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X射线晶体定向衍射历史介绍

点击次数:6967 发布时间:2020-03-13

X射线晶体定向衍射历史介绍

X射线晶体衍射是人们了解原子世界的利器,这一技术为人们解析了大量的重要生物学结构。今年是这一技术的百年诞辰,本期Nature杂志以特刊形式,介绍了X射线晶体衍射的过去、现在和将来。

1914年,德国科学家Max von Laue因为发现晶体中的X射线衍射现象,获得了诺贝尔物理学奖,这一发现直接催生了X射线晶体学。从那以后,研究者们用这一衍射技术解析了大量复杂分子的晶体结构,从简单的矿物、高科技材料(如石墨烯)到病毒等生物学结构。随着这一技术的不断改进,出成果的节奏也越来越快。现在蛋白晶体成像的分辨率已经实现了突破,能够区分单个原子。而新X射线源实现了对困难蛋白的成像,这些蛋白难以甚至不能形成大晶体。

Von Laue hit的理论是,当X射线通过晶体时会发生衍射,而衍射模式可以体现原子的定位。1912年,Von Laue hit及其同事用硫酸铜验证了这一理论。

自1971年以来,蛋白数据库(Worldwide Protein Data Bank)就在不断收集蛋白质结构数据,目前已经收录了将近十万个条目。包括晶体学开放式数据库COD在内的其他数据库,收录了各种物质的结构,从矿物质、金属到小生物分子。随着成像和数据分析技术的进步,研究人员能够获得更细微的结构信息,解决越来越复杂的分子结构。

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