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James Watson Francis Crick Maurice Wilkins Rosalind Franklin 1957年,John Kendrew——肌红蛋白 2、X射线晶体学全解析的第一个蛋白质 结构－－肌红蛋白 一条多肽链+一个辅基多肽链：由153个氨基酸残基组成 分子量：16700 肌红蛋白晶体化及衍射实验 (NH4)2SO4 数日后 肌红蛋白缓冲液 3M (NH4)2SO4 pH7肌红蛋白溶液 肌红蛋白晶体 肌红蛋白晶体X射线衍射花样 肌红蛋白电子密度图(部分) 低解析度肌红蛋白模型 高解析度下的肌红蛋白模型 蛋白质分子空间结构解析的实验过程 蛋白质分子的晶体培养及解析 (NH4)2SO4 数日后 肌红蛋白缓冲液 3M (NH4)2SO4 pH7肌红蛋白溶液 肌红蛋白晶体 a. 采用石英毛细管安装晶体；b. 低温数据收集时的晶体安装 作业： 1、说明X射线用于解析蛋白质空间结构的原理。 2、解析一个未知蛋白质空间结构的实验过程。 X射线衍射技术 X射线的发现是起源于对阴极射线的研究。 伦琴也对阴极射线感兴趣，一个偶然事件吸引了他的注意 发现了一种穿透能力很强的射线——X射线（伦琴射线） W.K.Rontgen(1845-1923)德国维尔茨堡大学校长，是一个治学严谨，造诣很深的实验物理学家，由于发现X射线，第一个获诺贝尔物理学奖(1901年) X射线发现 X射线性质 是一种穿透能力很强的射线 1912年劳厄等人（晶体衍射）确定是电磁波 波长范围 0.00150nm 量子理论 由光子组成的粒子流 E=hv=hc/λ X射线技术经百年的发展，不仅对其本质和性质有了深入的了解，而且在科研，生产方面有着广泛的应用。例如：在物理、化学、地质、生物、医学、天文、材料、工程等。 与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单 X射线源 X射线管 同步辐射 电子同步加速器产生的，高速电子在电磁场中运动发出的电磁辐射 特点： 1、方向性强 2、广阔平滑连续谱 3、高强度高亮度 4、偏振 5、高稳定 6、脉冲宽度小 高速电子打在靶上，产生X射线和热量 X射线谱 标识光谱 连续光谱 来源于电子轰击阳极时的轫致辐射， X射线管的管压低时发出连续光谱 原子内层次电子跃迁发出的辐射，与靶材有关，X射线管的管压超过靶的某一激发电位时才有标识光谱 * X射线与物质的相互作用 X射线与物质相互作用时，会产生各种不同的复杂过程，从能量转换来看，一束X射线通过物质时，它的能量可分为三部分： 散射：相干散射，非相干散射； 吸收：荧光X射线，光电子和俄歇电子； 透过。 X射线与物质的相互作用 入射X射线 强度I0 散射X射线 相干 非相干 电子 反冲电子 俄歇电子 光电子 荧光X射线 光电效应 俄歇效应 X 热能 透射X射线I=I0e-?X * X射线的散射——相干散射 定义：入射的X射线光子与原子中受束缚较紧的电子相碰撞而弹射，光子的方向改变了，但能量几乎没有损失，于是产生了波长不变的相干散射。 机理：原子中的电子在入射X射线电场力的作用下产生与入射波频率相同的受迫振动，于是这样的受迫振动的电子便成为一个新的电磁波源，向四周辐射与入射X射线的频率（波长）相同的电磁波，并且彼此之间有确定的相位关系。由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射，也称经典散射或汤姆逊散射。相干散射是X射线在晶体中产生衍射现象的基础。原子核的散射作用是微不足道的，因为散射波强度与带电粒子的质量平方成反比。 * X射线的散射——非相干散射 当X射线与束缚较小的外层电子或自由电子作用时，X射线光子将一部分能量传给电子，使之脱离原有的原子而成为反冲电子。同时光子本身也改变了传播方向，发生散射，且能量减小，即散射X射线的波长变长了。 * X射线的吸收——光电效应 光电效应——当用X射线轰击物质时 ，若X射线的能量大于物质原子对其内层电子的束缚力时，入射X射线光子的能量就会被吸收，从而导致其内层电子（如K层电子）被击出，产生光电效应。 光电效应 * X射线的吸收——荧光（二次特征）X射线 荧光辐射——失去内层电子的原子处于激发态，将发生外层电子向内层跃迁同时释放波长一定的特征X射线。称为二次荧光辐射或荧光辐射。 荧光辐射 * X射线的吸收——俄歇效应 定义：当高能级的电子向低能级跃迁时，能量不是产生二次X射线，而是被周围某个壳层上的电子所吸收，并促使该电子受激发逸出原子成为二次电子。这