蛋白质晶体学课件

俄罗斯晶体学所

实力雄厚的俄罗斯晶体学研究所 吴自勤 1 王进萍2 （ 1 中国科学技术大学物理学院合肥230026） （ 2 物理编辑部北京100190） 俄罗斯科学院晶体学研究所是俄罗斯一所名闻遐迩的研究机构。该所历史悠久，研究成果丰硕，拥有多名著名学者，不仅发表了许多重要的论文，而且出版了多册经典的专著，并且还用英文出版晶体学和表面科学期刊。是什么原因让这样一个研究所取得了如此的成功？在深入了解它的发展历程后，我们感触颇深。他们的成功经验对当前处于快速发展中的中国物理学或许能有所启发和借鉴。 晶体学是一门发展了三个多世纪的悠久学科。它的基本概念和规律早已确立，如对称性理论中的32种晶体点群分别在1830和1867年被独立发现；晶体的14种空间点阵1848年被布拉菲发现；晶体的230种空间群在1890年由俄国科学家费多洛夫（稍后是熊夫利）发现；费多洛夫的晶体对称性著作1901年以俄文发表。由此可见，俄罗斯的晶体学研究早已具备了深厚的基础和积累。 俄罗斯科学院晶体学研究所的前身包括了1925年在列宁格勒成立的苏联科学院矿物博物院晶体学实验室，1934年在莫斯科成立的苏联科学院罗蒙诺苏夫地球化学、矿物学和石油工学研究所晶体学分部，以及1937年成立的苏联科学院地球科学部晶体学实验室。1943年晶体学实验室被调整到苏联科学院数学物理部，并正式更名为晶体学研究所。1944年2月在学界享有盛誉的A V舒勃尼科夫（Shubnikov）

教授被任命为该研究所第一任所长。1961年晶体学研究所迁往莫斯科列宁大街59号新址，后来在Butlerova街17a和莫斯科市郊Kaluga 还建有两处分所。 图 1 俄罗斯科学院晶体学研究所（莫斯科列宁大街59号） 群英荟萃、硕果累累 俄罗斯晶体学研究所悠久的历史上曾涌现了一大批优秀的晶体物理学家，其中包括苏联科学院、俄罗斯科学院院士、通信院士多名，列宁奖金等国家奖获得者20名，俄罗斯荣誉科学家18名。限于篇幅，本文仅列举其中几位杰出的代表。

《解剖学基础》标准(课件)

《解剖学基础》标准 《解剖学基础》课程标准 一、适用对象: 本课程适用于中等卫生职业教育农村医学专业。 二、课程性质及任务: 《解剖学基础》是中等卫生职业教育农村医学专业一门重要专业核心课程。本课程主要内容包括正常人体解剖学、组织学、胚胎学。 本课程主要任务是揭示正常人体各系统、器官的位置,毗邻关系,形态结构和组织结构的特征及其发生发展规律和基本功能。 三、课程设计 (一）课程设计理念: 坚持以学生为主体、老师主导的教学理念，针对教学对象基本为初中毕业、基础较差等现实，采取理论够用为度,突出实践教学，以案例教学为特色，体现“教、学、做”一体的教学方法,根据后续课程的需求对课程内容进行梳理,着重讲述对后续课程有直接或间接帮助的内容，适当介绍当前本课程的最新进展。......感谢聆听(二）课程设计思路： 围绕中等卫生职业教育人才培养目标,准确把握本课程在中职护理、助产专业课程体系中的定位和作用,利用课堂教学、实验教学、案例讨论等教学方式，充分

运用信息技术服务教学，如图像、动画、视频等.教师可合作或独自制作微课、短视频等学生喜爱的信息教学方式解决普通教学中的难点内容，引导学生利用互联网获取相应的生理学知识和研究进展.依据职业岗位和素质、知识、能力结构的调查分析,确立教学目标，设计教学任务和检验标准等.......感谢聆听 四、课程目标 通过本课程的学习，学生能够达到下列要求 (一）职业素养目标 1.具有良好的职业道德,重视医学伦理,自觉尊重患者的人格,保护患者隐私. 2。具有良好的职业素养,能将预防和治疗疾病促进健康，维护农村居民健康利益作为自己的职业责任. 3。具有良好的身心素质和不怕苦累、爱岗敬业,能适应基层医疗卫生工作的实际需要。 （二)专业知识和技能目标 1。具备正确描述人体分布和人体各系统的组成,主要器官的位置、形态、结构特点以及毗邻关系。 2。具备全身主要的骨性和肌性标志及重要器官的体表投影，主要血管神经的行径、分支、分布。 ３.具备人体器官的组织结构和胚胎发育概况的基本理论. 4。具有在活体能够识别重要体表标志,辨认主要脏器的体表投影的能力。

