Cristallographie de Rayon X

Par Liji Thomas, DM,

La cristallographie de Rayon X est un développement de point de repère dans l'étude structurelle d'un domaine des atomes et des molécules qui peuvent être rendus en forme cristalline. Elle a été inventée par les deux William Braggs, père et fils, en 1912, tirant profit de la découverte de la diffraction des rayons X En 1912.

L'arrangement de ces atomes ou molécules est dans la grande partie responsable de leurs propriétés, qui est pourquoi ce domaine d'études est si utile. La Compréhension de cette relation pilote la production des molécules et des matériaux neufs qui ont personnalisé les propriétés matérielles et chimiques telles que les cofacteurs nouveaux d'enzymes basés sur la visualisation de celles existantes.

Beaucoup de secteurs scientifiques tels que la chimie, la géologie, la biologie et la science des matériaux dépendent de cette technique pour une compréhension plus profonde du thème, si c'est une cellule vivante, un cristal liquide, un quasicrystal, ou d'un céramique. De Nouveau, pouvoir concevoir l'ajustement précis entre les molécules qui sont interdépendantes pour leur fonctionnement est une partie essentielle de recherche scientifique aujourd'hui.

Radiographiez le matériel scientifique de cristallographie utilisé pour résoudre la structure en trois dimensions des molécules biologiques telles que des protéines et l'ADN. Crédit d'Image : Gregory A. Pozhvanov/Shutterstock
Matériel scientifique de cristallographie de Rayon X utilisé pour résoudre la structure en trois dimensions des molécules biologiques telles que des protéines et l'ADN. Crédit d'Image : Gregory A. Pozhvanov/Shutterstock

Ces données peuvent aider les médicaments de produit de scientifiques ou les particules vivantes qui peuvent être ajustés aux virus ou aux cellules vivantes pour produire les effets souhaités simplement en étant conçu pour s'ajuster à la molécule de ligand.

Le principe est simple et est basé sur la constatation que quand des Rayons X sont réussis par un cristal un diagramme diffraction particulier est produit par l'incidence des molécules sur le chemin des rayons. Cette configuration bidimensionnelle est alors interprétée avec l'aide des programmes mathématiques ainsi que technique et intuition scientifiques et artistiques pour aider à comprendre la structure de la molécule qui pourrait l'avoir produite.

La position des points aide à déterminer l'arrangement des atomes et des longueurs en esclavage et des cornières dans la molécule. Les Rayons X sont réussis dans la réalisation de ceci parce que leur longueur d'onde (0.4-0.6 Å) est presque identique que la distance interatomique moyenne.

La partie la plus provocante du procédé entier élève les cristaux impeccables puisqu'en leur absence bonnes des images ne peuvent pas être obtenues. Les premières substances à étudier étaient des cristaux tels que le quartz mais aujourd'hui quelque chose qui peut être obtenu sous forme de solide ordonné est blé à moudre à sa fraise.

Procédure

Une machine de cristallographie de Rayon X emploie un diffractometer de quatre-cercle pour tourner le cristal et le détecteur entre la source de Rayon X et l'écran, qui reçoit les rayons qui ont traversé le cristal.

L'incidence des rayons sur les formes en cristal une configuration des endroits sur l'écran, appelée un diagramme diffraction. La densité des endroits varie avec la quantité d'interférence entre les électrons diffractés à chaque remarque.

Le plan de diagramme diffraction ou de densité d'électrons est produit, réfléchissant les courbes de niveau selon lesquelles la densité d'électrons fournit le plus haut et ainsi l'emplacement des atomes. C'est transformé dans une représentation en trois dimensions de l'atomique ou de la structure moléculaire utilisant la transformée de Fourier, Une procédure mathématique complexe.

Applications

L'application la plus connue de la diffraction des rayons X Est probablement l'élucidation de la structure hélicoïdale bicaténaire d'ADN par Rosalind Franklin, Torticolis de Francis et de James Watson pendant les années 1950. D'Autres molécules importantes dont les structures ont été établies comprennent l'insuline, la pénicilline et la vitamine B12.

Révisé par BSC d'Afsaneh Khetrapal (Chéris)

Références

  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

[Davantage de Relevé : Cristallographie]

Last Updated: Sep 6, 2017

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