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Methods 2005/06-1
Methoden der Strukturanalyse biologischer Makromoleküle
Ralf FicnerSoSe 2008
Röntgenkristallographie
NMR Spektroskopie
Cryo-Elektronenmikroskopie
http://www.img.bio.uni-goettingen.de/ms-www/teaching.html
Methods 2005/06-2
Makromolekulare Kristallographie
• Kristalle und Röntgenstrahlung
• Röntgenbeugung an Kristallen
• Datensammlung, Phasenproblem
• MIR (Multiple Isomorphous Replacement)
• MAD (Multiwavelength Anomalous Dispersion)
• MR (Molecular Replacement)
• Density Modification, Map interpretation
• Structure Refinement and Validation
• Time resolved crystallography
• Elektronenbeugung an 2D-Kristallen
Methods 2005/06-3
Bestimmung der drei-dimensionalen Struktur durch Diffraktion von Röntgenstrahlen an Einkristallen
Methods 2005/06-4
Vom Kristall zur 3D-Struktur
Introduction to Macromolecular Crystallography
Alexander Mc Pherson
John Wiley & Sons, 2003
Crystallography Made Crysyal Clear
Gale Rhodes
Academic Press, 2000
Methods 2005/06-12
Die Einheitszelle kann in
asymmetrische Einheiten
unterteilt werden
Kristall Symmetrien: Das monokline Gitter (eine 2-zählige Symmetrieachse)
Methods 2005/06-14
Kristallsysteme und Bravais Gitter
Kristallsystem Bravais
Typ
Einheitszelle
Triklin P ab c, ab g
Monoklin P, C ab c, 90, b, 90
Orthorhombisch P, I, F ab c, 90, 90, 90
Trigonal P, R a=b c, 90, 90, 120
Tetragonal P a=b c, 90, 90, 90
Hexagonal P a=b c, 90, 90, 120
Kubisch P, F, I a=b=c, 90, 90, 90
Methods 2005/06-15
Symmetrie Operationen
Inversion durch den Koordinaten-Ursprung (x,y,z) -> (-x,-y,-z)
Rotation um eine Achse: 1, 2, 3, 4 oder 6-fache Rotation
Methods 2005/06-16
Oder eine Kombination der Symmetrieoperationen (-> 32 Punktgruppen)
zB Punktgruppe: 622
Methods 2005/06-17
Kristallsymmetrie: Schraubenachsen
41
screw
axis
43
screw
axis
Rotation gefolgt bei einer Translation21, 31, 32, 41, 42, 43, 61, 62, 63, 64, 65
Methods 2005/06-18
Raumgruppen
• Es gibt genau 230 verschiedene Kombinations-möglichkeiten (Raumgruppen) für Symmetrie-elemente und Kristallgitter, bei denen sich eine Wiederholung einer bestimmten Anordnung in alle Raumrichtungen ergibt.
• Von diesen 230 Raumgruppen sind nur 65 chiral und somit für chirale Moleküle von Bedeutung.
• Die Symmetrieelemente in chiralen Raumgruppen umfassen 2-, 3-, 4- or 6-fache Rotationsachsen oder Schraubenachsen (simultane Rotation und Translation entlang der Rotationsachse).
Methods 2005/06-19
65 chirale Raumgruppen
TRICLINIC
P 1
MONOCLINIC
P 2 P 21 C 2
ORTHORHOMBIC
P 2 2 2 P 2 2 21 P 21 21 2 P 21 21 21
C 2 2 21 C 2 2 2 F 2 2 2 I 2 2 2 I 21 21 21
TETRAGONAL
P 4 P 41 P 42 P 43 I 4 I 41 P 4 2 2
P 4 21 2 P 41 2 2 P 41 21 2 P 42 2 2
P 42 21 2 P 43 2 2 P 43 21 2 I 4 2 2
I 41 2 2
TRIGONAL
P 3 P 31 P 32 R 3
P 3 1 2 P 3 2 1 P 31 1 2 P 31 2 1
P 32 1 2 P 32 2 1 R 3 2
HEXAGONAL
P 6 P 61 P 65 P 62 P 64 P 63 P 6 2 2
P 61 2 2 P 65 2 2 P 62 2 2 P 64 2 2
P 63 2 2
CUBIC
P 2 3 F 2 3 I 2 3 P 21 3 I 21 3
P 4 3 2 P 42 3 2 F 4 3 2 F 41 3 2
I 4 3 2 P 43 3 2 P 41 3 2 I 41 3 2