蛋白晶體結(jié)構(gòu)作業(yè)任務(wù)

.生物大分子結(jié)構(gòu)與功能1、什么叫晶體衍射的結(jié)構(gòu)因子？結(jié)構(gòu)因子F與晶體衍射的衍射點(diǎn)的強(qiáng)度I有什感謝閱讀么關(guān)系？結(jié)構(gòu)因子是定量表征原子排布以及原子種類(lèi)對(duì)衍射強(qiáng)度影響規(guī)律的參數(shù)，即晶體結(jié)構(gòu)對(duì)衍射謝謝閱讀強(qiáng)度的影響因子。晶體X光衍射強(qiáng)度與幾何結(jié)構(gòu)因子的平方成正比2、什么叫傅里葉變換？用公式說(shuō)明為什么說(shuō)蛋白質(zhì)晶體的電子密度與晶體衍精品文檔放心下載射的結(jié)構(gòu)因子互為傅里葉變換與反變換的關(guān)系？TheFourier transformis a mathematical operation that decomposes精品文檔放心下載afunctionintoitsconstituentfrequencies,knownasafrequencyspectrum.The精品文檔放心下載term"Fouriertransform"referstoboththetransformoperationandtothe謝謝閱讀complex-valuedfunctionitproduces.精品文檔放心下載結(jié)構(gòu)因數(shù)同電子密度分布函數(shù)之間存在著傅里葉變換的關(guān)系：謝謝閱讀.由傅里葉變換公式得：foreveryrealnumberξ.Whentheindependentvariablexrepresentstime(withSIunitofseconds),the感謝閱讀transformvariableξrepresentsfrequency(inhertz).Undersuitable感謝閱讀conditions,?canbereconstructedfrom bytheinversetransform:精品文檔放心下載foreveryrealnumberx.晶體對(duì)X射線的衍射是一種傅里葉變換，把正空間的電子密度變換為倒易空間的衍射強(qiáng)度。精品文檔放心下載3、什么叫兩個(gè)函數(shù)的卷積（convolution）？?jī)蓚€(gè)函數(shù)的卷積的傅里葉變換與精品文檔放心下載.這兩個(gè)函數(shù)的傅里葉變換有什么關(guān)系？Inmathematicsandinparticularfunctionalanalysis,convolutionisamathematical謝謝閱讀operationontwofunctionsfandg,producingathirdfunctionthatistypically精品文檔放心下載viewedasamodifiedversionofoneoftheoriginalfunction.謝謝閱讀兩函數(shù)的傅里葉變換的乘積等于它們卷積后的傅里葉變換。精品文檔放心下載Italsoworkstheotherwayaround:感謝閱讀4、為什么說(shuō)晶體的電子密度是晶體里一個(gè)晶胞的電子密度與該晶體的晶格的感謝閱讀卷積？5、用兩個(gè)函數(shù)的卷積的傅里葉變換的性質(zhì)推導(dǎo)晶體的X射線衍射的結(jié)構(gòu)因子精品文檔放心下載與晶體里一個(gè)晶胞的X射線衍射的結(jié)構(gòu)因子的關(guān)系。Ihkl=|Fhkl|2.Ie若亞晶塊的體積為VC，晶胞體積為V0，則：N=VC/V0這N個(gè)晶胞的HKI晶體衍射的疊加強(qiáng)度為：考慮到實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)與之的差別，乘以一個(gè)因子，，則可得：.6、為什么通常用同晶置換法解蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)時(shí)需要至少兩個(gè)重原子衍生精品文檔放心下載物？同晶置換法需要制備同晶型的重原子衍生物﹐即在不會(huì)改變分子和晶體結(jié)構(gòu)的情況下﹐在精品文檔放心下載晶體中引入一種較重的金屬原子。這些金屬原子在晶體中以和其它原子相同的周期重復(fù)規(guī)律感謝閱讀排列。它們對(duì)于X射線的散射僅影響晶體的衍射強(qiáng)度﹐而不改變衍射方向。這時(shí)重原子的感謝閱讀結(jié)構(gòu)振幅可由衍生物與天然晶體衍射強(qiáng)度的差值求得。由于晶體中引入重原子的數(shù)目有限,精品文檔放心下載我們可以采用別的辦法(例如帕特遜函數(shù)法)來(lái)確定它們的位置,進(jìn)而可以計(jì)算重原子的結(jié)構(gòu)謝謝閱讀因子。如果能有兩個(gè)以上同晶型的衍生物﹐就可利用矢量三角形法則求得天然晶體的相位﹐謝謝閱讀因而也就可以解出這種晶體的結(jié)構(gòu)。