X-ray衍射法解析蛋白质晶体结构 【课件】.pptVIP

X-ray衍射法解析蛋白质晶体结构   蛋白质结构解析基本流程 蛋白质晶体结构测定基本步骤 1 结晶 2 数据收集与处理 3 相角测定 4 相角改进 5 电子密度计算和解释 6 修正 蛋白质的结晶 蛋白质结晶原理 蛋白质结晶技术 蛋白质结晶步骤 蛋白质晶体 蛋白质结晶原理 溶液中存在的作用力有疏水相互作用、静电力、氢键作用力等，当吸引力与排斥力达到平衡时溶液处于稳定状态。 当吸引作用增大，或分散的或排斥的相互作用减小时，分子开始趋向与聚集状态。例如在液态环境中，如果生物大分子溶液很浓，没有足够的水维持其溶剂化作用，则分子可能聚集成非晶态沉淀，也可能结晶出来。 蛋白质结晶过程 蛋白质结晶方法 常用的使蛋白质沉淀的方法是加入沉淀剂，这种方法是通过降低水的流动性来增加蛋白质的有效浓度。常用沉淀剂：聚乙二醇（PEG），盐（如硫酸铵）。 另外一种方法：减小蛋白质分子间的排斥力或是增大他们之间的吸引力。如加入有机溶剂，改变溶液的PH，温度等。 蛋白质结晶方法 整批结晶法－该方法的原理是瞬间将沉淀剂加入蛋白质溶液中，使溶液突然达到高度饱和状态。 透析法－ 气相扩散法 悬滴法 使用带有空穴的盘子，蛋白质溶液的液滴悬挂在盖玻片的下方，盖玻片覆盖在密封有沉淀剂溶液的空穴上方。盖玻片的表面经过硅化处理以阻止液滴在玻璃表面的铺展。 这种方法是利用气相平衡的原理，使任何挥发性的组分在小液滴和大样品池间达到平衡，使蛋白质液滴中沉淀剂及蛋白质的浓度逐渐增加，达到过饱和状态，最终析出晶体 非常适用于只有少量样品，却要筛选大量条件的情况。 蛋白质结晶步骤 样品准备－纯化 初步筛选 条件优化－－以获得质量高的单晶 蛋白质浓度 沉淀剂的特性及其浓度 加入低浓度的一些影响结晶的特异性试剂。 PH值及温度 接种 晶体！ 晶体 晶体的X衍射及结构解析 1912年Von Laue, Friedroich及Knipping进行了著名的第一次X射线衍射实验 ，证明了晶体的根本特征——即晶体内部质点在三维空间周期地排列。（衍射原理：将三维阵列作为天然光栅。） 要研究晶体结构，首先要了解其几何性质，包括内部构造、晶面、对称性、空间群、不对称单位等。 结构解析过程 晶体几何性质 点阵、晶胞、格子 对称性 晶面指数 不对称单位 晶体的点阵结构、晶胞、格子 晶胞和晶格 从一个空间点阵结构中一定可以划出一个平行六面体，这一平行六面体称为晶胞。晶胞由晶体空间点阵中3个不平行的单位矢量a，b，c所规定，其大小形状用晶胞参数a，b，c，α,β,γ表示。空间点阵按照确定的平行六面体单位划分后，称为晶格。 晶胞的分类、格子 根据晶胞参数的不同，我们可以划出七种基本晶胞。（每种晶胞根据其所含阵点个数的不同分为：素晶胞和复晶胞（又分为体心、面心和底心晶胞）。 这样，所有的晶胞可分为14种不同的格子类型，称为布拉菲（Bravais）格子。 晶体的对称性 对称理论 几何学把具有对称形象的各个部分叫做等同图形，对称图形就是由两个或两个等同图形构成的，并且很有规律的重复的图形。 对称操作：对称图形中的等同部分通过一定的操作后与原图形重合。这些操作即为对称操作，如：旋转，倒反，反映，平移。 对称元素：进行对称动作是所依据的几何元素（点、线、面等）。 七种对称操作和对称元素 （1）旋转操作―――旋转轴 （2） 反映操作―――镜面 （3） 反演操作―――对称中心 （4） 旋转反演操作―――反轴 （5） 平移操作―――点阵 （6） 螺旋旋转操作―――螺旋轴 （7） 反映滑移操作―――滑移面 旋转操作n―――旋转轴Ln 以一个假想直线为轴，绕此直线旋转一定的角度可使图形相同部分重合。直线称为对称轴，以L表示，分为n重旋转轴，其中n＝360/α, α为旋转角度。受点阵结构的限制，晶体中只存在1，2，3，4，6几种旋转轴，用L1， L2 ，L3， L4， L6 表示。 旋转轴—— 1.2.3.4.6重轴 垂直于图形平面方向具有三重对称轴的二维晶格 (每个黑三角表示一个三重轴） 镜面m和倒反操作i 镜面：镜像关系 倒反：类似于相机（凸透镜）等大成像 旋转反演操作―――反轴Lin 旋转＋倒反 螺旋旋转操作―――螺旋轴nm 旋转＋平移（n为轴次，m为滑移量，mn） 反映滑移操作―――滑移面g 反映＋平移 对称操作与对称元素总结 旋转轴，镜面，对称中心，反轴等对应的对称操作至少有一个点不动，称为点操作。与点操作相应的对称元素能存在于无限结构中，也能存在于有限的晶体宏观外形中。因此宏观对称元素中只有七种