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X射線晶體定向衍射歷史介紹

更新時間:2020-03-13點擊次數(shù):7353

X射線晶體定向衍射歷史介紹

X射線晶體衍射是人們了解原子世界的利器,這一技術(shù)為人們解析了大量的重要生物學(xué)結(jié)構(gòu)。今年是這一技術(shù)的百年誕辰,本期Nature雜志以特刊形式,介紹了X射線晶體衍射的過去、現(xiàn)在和將來。

1914年,德國科學(xué)家Max von Laue因為發(fā)現(xiàn)晶體中的X射線衍射現(xiàn)象,獲得了諾貝爾物理學(xué)獎,這一發(fā)現(xiàn)直接催生了X射線晶體學(xué)。從那以后,研究者們用這一衍射技術(shù)解析了大量復(fù)雜分子的晶體結(jié)構(gòu),從簡單的礦物、高科技材料(如石墨烯)到病毒等生物學(xué)結(jié)構(gòu)。隨著這一技術(shù)的不斷改進,出成果的節(jié)奏也越來越快。現(xiàn)在蛋白晶體成像的分辨率已經(jīng)實現(xiàn)了突破,能夠區(qū)分單個原子。而新X射線源實現(xiàn)了對困難蛋白的成像,這些蛋白難以甚至不能形成大晶體。

Von Laue hit的理論是,當X射線通過晶體時會發(fā)生衍射,而衍射模式可以體現(xiàn)原子的定位。1912年,Von Laue hit及其同事用硫酸銅驗證了這一理論。

自1971年以來,蛋白數(shù)據(jù)庫(Worldwide Protein Data Bank)就在不斷收集蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),目前已經(jīng)收錄了將近十萬個條目。包括晶體學(xué)開放式數(shù)據(jù)庫COD在內(nèi)的其他數(shù)據(jù)庫,收錄了各種物質(zhì)的結(jié)構(gòu),從礦物質(zhì)、金屬到小生物分子。隨著成像和數(shù)據(jù)分析技術(shù)的進步,研究人員能夠獲得更細微的結(jié)構(gòu)信息,解決越來越復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)。

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