這種方法稱為多對(duì)同晶置換法。當(dāng)晶體中重原子的吸收謝謝閱讀邊接近入射X射線的波長(zhǎng)時(shí)﹐重原子內(nèi)層的約束電子對(duì)于入射線會(huì)有很強(qiáng)的散射作用﹐稱感謝閱讀為反常散射。此時(shí)晶體衍射強(qiáng)度的中心對(duì)稱定律不再成立,即||≠|(zhì)|。這就相當(dāng)于使用一種晶精品文檔放心下載體收集兩套衍射強(qiáng)度數(shù)據(jù)。其效果等于有了兩個(gè)同晶型的衍生物。因此可以采用類(lèi)似同晶置謝謝閱讀換的辦法解出晶體結(jié)構(gòu)。這種方法稱為反常散射法。許多蛋白質(zhì)分子是由相同或相似的亞基謝謝閱讀組成的﹐它們之間具有結(jié)構(gòu)的相似性。對(duì)于那些結(jié)構(gòu)相同或相似的蛋白質(zhì)分子﹐如果得到晶精品文檔放心下載型不同的晶體﹐那么它們?cè)诓煌О械牟町愒谟诳臻g處向以及排布方式不同。另外﹐即使謝謝閱讀在一種晶胞的晶體學(xué)不對(duì)稱單位內(nèi)﹐也可存在相同或相似的亞基結(jié)構(gòu)。它們之間存在非晶體精品文檔放心下載學(xué)的對(duì)稱關(guān)系。因此可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)變換和平移變換的辦法﹐使得這些相同或相似的結(jié)構(gòu)重合。謝謝閱讀這樣﹐如果已知一個(gè)結(jié)構(gòu)﹐就可結(jié)合晶體學(xué)的結(jié)構(gòu)修正方法求得另外一個(gè)未知的結(jié)構(gòu)。這種精品文檔放心下載方法稱為分子置換法。.7、什么叫FigureofMerit?FigureofMerit越高或越低代表什么含義？感謝閱讀Afigureofmeritisaquantityusedtocharacterizetheperformanceofadevice,感謝閱讀systemormethod,relativetoitsalternatives.Inengineering,figuresofmeritare感謝閱讀oftendefinedforparticularmaterialsordevicesinordertodeterminetheirrelative精品文檔放心下載utilityforanapplication.精品文檔放心下載在電子學(xué)中叫品質(zhì)因數(shù)或Q值。越高表示性能（具體哪方面性能需要根據(jù)其定義來(lái)看）越精品文檔放心下載好。8、什么叫R ？mergeRmerge代表分辨函數(shù)的指標(biāo)。Rmerge=|I(k)-I|/I(k),whereI(k)isvalueofthekthmeasurementoftheintensityofa謝謝閱讀reflection,Iisthemeanvalueoftheintensityofthatreflectionandthesummation精品文檔放心下載istheoverallmeasurements.謝謝閱讀9、什么叫晶體結(jié)構(gòu)修正的Rfactor？什么叫晶體結(jié)構(gòu)修正的freeRfactor？感謝閱讀蛋白質(zhì)的起始模型，常由于相角的解不夠完美，使計(jì)算出來(lái)的電子密度圖產(chǎn)生誤差，誤導(dǎo)模精品文檔放心下載型的走向，因此需要做進(jìn)一步的改善，稱為修正(refinement)。修正的目的在于進(jìn)行立體化精品文檔放心下載學(xué)(stereochemistry)(如勝鍵鍵長(zhǎng)、鍵角、胺基酸構(gòu)形)優(yōu)化的同時(shí)，減少計(jì)算與實(shí)驗(yàn)繞射精品文檔放心下載點(diǎn)強(qiáng)度的差異，用來(lái)評(píng)估的數(shù)值則是「剩余值(R-factor)」：謝謝閱讀.其中Fobs及Fcalc分別表示觀察值與計(jì)算值的繞射光振幅。大部分修正后可接受的剩余精品文檔放心下載值約0.2(20%)。即使修正后有較低的剩余值，也不能代表其結(jié)構(gòu)就是正確的，因此提出Rfree，它是一個(gè)交精品文檔放心下載互驗(yàn)證的程序，取出部分的繞射點(diǎn)（約10%），排除于修正的程序之外，以對(duì)結(jié)構(gòu)的正確性，精品文檔放心下載提供個(gè)別的檢查，稱為自由剩余值，其計(jì)算方式同剩余值。感謝閱讀10、 什么叫CullisRfactor?CullisR=<||FPH|-|FP+FH||>/<||FPH|-|FP||精品文檔放心下載cRCullis= ||Fh(obs)|-|Fh(calc)||/|Fh(obs)|forcentricreflections,where|Fh(obs)|isthe謝謝閱讀observedheavyatomstructurefactoramplitudesand|Fh(calc)|isthecalculatedheavy謝謝閱讀atomstructurefactoramplitude謝謝閱讀11、 什么叫l(wèi)ackofclosureerror?