1、蛋白质晶体学 王 新泉 医学科学楼 C226 62789401 王佳伟 医学科学楼 C328 62782124 本 课程将主要采取课堂讲述的方式，介绍蛋白质晶体学的基本概念，原理和实验方法。主要内容 包括： （ 1）晶体对称元素，等效点系，点群和空间群等几何晶体学内容 ； （ 2） X-射线的发生和衍射测量装置 ； （ 3）蛋白质 晶体 生长 ； （ 4）晶体 X-射线衍射原理 ； （ 5）结构因子 ； （ 6）同晶置换法和反常散射方法求解相角问题原理 ； （ 7） 相角优化 ； （ 8）分子置换法 ； （ 9） 直接法 在蛋白质晶体学中的应用 ； （ 10） 蛋白质 晶体结构修正 ； （
2、 11） 蛋白质 晶体结构质量检测。 参考书 X-射线晶体学基础 (2nd edition) 梁栋材 晶体结构的周期性和对称性 周公度 Fundamentals of Crystallography (2nd edition) C. Giacovazzo, et al. Principles of Protein X-ray crystallography Jan Drenth International Tables for Crystallography Volume F: Crystallography of Biological macromolecules 晶体是原子，离子或分子按照
3、一定的 周期性 在空间排列所形成的具有一定规则几何外形的 固体 。 按 周期性规律重复排列 晶体的定义及其性质 无定形态物质 (玻璃体、非晶态物质 )内部排列杂乱无章，或仅仅是短程有序 ， 没有周期性 规律 。 均 匀 性 ： 晶体内部各个部分的宏观性质是相同的 ， 如 有相同的密度、相同的化学组成。 各向异性 ： 晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。 晶体 具有如下性质： 石墨 石墨晶体在平行于石墨层方向上比垂直于石墨层方向上导电率大一万倍。 规则外形 ： 理想环境中生长的晶体应为凸多边形（自范性）。 晶体 具有如下性质： F(晶面数 )+V(顶点数 )=E(晶棱数 )+ 2 6+8=12
4、+2 8+6=12+2 晶体的 对称性 ： 理想晶体 的外形与其内部的微观结构是紧密相关的，都具有特定的对称性，而且其对称性与性质的关系非常密切 。 晶体 具有如下性质： 晶体 对 X-射线的 衍射 ：晶体 的周期性结构使它成为天然的三维光栅，周期与 X光波长相当 , 能够对X光产生衍射。 晶体 具有如下性质： 1912年 ， 德国物理学家劳厄 （ Max von Laue） 发现了 X-射线衍射现象 ， 证明了 X-射线的波动性和晶体内部结构的周期性 ， 并第一次对 晶体的 空间点阵理论 作出 了实验验证 ， 进而使得 X-射线晶体学成为在原子水平研究三维物质结构的首枚探测器 。 两年后 ，
5、 这一发现为劳厄赢得了 1914年诺贝尔物理学奖 。 点阵 理论 晶体的周期性是我们能够把它抽象为 “ 点阵 ” 来研究 ， 将 晶体中重复出现的最小 单元称为为 结构基 元(structural motif),结构基元的 化学组成相同 、 空间结构相同 、 排列取向相同 、 周围环境相同 。 用一个数学上的点来 代表结构基元 , 称为 点阵 点 。 整个晶体被抽象成一组点 ， 称为 点阵 。 一 维 周 期 性 结 构 与 直线点 阵 一 维 周 期 性 结 构 与 直线点 阵 按连接其中任意两点的向量将所有的点平移而能复原的一组无限多个点 . 点阵的数学定义 Cu （ 111面）密置层 （
6、 每个原子就是一个结构基元 ， 对应一个点阵点 ） ： Cu （ 111面） 的点阵 . 红线画出的是一个 平面格子 ： 二 维 周 期 性 结 构 与 平 面 点 阵 石墨层 小 黑点为平面点阵 . 为比较二者关系 , 暂以石墨层作为背景，其实点阵不保留这种背景 . 为什么不能将每个 C原子作为一个结构基元？ NaCl (100)晶面 三 维 周 期 性 结 构 与 空间 点 阵 Li Na K Cr Mo W. (立方体心 ) Mn (立方简单 ) 以上每一个原子都是一个结构基元，都可以抽象成一个点阵点 . 立方面心是一种常见的金属晶体结构 ,例如 Ni， Cu， Pt等，其中每个原子都是一个结构基元，都可被抽象成一个点阵点 . 六 方 Mg金属晶体 CsCl CsCl NaCl 晶体结构 是在每个点阵点上安放一个结构基元 。 晶体结构 = 结构基元 点阵 晶体可以抽象成点阵，点阵是无限的 . 只要从点阵中取一个点阵单位即格子，就能认识这种点阵 . 如何从点阵中取出一个点阵单位呢？ 直线 点阵与素向量、复向量 连接直线点阵任意两个 相邻 阵点间的向量 a,称为 素向量 。 平面 点阵 与平面 格子
