生物大分子晶体结构的X-射线衍射剖析技术简介（2014年说课版）结构生物学结构生物学（）个体系统动态研究范畴脏器亚细胞结构组织细胞一级结构大分子运动高帧率结构中、低码率结构AKN中级结构结构生物学研究范畴结构生物学（）研究对象是生物大分子及其复合物（蛋白质、核酸、蛋白-小分子复合物、蛋白-蛋白复合物、蛋白-核苷酸复合物），小到生化小分子，大到整个内质网体或病毒粒子；以生物大分子的三维结构、运动（即构型变化）和互相作用（如分子机器的结构与功能）为研究内容；研究目的是:(1)揭示生物大分子发挥功能、自我调控和互相作用的结构基础/分子机制，回答生命科学基本问题；(2)借助三维结构信息来整修生物大分子（如对酶的改建）或则小分子（如抗生素设计）。
多年来均为生物化学学乃至整个生物学研究的前沿领域结构生物学研究中的诺贝尔奖（部份）CrickF和D在DNA分子的结构研究（X-射线晶体学）上的贡献而获得了1962年诺贝尔生理学和医学奖；M和J由于借助X-射线晶体学研究了肌红蛋白的三维结构而获得了1962年诺贝尔物理奖；DC由于通过X-射线晶体学确定了一些重要生化物质的结构而获得了1964年诺贝尔物理奖；KlugA由于在借助电子晶体学（电子显微镜学）测定生物物质的结构方面的贡献而获得了1982年诺贝尔物理奖；J、HuberR和H由于在解析光合作用中心的三维结构（X-射线晶体学）上的贡献而获得了1988年诺贝尔物理奖；BoyerPD和JE因ATP生物合成的分子机制研究（X-射线晶体学、单分子）获1997年诺贝尔物理奖;WüK由于发明了借助多维核磁共振技术测定氨水中生物大分子三维结构的方式而获得了2002年诺贝尔物理奖；R因为在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面的贡献（X-射线晶体学、电子显微镜学）而获得了2003年诺贝尔物理奖；RD由于在真核转录的分子基础研究（X-射线晶体学）上的贡献而获得了2006年诺贝尔物理奖；V、TA和AE由于对内质网体的结构（X-射线晶体学）、功能和机理研究获得2009年诺贝尔物理奖；RJ、BK由于对G蛋白偶联受体的研究（X-射线晶体学）获得2012年度诺贝尔物理奖。
2012年度诺贝尔物理奖：G蛋白偶联受体研究(RJ,BK)J.BrianK.结构生物学各分支简介（结构生物学研究方式）结构生物学的分支学科二级结构预测估算中级结构预测研结究构分子动力学模拟生物X-射线大分子晶体学学实电子显微镜学验研多维核磁共振究单分子结构生物学结构生物学估算分支静态结构预测（已知蛋白的多肽序列，预测其结构）1、初始模型的获得基于同源蛋白结构（同源建模）基于生物信息学的一些预测算法2、结构的合理化立体物理原理、既往高精度的结构测定数据牛顿热学结构动态变化的模拟/预测（已知蛋白结构，预测其变化）1、初始模型的获得实验测定得到的高精度结构预测得到的结构2、分子运动（构型变化）的模拟牛顿热学量子热学结果的可靠性和对计算机运算能力的要求X-射线晶体学怎么测定生物大分子三维结构？其基本原理：晶体结构同它的衍射效应之间存在着互为傅立叶（）变换的关系∞∞∞1111ℎ=,,2ℎ++,,=ℎ−2(ℎ++)=0=0=0ℎ=−∞=−∞=−∞结晶克隆目的抒发目蛋白质样蛋白基因的蛋白品的纯化衍射电镜三维构建技术怎么测定蛋白质结构？在电镜下观察生物大分午时，观察的对象是三维结构，电镜图象是这种三维结构的二维投影。
由生物结构的二维电镜图象推知其二维结构的方式称为三维构建（three-）。Movieof核磁共振(NMR)技术怎么测定蛋白质三维结构？•1950年，等人发觉：质子共振频度与其结构（物理环境）有关。在高码率下，吸收峰形成化学位移和裂分，由NMR图谱可获得质子所处物理环境的信息以确定化合物结构。•1971年，法国科学家J.提出二维核磁共振的概念，为解决生物大分子中质子太多谱峰重叠严重的问题开发了思路。•1985年，KurtWü在此基础上提出：以生物大分子中的质子(氢原子核)作为检测对象，测定所有空间上临近的两个质子之间的距离和方位，这种数据加上物理键长等经验数据经计算机处理后就可产生生物大分子的三维结构模型。克隆目的抒发目的蛋白(常蛋白质样NMR数蛋白基因须要核素标记)品的纯化据采集计算机依照实测原子空NOE指认（氢主、侧链化宽度离信息和立体物理经验数据搭建分子结构原子空间距离）学位移指认核磁共振(NMR)技术怎么测定蛋白质三维结构？台湾理物理研究所的测定蛋白质在氨水中的MHz核磁共振仪结构，因而可以在一定程度上反应结构的动态变化结构生物学各研究方式的异同点方式优点缺点发展省力、省钱结构预测可效度、精度低，迄今尚需大力发理论预测为止仍不能用作功能研究的基础展(1)直接阐明大分子动态变化的真(1)估算困难：估算量极大，须要尚需大力发实过程和图景，精确解释大分子高性能估算集群、超级计算机甚展分子动力学模拟的功能与调控至是特殊设计的超级计算机(2)可靠性和精度仍须要增强(1)结构帧率可达极高（~0.5Å）(1)须要培养晶体十分成熟，(2)所能测定的分子范围极广(2)在晶体分子的构型被锁定为一但仍在继续X-射线晶体学(3)技术极为成熟定的状态物理学分支图谱，因而X-射线衍射技术建立(4)应用成本较低无法直接捕捉到分子运动的充分信息(1)可以直接获得分子的形貌信息(1)曾经码率低，近来有明显提比较成熟，(2)适用于个别其他方式无法剖析高，已迫近晶体学较低水平！但仍须要发电子显微镜学NMR的样品物理学分支图谱，如无法结晶的膜蛋白，(2)样品制备较难展大分子复合体等(3)无法研究比较小的分子(1)不须要晶体(1)所能测定的分子不能太大（一比较成熟，多维核磁共振(2)碱液状态下测定，可以得到生般