感謝閱讀Anydifferencebetweenvaluesforsuccessiveoccupationsmustbeconsideredasa謝謝閱讀closureerror.逐次讀數(shù)之間的任何差值都必須看作一種閉合差。感謝閱讀測(cè)量平差中常用的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。它是指某個(gè)量的觀測(cè)結(jié)果與其應(yīng)有值之間的差值，在某幾個(gè)量精品文檔放心下載構(gòu)成幾何或物理?xiàng)l件方程的情況下，由于這些量的觀測(cè)值中包含有誤差，它們不能滿足方程感謝閱讀而產(chǎn)生一定的差值,稱此差值為條件閉合差，簡(jiǎn)稱閉合差。感謝閱讀.12、 畫(huà)圖說(shuō)明什么叫晶體的反常散射？反常散射：當(dāng)入射光的能量足以使晶體中原子發(fā)生躍遷時(shí)，就能在非中心對(duì)稱晶體中觀察到感謝閱讀反常散射。13、 為什么說(shuō)晶體發(fā)生反常散射時(shí)不滿足Friedel`slaw?謝謝閱讀弗里德定律表述為:當(dāng)略去晶體中原子的反常散射效應(yīng)或?qū)⒕w密度函數(shù)ρ看作實(shí)函數(shù)時(shí)，衍謝謝閱讀射指標(biāo)為hkl的衍射強(qiáng)度Ihkl與衍射指標(biāo)為hhkl的衍射強(qiáng)度hhkl數(shù)值相等，即Ihkl=Ihkl或I(H)=I(-H)。此定律決定，在空間分立分布的衍射數(shù)據(jù)(組)是中心對(duì)稱的。感謝閱讀然而，當(dāng)入射光的能量足以使晶體中原子發(fā)生躍遷時(shí)，就會(huì)發(fā)生反常散射，反常散射是在非謝謝閱讀中心對(duì)稱晶體中，它會(huì)導(dǎo)致hkl與-h-k-l兩者的反射強(qiáng)度出現(xiàn)細(xì)微但可觀測(cè)的電子密度差異，感謝閱讀這就是說(shuō)，對(duì)于非中心對(duì)稱晶體中比S重的原子，F(xiàn)riedel定律并不嚴(yán)格成立。感謝閱讀.14、 簡(jiǎn)述用分子置換法解析蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的大致過(guò)程。精品文檔放心下載若是一個(gè)未知的蛋白質(zhì)與另一已解出結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，在胺基酸序列具有30%以上的一致性感謝閱讀(identity)，表示這兩個(gè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可能類(lèi)似，可以利用分子置換法來(lái)計(jì)算出未知蛋白質(zhì)謝謝閱讀的相角。利用已知蛋白質(zhì)之結(jié)構(gòu)分子帶入晶體中尋找旋轉(zhuǎn)及位移的可能位置，解析出結(jié)構(gòu)。謝謝閱讀隨著蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的增加，可以發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的蛋白質(zhì)具有相同的折迭方式，而出現(xiàn)新的折迭的機(jī)感謝閱讀率也相對(duì)減少，所以只要未知的蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)(ProteinDataBank,PDB)中，找精品文檔放心下載到序列上具有同源性(homology)的已知結(jié)構(gòu)時(shí)，即可在取得晶體繞射數(shù)據(jù)后，快速地運(yùn)用感謝閱讀分子置換法來(lái)解決相角問(wèn)題。15、 什么叫Patterson函數(shù)？并證明Patterson函數(shù)為結(jié)構(gòu)因子的模的平感謝閱讀方的傅里葉變換。定義:Patterson函數(shù)是晶體電子密度函數(shù)ρ的二重自卷積，是以結(jié)構(gòu)因子模平方為傅里葉系感謝閱讀數(shù)進(jìn)行展開(kāi)的傅里葉級(jí)數(shù)：帕特遜函數(shù)具有與對(duì)應(yīng)晶體相同的三維晶格。它匯集了反映反子謝謝閱讀間相對(duì)位置與相對(duì)取向的信息庫(kù)，在晶體結(jié)構(gòu)解析中起很重要的作用。精品文檔放心下載16、 請(qǐng)畫(huà)圖說(shuō)明什么叫Ewardsphere.