生物大分子晶體結(jié)構(gòu)的X-射線衍射剖析技術(shù)簡介（2014年說課版）結(jié)構(gòu)生物學結(jié)構(gòu)生物學（）個體系統(tǒng)動態(tài)研究范疇臟器亞細胞結(jié)構(gòu)組織細胞一級結(jié)構(gòu)大分子運動高幀率結(jié)構(gòu)中、低碼率結(jié)構(gòu)AKN中級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)生物學研究范疇結(jié)構(gòu)生物學（）?研究對象是生物大分子及其復(fù)合物（蛋白質(zhì)、核酸、蛋白-小分子復(fù)合物、蛋白-蛋白復(fù)合物、蛋白-核苷酸復(fù)合物），小到生化小分子，大到整個內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體或病毒粒子；?以生物大分子的三維結(jié)構(gòu)、運動（即構(gòu)型變化）和互相作用（如分子機器的結(jié)構(gòu)與功能）為研究內(nèi)容；?研究目的是:(1)揭示生物大分子發(fā)揮功能、自我調(diào)控和互相作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)/分子機制，回答生命科學基本問題；(2)借助三維結(jié)構(gòu)信息來整修生物大分子（如對酶的改建）或則小分子（如抗生素設(shè)計）。
?多年來均為生物化學學乃至整個生物學研究的前沿領(lǐng)域結(jié)構(gòu)生物學研究中的諾貝爾獎（部份）CrickF和D在DNA分子的結(jié)構(gòu)研究（X-射線晶體學）上的貢獻而獲得了1962年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎；M和J由于借助X-射線晶體學研究了肌紅蛋白的三維結(jié)構(gòu)而獲得了1962年諾貝爾物理獎；DC由于通過X-射線晶體學確定了一些重要生化物質(zhì)的結(jié)構(gòu)而獲得了1964年諾貝爾物理獎；KlugA由于在借助電子晶體學（電子顯微鏡學）測定生物物質(zhì)的結(jié)構(gòu)方面的貢獻而獲得了1982年諾貝爾物理獎；J、HuberR和H由于在解析光合作用中心的三維結(jié)構(gòu)（X-射線晶體學）上的貢獻而獲得了1988年諾貝爾物理獎；BoyerPD和JE因ATP生物合成的分子機制研究（X-射線晶體學、單分子）獲1997年諾貝爾物理獎;WüK由于發(fā)明了借助多維核磁共振技術(shù)測定氨水中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方式而獲得了2002年諾貝爾物理獎；R因為在細胞膜離子通道的結(jié)構(gòu)和機理研究方面的貢獻（X-射線晶體學、電子顯微鏡學）而獲得了2003年諾貝爾物理獎；RD由于在真核轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)研究（X-射線晶體學）上的貢獻而獲得了2006年諾貝爾物理獎；V、TA和AE由于對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體的結(jié)構(gòu)（X-射線晶體學）、功能和機理研究獲得2009年諾貝爾物理獎；RJ、BK由于對G蛋白偶聯(lián)受體的研究（X-射線晶體學）獲得2012年度諾貝爾物理獎。
2012年度諾貝爾物理獎：G蛋白偶聯(lián)受體研究(RJ,BK)J.BrianK.結(jié)構(gòu)生物學各分支簡介（結(jié)構(gòu)生物學研究方式）結(jié)構(gòu)生物學的分支學科二級結(jié)構(gòu)預(yù)測估算中級結(jié)構(gòu)預(yù)測研結(jié)究構(gòu)分子動力學模擬生物X-射線大分子晶體學學實電子顯微鏡學驗研多維核磁共振究單分子結(jié)構(gòu)生物學結(jié)構(gòu)生物學估算分支?靜態(tài)結(jié)構(gòu)預(yù)測（已知蛋白的多肽序列，預(yù)測其結(jié)構(gòu)）1、初始模型的獲得基于同源蛋白結(jié)構(gòu)（同源建模）基于生物信息學的一些預(yù)測算法2、結(jié)構(gòu)的合理化立體物理原理、既往高精度的結(jié)構(gòu)測定數(shù)據(jù)牛頓熱學?