Ce este cristalografia cu raze X ?

Disclaimer: Această pagină este o traducere automată a acestei pagini inițial în engleză. Vă rugăm să rețineți, deoarece traducerile sunt generate automat, nu toate traducerile vor fi perfecte. Acest site web și paginile sale web sunt destinate citirii în limba engleză. Orice traducere a acestui site și a paginilor sale web poate fi inexactă și inexactă, în totalitate sau parțial. Această traducere este furnizată într-o practică.

Cristalografia cu raze X este un instrument utilizat pentru a furniza informații structurale despre molecule. Tehnica a fost dezvoltată în 1912 de William Henry Bragg și William Lawrence Bragg (o echipă de tată și fiu care a câștigat Premiul Nobel pentru fizică din 1915 pentru munca lor în domeniu), care s-au bazat pe lucrările timpurii ale lui Max von Laue.

Von Laue a descoperit că prin raze X care strălucește printr-un cristal de sulfat de cupru pe o placă fotografică, au fost produse petele de difracție asociate cu structura cristalină a probei.

Sărit:

O introducere în cristalografia cu raze X

Cristalografia cu raze X utilizează radiații electromagnetice (în special, raze X) pentru a determina structura moleculară și atomică a unui cristal. Structura cristalului determină difracția razelor X în direcții specifice. Analizând intensitățile și unghiurile acestor grinzi, se poate determina poziția și dispunerea electronilor în structura cristalină.

O ilustrare tridimensională a densității electronilor poate fi apoi produsă. Pot fi apoi determinate informații precum poziția medie a atomilor în structură, aderența covalentă între ei și ceața cristalografică a acestora, care reprezintă structura tridimensională a unei molecule.

Motivul pentru care razele X sunt utilizate în acest proces se datorează faptului că norii de electroni sunt la aceeași scară cu lungimea de undă a radioterapiei cu radiații X. Aceasta înseamnă că radioterapia este ghidată și dispersată de electronii atomilor din corp. cristal. Razele cu raze X ghidate produc o distribuție a dispersiei care este proporțională cu unghiul de dispersie. Legea lui Bragg este folosită pentru a descrie acest lucru.

Deoarece multe tipuri diferite de structuri pot forma cristale, cristalografia cu raze X poate avea multe aplicații de cercetare. Substanțele care pot fi analizate prin această metodă includ săruri, minereuri, metale, semiconductori, precum și compuși biologici, inclusiv proteine, acizi nucleici și vitamine.

Cea mai dificilă parte a procesului este creșterea unui cristal perfect, așa cum este necesar pentru a furniza informații exacte despre eșantion. Unele macromolecule pot fi dificil de cristalizat, în special cele cu o greutate atomică mare, cum ar fi proteinele de membrană.

Multe domenii de studiu diferite, inclusiv biologia, chimia și geologia, au găsit utilizări pentru această tehnică puternică, dar simplă.

Metodologie

O mașină de cristalografie cu raze X funcționează utilizând un difractometru cu patru cercuri. Acest lucru funcționează prin rotirea cristalului și a deflectorului între sursa de raze X și ecran. Ecranul primește razele X care au trecut prin cristal.

Experimentele de cristalografie cu raze X sunt împărțite în patru operații:

Cristalizarea proteinelor
Producerea unui model de difracție
Analiza modelului de difracție pentru a produce un plan de densitate a electronilor
Determinarea structurii proteinelor.

După cum sa menționat, cea mai dificilă parte a procesului este realizarea unei structuri cristaline perfecte pentru analiză. Deoarece poziția electronilor trebuie urmărită exact, este important ca structura să fie impecabilă.

Un model de difracție este format pe ecran de razele X care au fost absorbite de atomii din cristal, care lasă pata întunecată a difracției. Densitatea lor variază în funcție de cantitatea de interferență dintre electronii difractați în fiecare punct. Aceste locuri reprezintă exact densitatea electronilor, care poate fi trasată.

Odată realizat planul de densitate a electronilor, analiza caracteristicilor cristalografice este relativ simplă. Cu toate acestea, necesită matematică complexă pentru a da sens informațiilor. În primele zile ale cristalografiei cu raze X, aceste calcule se făceau manual, dar acum computerele sunt folosite pentru a le efectua.

Calculul utilizat se numește transformată Fourier. Acest calcul transformă caracteristicile într-o reprezentare tridimensională a structurii atomice sau moleculare a moleculei sau a materialului de control.

Aplicații ale cristalografiei cu raze X

Cristalografia cu raze X este utilizată pentru a analiza mai multe molecule diferite și a fost utilizată în multe proiecte celebre din domeniile chimiei organice și anorganice. Primele structuri care au fost rezolvate folosind tehnica au fost monocristale, inclusiv cuarț și sare.

Una dintre cele mai faimoase dintre acestea a fost determinarea structurii dublu-elicoidale a ADN-ului de către Franklin, Watson și torticolis în 1953. Alte molecule importante ale căror structuri au fost identificate includ vitamina B12, insulina și penicilina.

Pe lângă analiza moleculelor organice (proteine, vitamine, acizi nucleici) și a moleculelor și structurilor minerale, cristalografia cu raze X a fost utilizată pentru a dezvolta noi materiale în științele materialelor și ale vieții.

rezumat

Cristalografia cu raze X este încă una dintre cele mai bune metode pentru analiza structurii multor substanțe. Rămâne o tehnică puternică, simplă și fiabilă, utilizată de laboratoare din întreaga lume.

Există numeroase studii conform cărora cristalografia cu raze X poate oferi analize unice pentru acest lucru, pe care alte metodologii nu le pot face, dar are unele dezavantaje în comparație cu aceste alte tehnici, motiv pentru care ar trebui să fie întotdeauna utilizată ca componentă. O suită de metode analitice.

Surse

Smyth, MS și Martin, 2000) Cristalografe cu raze X de la JHJ (. Molecular Pathology https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1186895/
Blundell, TL și Johnson, LN (1976). Cristalografia proteinelor. Londra: Academic Edition

Lecturi suplimentare

Reginald Davey

Reg Davey este un redactor și editor independent, cu sediul în Nottingham, în Regatul Unit. Scrierea pentru News Medical reprezintă reunirea diferitelor interese și domenii în care a fost interesat și implicat de-a lungul anilor, inclusiv Microbiologia, Științele biomedicale și Științele mediului.

Citate

Vă rugăm să utilizați unul dintre următoarele formate pentru a cita acest articol în eseu, lucrare sau raport:

Davey, Reginald. (2019, 14 octombrie). Ce este cristalografia cu raze X? Știri-Medical. Adus pe 05 februarie 2021 de pe https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-X-ray-Crystallography.aspx.

Davey, Reginald. „Ce este cristalografia cu raze X?”. Știri-Medical. 05 februarie 2021. .

Davey, Reginald. „Ce este cristalografia cu raze X?”. Știri-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-X-ray-Crystallography.aspx. (accesat la 5 februarie 2021).

Davey, Reginald. 2019. Ce este cristalografia cu raze X?. News-Medical, consultat 05 februarie 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-X-ray-Crystallography.aspx.

News-Medical.Net furnizează acest serviciu de informații medicale în conformitate cu acești termeni și condiții. Vă rugăm să rețineți că informațiile medicale găsite pe acest site web sunt concepute pentru a sprijini, nu pentru a înlocui relația dintre pacient și medic/medic și sfaturile medicale pe care le pot oferi.

News-Medical.net - Un site AZoNetwork