De Kristallografie van de Röntgenstraal

Door Liji Thomas, M.D.,

De kristallografie van de Röntgenstraal is een oriëntatiepuntontwikkeling in de structurele studie van een waaier van atomen en molecules die in kristallijne vorm kan worden teruggegeven. Het werd uitgevonden door twee William Braggs, vader en zoon, in 1912, voordeel halend uit de ontdekking van de diffractie van de Röntgenstraal in 1912.

De regeling van deze atomen of molecules is in groot deel de oorzaak van hun eigenschappen, dat is waarom dit gebied van studie zo nuttig is. Het Begrip van deze verhouding drijft de productie van nieuwe molecules en materialen die fysieke en chemische eigenschappen zoals nieuwe enzymcofactoren aangepast hebben die op de visualisatie van bestaande degenen worden gebaseerd.

Vele terreinen van wetenschap zoals chemie, de geologie, biologie en materialenwetenschap hangen van deze techniek voor een dieper inzicht in de inhoud af, of dit een levende cel, een vloeibaar kristal, quasicrystal, of ceramisch is. Opnieuw, is het kunnen de nauwkeurige pasvorm tussen molecules visualiseren die voor hun functie onderling afhankelijk zijn een essentieel deel vandaag van wetenschappelijk onderzoek.

De kristallografie wetenschappelijke apparatuur van de Röntgenstraal die wordt gebruikt om driedimensionele structuur van biologische molecules zoals proteïnen en DNA op te lossen. Het Krediet van het Beeld: Gregory A. Pozhvanov/Shutterstock
De kristallografie wetenschappelijke apparatuur van de Röntgenstraal die wordt gebruikt om driedimensionele structuur van biologische molecules zoals proteïnen en DNA op te lossen. Het Krediet van het Beeld: Gregory A. Pozhvanov/Shutterstock

Dit gegeven kan de drugs van de wetenschappersopbrengst of het leven deeltjes helpen die aan virussen of levende cellen om de gewenste gevolgen eenvoudig te veroorzaken door om aan de ligandmolecule worden ontworpen kunnen worden gepast te passen.

Het principe is eenvoudig en is gebaseerd op het vinden dat wanneer de Röntgenstralen door een kristal worden overgegaan een specifiek diffractiepatroon door het effect van de molecules op de weg van de stralen wordt veroorzaakt. Dit tweedimensionale patroon wordt dan geïnterpreteerd met behulp van wiskundige programma's evenals wetenschappelijke en artistieke vaardigheid en intuïtie helpen de structuur van de molecule begrijpen die het kon geproduceerd hebben.

De positie van de punten helpt om de regeling van atomen en de bandlengten en hoeken binnen de molecule te bepalen. De Röntgenstralen zijn succesvol in het bereiken van dit omdat hun golflengte (0.4-0.6 Å) bijna het zelfde als de gemiddelde interatomic afstand is.

Het opwindendste deel van het gehele proces kweekt onberispelijke kristallen aangezien in hun afwezigheid de goede beelden niet kunnen worden verkregen. De eerste te bestuderen substanties waren kristallen zoals kwarts maar vandaag om het even wat die in de vorm van een ordelijk vast lichaam kan worden verkregen is maalkoren aan zijn miljoen.

Procedure

Een de kristallografiemachine van de Röntgenstraal gebruikt een vier-cirkel diffractometer om het kristal en de detector tussen de bron van de Röntgenstraal en het scherm te roteren, dat de stralen ontvangt die door het kristal hebben overgegaan.

Het effect van de stralen op het kristal vormt een patroon van vlekken op het scherm, genoemd een diffractiepatroon. De dichtheid van de vlekken varieert met de hoeveelheid interferentie tussen de gebogen elektronen op elk punt.

De van het diffractiepatroon of elektron dichtheidskaart wordt geproduceerd, wijzend op de contourlijnen waarover de elektronendichtheid en zo verstrekkend de plaats van atomen het hoogst is. Dit wordt omgezet in een driedimensionele vertegenwoordiging van de atoom of moleculaire structuur gebruikend de transformatie van Fourier, een complexe wiskundige procedure.

Toepassingen

De bekendste toepassing van de diffractie van de Röntgenstraal is waarschijnlijk de opheldering van de double-stranded spiraalvormige structuur van DNA door Rosalind Franklin, Francis Crick en James Watson in de jaren '50. Andere belangrijke molecules de waarvan structuren zijn uitgewerkt omvatten insuline, penicilline en vitamine B12.

Herzien door Afsaneh Khetrapal Baccalaureus in de exacte wetenschappen (Hons)

Verwijzingen

  1. http://faculty.fullerton.edu/cmcconnell/304/X-Ray_Crystallography.htm
  2. http://www.rsc.org/Education/Teachers/Resources/Contemporary/student/pop_xray.html
  3. http://www.chem.ucla.edu/~harding/notes/notes_14C_xray.pdf
  4. http://www.chemistryviews.org/details/ezine/2064331/100th_Anniversary_of_the_Discovery_of_X-ray_Diffraction.html
  5. https://www.iucr.org/education/pamphlets/2/full-text

[Verdere Lezing: Kristallografie]

Last Updated: Sep 6, 2017

Comments

The opinions expressed here are the views of the writer and do not necessarily reflect the views and opinions of News-Medical.Net.
Post a new comment
Post