蛋白质晶体结构分析及其发展

蛋白质晶体结构分析及其发展 范海福 中国科学院，物理研究所，北京，100080 物质的各种宏观性质源出于本身的微观结构。探索物质结构与性质之间的关系，是凝聚态物理、结构化学、材料科学、分子生物等许多学科的一个重要研究内容。晶体结构分析，是在原子的层次上测定固态物质微观结构的主要手段，它与上述众多学科有着密切的联系。就其本身而言，晶体结构分析是物理学中的一个小分支。这主要研究如何利用晶态物质对X-射线、电子、以及中子的衍射效应来测定物质的微观结构。晶体结构分析服务于许多不同的学科，因而许多学科的发展都对晶体结构分析产生深刻的影响。另一方面，晶体结构分析有自己独立的体系，它本身的发展又对所服务的学科起着促进作用。 晶体结构分析是伦琴发现X-射线以后创站的最重要学科之一。它奠基于物理学的几项重要进展。其中包括1895年W. C. Roentgen发现X-射线，1912年M. von Laue发现晶体对X-射线的衍射，1927年C. J. Davisson和G. P. Thomson发现晶体对电子的衍射，以及1931年E. Ruska建造第一台电子显微镜。上述几项重大的物理学进展使人类掌握了在原子层次上研究物质内部结构的手段，它们分别获得1901、1914、1937和1986年的诺贝尔物理学奖。其中，1901年伦琴获得的诺贝尔奖还是历史上第一个诺贝尔物理奖。通过研究物质内部结构与性质的关系，晶体结构分析有力地促进了各相关学科的发展。晶体结构分析的发展，是一个不断完善自身和不断扩大应用的过程。诺贝尔将的年谱记录了晶体结构分析历史上的重大事件并展示了它与其他学科相互作用所产生的丰硕成果。 晶体结构分析的方法主要有两大类。这就是以X-射线衍射为代表的衍射分析方法和以电子显微术为代表的显微成像方法。电了显微成像也可以认为是两上相继的电子衍射过程。因此，可以说衍射分析是晶体结构分析的核心。用衍射分析方法测定晶体结构的理论依据，在于晶体结构同它的衍射效应之间存在着互为Fourier变换的关系。这里说的衍射效应，是指从晶体向各个方向发出的衍射的振幅和相位。从衍射实验可以记录下各个方向上衍射波的振幅。但是在目前以及可见的将来，还不容易找到有普遍意义的实用方法来记录由晶体发出的衍射波的相位。因此要想从衍射效应的Fourier变换解出晶体结构，必须先设法找回"丢失了的"相位。这就是晶体学中的"相位问题"，它一直是研究晶体结构分析方法的关键问题。 紧接着Laue发现X-射线衍射，Bragg父子(W. H. Bragg和W. L. Bragg) 就迅速建立了用X-射线衍射方法测定晶体结构的实验手段和理论基础。这使人类得以定量地观测原子在晶体中的位置。为此他们两人同获1915年的诺贝尔物理学奖。晶体结构分析最初用于一些简单的无机化合物。对碱金属卤化物结构的研究导至W. L. Bragg提出原子半径的概念。不久Bragg又将晶体结构分析应用于研究硅酸盐以及金属和合金。硅酸盐晶体结构分析的工作为硅酸盐结构化学提供了最早的实验基础，而有关金属和合金的工作则作物理冶金、金属物理、以及相平衡图的研究推上了一个新的台阶，使有关工作深入到原子的层次。 晶体结构分析在研究无机化合物上取得成功，引起人们对有机物尤其是生命物质内部结构的兴趣。英国从二十年代中期就开始研究有机物晶体结构。但是过了十年多仍未见有重大的突破。原因是当时的分析技术和方法还很原始。于是迎来了三、四十年代晶体结构分析方法和技术大发展的时期。如前所述，晶体结构分析中所谓"相位问题"。早期的晶体结构分析用以解决相位问题的方法是所谓尝试法。其要点是：先根据已尼掌握的线索猜想出一个结构模型，再从这个模型计算出相应的一组理论衍射强度，然后同实验所犁衍射强度作比较并据此对模型进行修改。。上述步骤须经多次反复，直至理论和实验的衍射强度得以吻合。用这样的"方法"来测定晶体结构，说明科学试验却更像艺术创作。它显然适应不了测定复杂的晶