謝謝閱讀.TheincidentplanewavefallingonthecrystalhasawavevectorKiwhoselengthis2π精品文檔放心下載λ.ThediffractedplanewavehasawavevectorKf.Ifnoenergyisgainedorlostinthediffractionprocess(itiselastic)thenKfhasthesamelengthasKi.Thedifferencebetweenthewave-vectorsofdiffractedandincidentwaveisdefinedasscattering精品文檔放心下載vectorK=K?K.SinceKandKhavethesamelengththescatteringvectormustfiiflieonthesurfaceofasphereofradius2π/λ.ThissphereiscalledtheEwaldsphere.謝謝閱讀17、 請(qǐng)推導(dǎo)晶體衍射發(fā)生時(shí)的vonLaueequation(或稱vonLaue謝謝閱讀condition)。.TakeKitobethewavevectorfortheincoming(incident)beamandK0tobethe精品文檔放心下載wavevectorfortheoutgoing(diffracted)beam. isthescattering感謝閱讀vectorandmeasuresthechangebetweenthetwowavevectors.精品文檔放心下載Take tobetheprimitivevectorsofthecrystallattice.ThethreeLaue精品文檔放心下載conditionsforthescatteringvector,ortheLaueequations,forintegervaluesofa謝謝閱讀reflection'sreciprocallatticeindices(h,k,l)areasfollows:精品文檔放心下載Theseconditionssaythatthescatteringvectormustbeorientedinaspecificdirection感謝閱讀inrelationtotheprimitivevectorsofthecrystallattice.謝謝閱讀Ifisthereciprocallatticevector,weknow.TheLaueequationsspecify.Whencewehaveor.Fromthiswegetthediffractioncondition:精品文檔放心下載Since: (consideringelasticscattering):感謝閱讀.The diffraction condition reduces to theBragg精品文檔放心下載law ..18、 為什么一般來(lái)說(shuō)晶體越大，對(duì)X射線的衍射越強(qiáng)？精品文檔放心下載由Ewald反射球可得，球面上的任意倒易格子點(diǎn)（h,k,l）都符合衍射條件而產(chǎn)生衍射，球精品文檔放心下載心指向格子點(diǎn)的方向即為衍射方向。當(dāng)晶體相對(duì)入射線有一種取向，即倒易格子分布一定時(shí)謝謝閱讀即有一定數(shù)量的倒易格子點(diǎn)落在球面上，產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)目的衍射。倒易格子參數(shù)h.k.l.越小，謝謝閱讀即晶胞越大，倒易格子點(diǎn)越密集，所產(chǎn)生衍射的數(shù)目也越多，故對(duì)X射線的衍射越強(qiáng)。感謝閱讀19、 請(qǐng)畫(huà)圖表式并推導(dǎo)Bragg方程。.Bragg'slaw:n為整數(shù)，λ為入射波的波長(zhǎng)，d為原子晶格內(nèi)的平面間距，而θ則為入射波與散射平面間的感謝閱讀夾角公式推導(dǎo)：設(shè)一單色波（任何種類(lèi)），進(jìn)入一組對(duì)齊的平面晶格點(diǎn)，其平面間距為d，入射角為θ，謝謝閱讀如下圖。波被晶格點(diǎn)A反射后會(huì)沿AC'行進(jìn)，而沒(méi)有被反射的波則沿AB繼續(xù)行進(jìn)，被晶格點(diǎn)B反謝謝閱讀射后路徑為BC。AC與BC間存在路徑差，表達(dá)式為精品文檔放心下載(AB+BC)?(AC')。只有在路徑差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，這兩股分開(kāi)的波，在到達(dá)某一點(diǎn)時(shí)，會(huì)是同相位的，才精品文檔放心下載會(huì)因此產(chǎn)生相長(zhǎng)干涉，故相長(zhǎng)干涉的產(chǎn)生條件為(AB+BC)?(AC')=nλ從上圖可見(jiàn).且 ，由此可得，組合上述各式，得，簡(jiǎn)化后可得：nλ=2dsinθ20、 什么叫系統(tǒng)消光（systemicabsence）?P212121空間群的系統(tǒng)消光