружены для природных фибриллярных белков, таких как кератины [1], коллаген [2], мышечные волокна [3, 4]. Преимущественно меридианальные рефлексы найдены для некоторых одноосноориентированных синтетических волокон [6—11] и единичных полимерных кристаллов, выращенных из разбавленного раствора [12, 13]. Многие неориентированные полимеры, закристаллизованные из расплава, обнаруживают также дискретные малоугловые дифракционные максимумы [14—16]. В последнем случае максимум на рентгенограмме не ограничен меридиональной областью, а имеет вид круга. [c.281]

Волокна фибриллярных белков состоят из кристаллических областей (кристаллитов), перемежающихся с областями меньшей упорядоченности. Каждая длинная белковая цепь проходит через ряд таких областей — как упорядоченных, так и неупорядоченных. В хорошо ориентированных волокнах цепи направлены в основном вдоль оси волокна, но часто ориентация их не очень совершенна. Для получения рентгенограмм волокон пучок рентгеновских лучей направляют перпендикулярно их оси. При непараллельной ориентации кристаллитов дифракционные максимумы размываются в дуги или кольца. Такие рентгенограммы содержат значительно. меньше информации о структуре, чем рентгенограммы хорошо ориентированных препаратов. Поэтому получение таких препаратов представляет собой важнейшую задачу, которая требует от экспериментатора большого искусства. В дополнение к размытым пятнам на рентгенограммах фибриллярных белков часто мол<но наблюдать следы диффузных гало, обусловленных аморфными участками волокон. Дифракционные рентгеновские картины дают информацию лишь о структуре упорядоченных областей волокна (кристаллитов). Оценивать процентное содержание упорядоченной фазы в волокнах по данным рентгеновского рассеяния, как правило, нельзя. [c.240]

А требуется провести фотометрическое измерение 400 рефлексов дифракционной картины миоглобина, при разрешении в 2 А — около 10 000 рефлексов, а при разрешении в 1,4 А — более 25000 рефлексов. Число измерений возрастает до сотен тысяч, когда параллельно идет измерение изоморфно замещенных соединений. Все это потребовало заменить фотометрическое измерение дифракционных максимумов прямым отсчетом интенсивности с помощью счетчика квантов иа автоматическом дифрактометре. Показания этого прибора передаются на записывающее устройство, и все последующие расчеты осуществляются с помощью быстродействующих электронных вычислительных машин. Автоматизация рентгеноструктурного анализа позволяет надеяться, что в ближайшие годы этот метод даст нам точное знание первичной, вторичной и третичной структур ряда белков. [c.126]

За исключением первоначального участка при Л < 0,1, который может быть связан с размытием в положениях дифракционных максимумов, эти кривые демонстрируют гораздо большую внутримолекулярную подвижность ДНК по сравнению с САЧ. Конформационный анализ жесткости а-спирали белка и двойной спирали ДНК свидетельствует об их одинаковой жесткости на кручение и изгиб, но приводит к большей жесткости а-спирали на растяжение из-за сильного влияния водородных связей в направлении а-спирали. Эта дополнительная подвижность [c.476]

Строгая упорядоченность расположения белков в структуре саркомера позволила исследовать динамику молекулярной структуры мышцы с помощью метода малоугловой (ограниченной углами рассеяния порядка 2°) дифракции рентгеновских лучей. Пионерская роль в развитии этого направления исследований принадлежит Хью Хаксли. На рис. XXV.8 представлена схема установки для регистрации малоугловой дифракции. На рис. XXV.9 (см. также рис. XXV.4, в) приведена схема гексагональной упаковки толстых и тонких нитей в саркомере, в результате которой возникают две системы отражающих рентгеновские лучи плоскостей (1,0) и (1,1). Дифракционная картина мышцы состоит из дифракционных максимумов (рефлексов), возникающих в результате дифракции как на этих системах плоскостей (экваториальные рефлексы 1,0 и 1,1), так и на повторяющихся структурах ак-тиновых и миозиновых нитей (меридиональные рефлексы и так называемые слоевые линии рефлексов). При изменении функционального состояния мышцы местоположение рефлексов значительно не изменяется, происходит лишь перераспределение их интенсивностей. [c.235]

МЫ видим на этой рентгенограмме, позволяют получить информацию о структуре белка. Рентгенограмма дает фактически обращенную картину кристалла дифракционные максимумы, расположенные ближе к центру рентгенограммы, соответствуют большим межнлоскостным расстояниям, а максимумы, расположенные ближе к периферии,— малым. [c.106]