蛋白晶体结构作业

生物大分子结构与功能 1、什么叫晶体衍射的结构因子？结构因子F与晶体衍射的衍射点的强度I有什 么关系？ 结构因子是定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数，即晶体结构对衍射强度的影响因子。 晶体X光衍射强度与几何结构因子的平方成正比 2、什么叫傅里叶变换？用公式说明为什么说蛋白质晶体的电子密度与晶体衍 射的结构因子互为傅里叶变换与反变换的关系？ The Fourier transform is a mathematical operation that decomposes a function into its constituent frequencies, known as a frequency spectrum. The term "Fourier transform" refers to both the transform operation and to the complex-valued function it produces. 结构因数同电子密度分布函数之间存在着傅里叶变换的关系： 由傅里叶变换公式得： for every real number ξ. When the independent variable x represents time (with SI unit of seconds), the transform variable ξ represents frequency (in hertz). Under suitable conditions, ? can be reconstructed from by the inverse transform: for every real number x. 晶体对X射线的衍射是一种傅里叶变换，把正空间的电子密度变换为倒易空间的衍射强度。

蛋白晶体结构作业

蛋白晶体结构作业

生物大分子结构与功能 1、什么叫晶体衍射的结构因子？结构因子F与晶体衍射的衍射点的强度I有什么关系？ 结构因子是定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数，即晶体结构对衍射强度的影响因子。 晶体X光衍射强度与几何结构因子的平方成正比 2、什么叫傅里叶变换？用公式说明为什么说蛋白质晶体的电子密度与 晶体衍射的结构因子互为傅里叶变换与反变换的关系？ The Fourier transform is a mathematical operation that decomposes a function into its constituent frequencies, known as a frequency spectrum. The term "Fourier transform" refers to both the transform operation and to the complex-valued function it produces.

3、 什么叫两个函数的卷积（convolution ）？两个函数的卷积的傅里叶变换与这两个函数的傅里叶变换有什么关系？ In mathematics and in particular functional analysis, convolution is a mathematical operation on two functions f and g, producing a third function that is typically viewed as a modified version of one of the original function. 两函数的傅里叶变换的乘积等于它们卷积后的傅里叶变换。 It also works the other way around: 4、 为什么说晶体的电子密度是晶体里一个晶胞的电子密度与该晶体的晶格的卷积？ 5、 用两个函数的卷积的傅里叶变换的性质推导晶体的X 射线衍射的结构因子与晶体里一个晶胞的X 射线衍射的结构因子的关系。 I hkl =|F hkl |2.I e 若亚晶块的体积为V C ，晶胞体积为V 0，则： N=V C /V 0 这N 个晶胞的HKI 晶体衍射的叠加强度为：

蛋白质结晶学的法发展和应用

蛋白质晶体学的发展和应用 摘要: 从50年前英国科学家解析出第一个蛋白质晶体结构以来, 蛋 白质晶体学历经数个里程碑式的发展,已经成为一门成熟的高科技学科, 是结构生物学的主要研究手段。近年来结构生物学发展迅速并和其他学科相互渗透交叉, 特别是受到结构基因组学等热点学科的极 大带动。作为结构生物学的基本手段和技术, 蛋白质晶体学从解析简单的蛋白质三维结构延伸到解决各类生物大分子及复合物结构, 并 更加注重研究结构与功能之间的相互关系, 派生出诸如基于结构的 药物设计等应用性很强的分支。生物技术及计算机技术的飞速发展, 尤其是高通量技术在生物学领域的应用, 为蛋白质晶体学带来了全 新的概念和更加广阔的前景。文章将主要介绍蛋白质晶体学技术的一些历史发展以及应用。 1 引言 蛋白质晶体学（或称蛋白晶体学）是进行生物大分子结构研究的通称，是结构生物学的一个重要组成部分。它利用x射线穿过晶体发生 的衍射现象与晶胞内原子的空间位置有密切的关系, 以数学物理方 法可从晶体的衍射象推引出分子的真实象。由于x光的波长很短(用于结构分析的一般是1.54?), 而蛋白质分子内大多数原子间的距离都 在1.5 ?入左右, 故这一技术成象的分辨率可以超过看清原子的水平, 而且是三维实体。