結(jié)構(gòu)動態(tài)變化的模擬/預(yù)測（已知蛋白結(jié)構(gòu)，預(yù)測其變化）1、初始模型的獲得實驗測定得到的高精度結(jié)構(gòu)預(yù)測得到的結(jié)構(gòu)2、分子運動（構(gòu)型變化）的模擬牛頓熱學量子熱學?結(jié)果的可靠性和對計算機運算能力的要求X-射線晶體學怎么測定生物大分子三維結(jié)構(gòu)？其基本原理：晶體結(jié)構(gòu)同它的衍射效應(yīng)之間存在著互為傅立葉（）變換的關(guān)系∞∞∞1111?=,,2?++,,=??2(?++)=0=0=0?=?∞=?∞=?∞結(jié)晶克隆目的抒發(fā)目蛋白質(zhì)樣蛋白基因的蛋白品的純化衍射電鏡三維構(gòu)建技術(shù)怎么測定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)？在電鏡下觀察生物大分午時，觀察的對象是三維結(jié)構(gòu)，電鏡圖象是這種三維結(jié)構(gòu)的二維投影。
由生物結(jié)構(gòu)的二維電鏡圖象推知其二維結(jié)構(gòu)的方式稱為三維構(gòu)建（three-）。Movieof核磁共振(NMR)技術(shù)怎么測定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)？?1950年，等人發(fā)覺：質(zhì)子共振頻度與其結(jié)構(gòu)（物理環(huán)境）有關(guān)。在高碼率下，吸收峰形成化學位移和裂分，由NMR圖譜可獲得質(zhì)子所處物理環(huán)境的信息以確定化合物結(jié)構(gòu)。?1971年，法國科學家J.提出二維核磁共振的概念，為解決生物大分子中質(zhì)子太多譜峰重疊嚴重的問題開發(fā)了思路。?1985年，KurtWü在此基礎(chǔ)上提出：以生物大分子中的質(zhì)子(氫原子核)作為檢測對象，測定所有空間上臨近的兩個質(zhì)子之間的距離和方位，這種數(shù)據(jù)加上物理鍵長等經(jīng)驗數(shù)據(jù)經(jīng)計算機處理后就可產(chǎn)生生物大分子的三維結(jié)構(gòu)模型。克隆目的抒發(fā)目的蛋白(常蛋白質(zhì)樣NMR數(shù)蛋白基因須要核素標記)品的純化據(jù)采集計算機依照實測原子空NOE指認（氫主、側(cè)鏈化寬度離信息和立體物理經(jīng)驗數(shù)據(jù)搭建分子結(jié)構(gòu)原子空間距離）學位移指認核磁共振(NMR)技術(shù)怎么測定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)？臺灣理物理研究所的測定蛋白質(zhì)在氨水中的MHz核磁共振儀結(jié)構(gòu)，因而可以在一定程度上反應(yīng)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化結(jié)構(gòu)生物學各研究方式的異同點方式優(yōu)點缺點發(fā)展省力、省錢結(jié)構(gòu)預(yù)測可效度、精度低，迄今尚需大力發(fā)理論預(yù)測為止仍不能用作功能研究的基礎(chǔ)展(1)直接闡明大分子動態(tài)變化的真(1)估算困難：估算量極大，須要尚需大力發(fā)實過程和圖景，精確解釋大分子高性能估算集群、超級計算機甚展分子動力學模擬的功能與調(diào)控至是特殊設(shè)計的超級計算機(2)可靠性和精度仍須要增強(1)結(jié)構(gòu)幀率可達極高（~0.5?）(1)須要培養(yǎng)晶體十分成熟，(2)所能測定的分子范圍極廣(2)在晶體分子的構(gòu)型被鎖定為一但仍在繼續(xù)X-射線晶體學(3)技術(shù)極為成熟定的狀態(tài)物理學分支圖譜，因而X-射線衍射技術(shù)建立(4)應(yīng)用成本較低無法直接捕捉到分子運動的充分信息(1)可以直接獲得分子的形貌信息(1)曾經(jīng)碼率低，近來有明顯提比較成熟，(2)適用于個別其他方式無法剖析高，已迫近晶體學較低水平！但仍須要發(fā)電子顯微鏡學NMR的樣品物理學分支圖譜，如無法結(jié)晶的膜蛋白，(2)樣品制備較難展大分子復(fù)合體等(3)無法研究比較小的分子(1)不須要晶體(1)所能測定的分子不能太大（一比較成熟，多維核磁共振(2)堿液狀態(tài)下測定，可以得到生般