Определяя положение и интенсивность дифракционных максимумов (для нативного белка и для соответствующего числа его изоморфных производных), можно в принципе вывести из этих данных структуру интересующего нас бе,пка. Для получения высокого разрешения требуется провести измерения на очень большом числе дифракционных максимумов. Кендрью, например, при расшифровке структуры миоглобина измерил более 10 ООО максимумов и таким путем достиг разретония около 1,5 А. Эта работа требует весьма сложных математических расчетов, для выполнения которых приходится использовать быстродействующие вычислительные машины. [c.106]

Расстояния между атомами в кристалле имеют величину, сравнимую с длиной волны рентгеновского излучения, и поэтому лучи, рассеянные отдельными атомами, могут интерферировать между собой. Кристалл всегда можно рассматривать как семейство параллельных отражающих плоскостей, находящихся на расстоянии d друг от друга (фиг. 42). Для того чтобы в направлении 0 лучи взаимно усиливались, необходимо, чтобы они совпадали по фазе. Как видно из фиг. 42, дополнительное расстояние, которое проходит луч М по сравнению с лучом L (так называемая разность хода), равно 2d sin 0. Лучи будут усиливать друг друга в том случае, если их разность хода равна целому числу длин волн (т. е. пА,, где п — целое число). Итак, уравнение rtA, = 2iisin0 (полученное впервые Брэггом) связывает угол падения и отражения рентгеновских лучей 0 с длиной их волны Я, периодом решетки d и порядком отражения п. Отражения порядка выше первого наблюдаются при больших значениях брэгговских углов 0. Таким образом, кристаллическая решетка рассеивает рентгеновские лучи лишь в определенных направлениях, удовлетворяющих уеловию Брэгга. Поэтому на рентгенограммах монокристаллов наблюдаются резкие дифракционные максимумы в виде пятен (именно такой вид имеют рентгенограммы монокристаллов белков). [c.231]

Возвращаясь к рентгеноструктурному анализу белков, рассмотрим исследование миоглобина, отметив несколько последовательных этапов, проделанных в этой работе. Разрешающая способность метода рентгепоструктурного анализа находится в известной мере во власти исследователя. В начале было решено ограничиться более грубой картиной, пренебрегая мелкими деталями. Было принято, что анализ ведется с разрешением в 6 А. Это означает, что интерференпии, соответствующие расстояниям в прямой решетке меньше 6 А, пе принимаются во внимание. Следовательно, в обратном пространстве выбрасываются все пятна, расстояния которых от центра больше определенного. Иначе говоря, выбор разрешающей силы приводит к тому, что мы отбираем дифракционные максимумы, достаточно близкие к центральному пятну, п тем ограничиваем используемый экспериментальный Л1атериал. Так, для получения пространственной модели миоглобина с разрешающей силой в 6 А оказалось необходимым использовать 400 дифракционных пятен. При переходе к разрешающей силе в 2 А объем обратного пространства, который приходится использовать для анализа, возрастает, очевидно, в 3 =27 раз. Отсюда число дифракционных пятен, использованных для расчетов, составило 10 ООО. При последнем повышении разрешения до 1,5 А объем обратного пространства [c.106]

Изучая кинетику фазового превращения, важно одновременно исследовать степень упорядоченности строения кристаллизуемого полимера. С этой целью используются электронная и обычная мискроскопия, рентгеновский анализ, дифракция и т. д. Как показали исследования [2], дифракционные максимумы многих порядков были обнаружены для различного рода природных белков, некоторых синтетических волокон, полимеров и других высокомолекулярных соединений. Данные по рассеянию рентгеновских лучей могут интерпретироваться двояко. С одной стороны, рассеяние может быть связано с правильным чередованием кристаллических и аморфных участков в твердой фазе, а с другой — с сильно дефектной кристаллической структурой. И тот, и другой вариант интерпретации результатов наблюдений имеет свои сильные и слабые стороны. Окончательное решение вопроса требует дополнительных более углубленных исследований. [c.284]

Поскольку в каждом дифракционном максимуме содержится информация о всех элементах структуры изображения, фильтрация дает изображение одной элементарной ячейки кристалла, усредненное по всем ячейкам исходного непрофильтрованного изображения. Таким образом, статистическая достоверность изображения молекулы достигается автоматически в результате фильтрации благодаря кристаллической природе объекта. Поскольку такие изображения представляют собой проекции трехмерной структуры белков на плоскость, то уже на этом этапе исследования можно сделать некоторые заключения о пространственной организации объекта. [c.174]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология