Cristalografia do Raio X

Por Liji Thomas, DM,

O cristalografia do Raio X é uma revelação do marco no estudo estrutural de uma escala dos átomos e das moléculas que podem ser rendidos no formulário cristalino. Foi inventado pelos dois William Braggs, pai e filho, em 1912, aproveitando-se da descoberta da difracção de Raio X em 1912.

O regime destas átomos ou moléculas está na grande parte responsável para suas propriedades, que é porque este campo de estudo é tão útil. Compreender este relacionamento conduz a produção de moléculas e de materiais novos que personalizaram propriedades físicas e químicas tais como os cofactor novos da enzima baseados no visualização dos existências.

Muitas áreas de ciência tais como a química, a geologia, a biologia e a ciência de materiais dependem em cima desta técnica para uma compreensão mais profunda do assunto, se esta é uma pilha viva, um cristal líquido, um quasicrystal, ou de um cerâmico. Além Disso, poder visualizar o ajuste preciso entre as moléculas que são interdependentes para sua função é uma parte crucial da investigação científica hoje.

Radiografe o equipamento científico do cristalografia usado para resolver a estrutura tridimensional de moléculas biológicas tais como proteínas e ADN. Crédito de Imagem: Gregory A. Pozhvanov/Shutterstock
Equipamento científico do cristalografia do Raio X usado para resolver a estrutura tridimensional de moléculas biológicas tais como proteínas e ADN. Crédito de Imagem: Gregory A. Pozhvanov/Shutterstock

Estes dados podem ajudar as drogas do produto dos cientistas ou as partículas vivas que podem ser cabidas aos vírus ou às pilhas vivas para produzir simplesmente os efeitos desejados sendo projectado caber à molécula da ligante.

O princípio é simples e é baseado em encontrar que quando os Raios X são passados através de um cristal um teste padrão de difracção específico está produzido pelo impacto das moléculas no trajecto das raias. Este teste padrão bidimensional é interpretado então com a ajuda dos programas matemáticos assim como habilidade e intuição científicas e artísticas para ajudar a compreender a estrutura da molécula que poderia a ter produzido.

A posição dos pontos ajuda a determinar o regime dos átomos e dos comprimentos bond e ângulos dentro da molécula. Os Raios X são bem sucedidos em conseguir isto porque seu comprimento de onda (0.4-0.6 Å) é quase o mesmo que a distância interatómica média.

A parte a mais desafiante do processo inteiro está crescendo cristais impecáveis desde que em sua ausência boas as imagens não podem ser obtidas. As primeiras substâncias a ser estudadas eram cristais tais como o quartzo mas hoje qualquer coisa que pode ser obtido sob a forma de um sólido em ordem é munição a seu moinho.

Procedimento

Uma máquina do cristalografia do Raio X usa um diffractometer do quatro-círculo para girar o cristal e o detector entre a fonte do Raio X e a tela, que recebe as raias que passaram através do cristal.

O impacto das raias nos formulários de cristal um teste padrão dos pontos na tela, chamado um teste padrão de difracção. A densidade dos pontos varia com a quantidade de interferência entre os elétrons difractados em cada ponto.

O mapa do teste padrão de difracção ou da densidade de elétron é gerado, refletindo as linhas de contorno ao longo de que a densidade de elétron está fornecendo o mais altamente e assim o lugar dos átomos. Isto é transformado em uma representação tridimensional da estrutura atômica ou molecular usando a transformação de Fourier, um procedimento matemático complexo.

Aplicações

A aplicação a mais conhecida da difracção de Raio X é provavelmente a elucidação da estrutura helicoidal dobro-encalhada de ADN por Rosalind Franklin, Crick de Francis e por James Watson nos anos 50. Outras moléculas importantes cujas as estruturas foram dadas certo incluem a insulina, a penicilina e a vitamina B12.

Revisto por Afsaneh Khetrapal BSc (Hons)

Referências

  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

[Leitura Adicional: Cristalografia]

Last Updated: Sep 6, 2017

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