蛋白质是由α—氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链，再由一条或一条以上的多肽链按照其特定方式结合而成的高分子化合物。蛋白质是构成人体组织器官的支架和主要物质，在人体生命活动中，起着重要作用。蛋白质有着复杂的空间结构。α—氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链，构成蛋白质的一级结构。在一级结构的基础上，氨基酸多肽链在进一步折叠形成一定的二级结构，如α螺旋和β折叠等。在二级结构或者超二级结构甚至结构域的基础上，进一步盘绕，折叠，依靠共价键的维系固定所形成的特定空间结构成为蛋白质的三级结构。在体内有许多蛋白质含有2条或2条以上多肽链，才能全面地执行功能。每一条多肽链都有其完整的三级结构，称为亚基（subunit），亚基与亚基之间呈特定的三维空间分布，并以非共价键相链接，这种蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。蛋白质的复杂结构是其功能多样性的前提和基础。大部分蛋白质都要保持其空间结构的完整性，才能体现生物活性并行使其特有的生物学功能。因此，研究蛋白质的空间结构对酶反应机理或蛋白质- 蛋白质相互作用方面以及进行药物设计和优化都 有着极其重要的作用。 2 .蛋白质晶体学的发展 早在1953 年，在剑桥大学卡文迪许实验室学习和工作的佩如兹、坎德鲁的博士研究生和博士后沃森（Watson）和克里克（Crick）利用富兰克林（Franklin）的X 射线衍射数据提供的晶体信息，结合结构

蛋白晶体结构作业

蛋白晶体结构作业-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

生物大分子结构与功能 1、什么叫晶体衍射的结构因子？结构因子F与晶体衍射的衍射点的强度I有什 么关系？ 结构因子是定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数，即晶体结构对衍射强度的影响因子。 晶体X光衍射强度与几何结构因子的平方成正比 2、什么叫傅里叶变换？用公式说明为什么说蛋白质晶体的电子密度与晶体 衍射的结构因子互为傅里叶变换与反变换的关系？ The Fourier transform is a mathematical operation that decomposes a function into its constituent frequencies, known as a frequency spectrum. The term "Fourier transform" refers to both the transform operation and to the complex-valued function it produces. 结构因数同电子密度分布函数之间存在着傅里叶变换的关系： 由傅里叶变换公式得： for every real number ξ. When the independent variable x represents time (with SI unit of seconds), the transform variable ξ represents frequency (in hertz). Under suitable conditions, ? can be reconstructed from by the inverse transform: for every real number x. 晶体对X射线的衍射是一种傅里叶变换，把正空间的电子密度变换为倒易空间的衍射强度。

蛋白质晶体学简介(根据牛津大学Stuart教授的讲义译编)

目录 1引言 (1) 2蛋白质测定的基本步骤 (2) 3结晶 (4) 4数据收集 (7) 5相位测定………………………………………………………………………………………… 11 6相位改善及扩展 (15) 7电子密度图的解释 (16) 8修正 (17) 9相关的信息 (19) 参考文献 (19) 1.引言 蛋白质及其复合物、组装体完整的三维结构的测定是研究生命活动中分子结构与功能关系，揭示生命现象的物理化学本质的科学基础。蛋白质及其复合物晶体的X－射线衍射是研究生物大分子三维精细结构的最主要的手段之一。在人类基因组全序列测定顺利完成和―后基因组时代‖（Post-genome era）到来之际，生命科学的中心任务是揭示基因组的功能,并在此基础上阐明遗传、发育、进化、功能调控等基本生物学问题，以及进一步解决与医学、环境保护、农业密切相关的问题。由于基因的功能最终总是通过其表达产物－蛋白质来实现的，因此，要了解基因组全部功能活动（包括正常的和异常的），最终也必须回到蛋白质分子上来。目前，我们还不可能只用基因组DNA的一维序列预测生命活动的机理(mechanism)和途径(pathway),也难于仅用基因的信息去解释疾病发生与发展的分子机理。显然，在人类基因组测序完成之后的时代，在有关生命活动整合知识的指导下，以蛋白质及其复合物、组装体为主体的生物大分子的精细三维结构及其在分子、亚细胞、细胞和整体水平上的生物学功能的研究是生命科学的重大前沿课题，也是当前生物学领域中最具有挑战性的任务之一，在后基因组时代生物学发展中处于战略性的关键地位。 蛋白质晶体学是一门十分活跃的边缘学科，60年－1997年之间已经有12名蛋白质晶体学家荣获诺贝尔奖。蛋白质晶体学不仅与生物学、医学有着密切联