Физические методы исследования белков и нуклеиновых кислот - Лазуркина Ю.С.
Скачать (прямая ссылка):
%
деляет и ориентацию третьего вектора — . Он должен быть на-
%
правлен вдоль линии, соединяющей центр сферы с узлом, находящимся на ее поверхности; только тогда будет выполнено основное условие дифракции. Координаты этого узла дают нам сразу индексы отражающей плоскости, и мы всегда можем определить пространственную ориентацию отраженного луча, т. е. — .
X
Из приведенной схемы легко видеть, что только узлы, оказавшиеся на поверхности сферы, обеспечат выполнение геометрических условий дифракции. Таким образом, рентгенограмму .Кристалла можно рассматривать как своеобразную проекцию той части узлов его обратной решетки, которые находятся на поверхности сферы отражений. Различные методы съемки рентгенограмм кристаллов и отличаются друг от друга способами совмещения узлов обратной решетки с поверхностью этой сферы.
е. Рентгенограммы белков
Существуют два способа регистрации рентгеновской дифракционной картины-—фотографический и ионизационный.
Остановимся сначала на первом из них.
Параметры обратной решетки кристаллов обычных низкомолекулярных соединений сравнимы 'по величине с радиусом сферы отражений для используемых в структурном анализе значений длин волн. При произвольной ориентации таких кристаллов вероятность попадания узла обратной решетки на поверхность сферы отражений очень мала. Чтобы увеличить эту вероятность, используют полихроматическое излучение (метод Лауэ) или задают кристаллу специальное движение так, чтобы определенные узлы обратной решетки пересекли сферу отражений (метод вращения или колебания кристалла).
Обратная решетка кристаллов белков и вирусов очень густо усеяна узлами, так как параметры их элементарных ячеек велики. Наибольшая плотность узлов наблюдается в плоскостях обратного пространства, содержащих основные векторы обратной решетки — а*,Ь* и с*, так как в прямой решетке им соответствуют максимальные межплоскостные расстояния.
При таком расположении узлов обратной решетки оказывается возможным получить довольно богатую и весьма специфическую рентгенограмму неподвижного кристалла на монохроматическом излучении. Плоскости обратной решетки белкового кристалла, густо усеянные узлами, пересекают сферу отражения по окружностям. Отраженные лучи, соответствующие узлам, расположенным на таких окружностях, направлены вдоль образующих конуса с вершиной в центре сферы отражений. Такие конусы отраженных лучей пересекаются с плоской фотопленкой по •кривым второго порядка — эллипсам, гиперболам, окружнос-
тям — в зависимости от того, как ориентирована по отношению к падающему лучу соответствующая система плоскостей обратной решетки. По таким рентгенограммам удается оценить иногда размеры элементарных ячеек.
Однако такие рентгенограммы дают слишком мало информации о структуре белкового кристалла. Наиболее эффективными оказываются методы, позволяющие получить на фотопленке неискаженные изображения расположения узлов в отдельных плоскостях обратной решетки кристаллов. Рентгенограммы белков, полученные этими методами, содержат по нескольку сотен дифракционных максимумов, которые очень легко индицируются (см. рис. 4). Вместе с тем по ним удобно измерять относительные интенсивности рефлексов при помощи регистрирующих денситометров, так как дифракционные пятна на таких рентгенограммах расположены по линейным рядам. Снимая одну за другой плоскости обратной решетки, можно получить данные о распределении интенсивности рефлексов для всего дифракционного поля.
Существуют различные способы получения неискаженного изображения обратной решетки кристалла [33—35]. Основная идея всех этих методов сводится к следующему. Если заставить кристалл и пленку синхронно двигаться так, что во время съемки расстояние между кристаллом и пленкой не будет меняться и плоскость пленки все время будет оставаться параллельной плоскости обратной решетки кристалла, можно сохранить принцип подобия, и на пленке получится неискаженное изображение расположения узлов в этой плоскости. Так как кроме отражений, соответствующих узлам снимаемой плоскости обратной решетки, на пленку могут попасть отражения, соответствующие узлам других плоскостей, используются специальные экраны, вырезающие лучи, соответствующие только выбранной плоскости.
Разные методы фотографирования обратной решетки отличаются один от другого характером движения кристалла.
Для кристаллов белков наиболее приемлем прецессионный метод Бургера [34—35], дающий для белков по сравнению с другими методами существенное сокращение экспозиций. Суть его состоит в следующем. Нормаль к снимаемой плоскости обратной решетки совершает прецессионные движения вокруг направления первичного луча с определенным углом прецессии [i. Точно такие же движения совершает нормаль к плоскости пленки, с тем же углом прецессии. Такое движение позволяет получить неискаженное изображение круговой области обратной решетки (рис. 9); радиус этой области легко меняется изменением угла прецессии.
