生物大分子晶體結構的X-射線衍射剖析技術簡介（2014年說課版）結構生物學結構生物學（）個體系統動態研究范疇臟器亞細胞結構組織細胞一級結構大分子運動高幀率結構中、低碼率結構AKN中級結構結構生物學研究范疇結構生物學（）?研究對象是生物大分子及其復合物（蛋白質、核酸、蛋白-小分子復合物、蛋白-蛋白復合物、蛋白-核苷酸復合物），小到生化小分子，大到整個內質網體或病毒粒子；?以生物大分子的三維結構、運動（即構型變化）和互相作用（如分子機器的結構與功能）為研究內容；?研究目的是:(1)揭示生物大分子發揮功能、自我調控和互相作用的結構基礎/分子機制，回答生命科學基本問題；(2)借助三維結構信息來整修生物大分子（如對酶的改建）或則小分子（如抗生素設計）。
?多年來均為生物化學學乃至整個生物學研究的前沿領域結構生物學研究中的諾貝爾獎（部份）CrickF和D在DNA分子的結構研究（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構而獲得了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的結構而獲得了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）測定生物物質的結構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構（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由于發明了借助多維核磁共振技術測定氨水中生物大分子三維結構的方式而獲得了2002年諾貝爾物理獎；R因為在細胞膜離子通道的結構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由于在真核轉錄的分子基礎研究（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由于對內質網體的結構（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蛋白偶聯受體研究(RJ,BK)J.BrianK.結構生物學各分支簡介（結構生物學研究方式）結構生物學的分支學科二級結構預測估算中級結構預測研結究構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構生物學結構生物學估算分支?靜態結構預測（已知蛋白的多肽序列，預測其結構）1、初始模型的獲得基于同源蛋白結構（同源建模）基于生物信息學的一些預測算法2、結構的合理化立體物理原理、既往高精度的結構測定數據牛頓熱學?結構動態變化的模擬/預測（已知蛋白結構，預測其變化）1、初始模型的獲得實驗測定得到的高精度結構預測得到的結構2、分子運動（構型變化）的模擬牛頓熱學量子熱學?結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構？其基本原理：晶體結構同它的衍射效應之間存在著互為傅立葉（）變換的關系∞∞∞1111?=,,2?++,,=??2(?++)=0=0=0?=?∞=?∞=?∞結晶克隆目的抒發目蛋白質樣蛋白基因的蛋白品的純化衍射電鏡三維構建技術怎么測定蛋白質結構？在電鏡下觀察生物大分午時，觀察的對象是三維結構，電鏡圖象是這種三維結構的二維投影。
由生物結構的二維電鏡圖象推知其二維結構的方式稱為三維構建（three-）。Movieof核磁共振(NMR)技術怎么測定蛋白質三維結構？?1950年，等人發覺：質子共振頻度與其結構（物理環境）有關。在高碼率下，吸收峰形成化學位移和裂分，由NMR圖譜可獲得質子所處物理環境的信息以確定化合物結構。?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子太多譜峰重疊嚴重的問題開發了思路。?1985年，KurtWü在此基礎上提出：以生物大分子中的質子(氫原子核)作為檢測對象，測定所有空間上臨近的兩個質子之間的距離和方位，這種數據加上物理鍵長等經驗數據經計算機處理后就可產生生物大分子的三維結構模型。克隆目的抒發目的蛋白(常蛋白質樣NMR數蛋白基因須要核素標記)品的純化據采集計算機依照實測原子空NOE指認（氫主、側鏈化寬度離信息和立體物理經驗數據搭建分子結構原子空間距離）學位移指認核磁共振(NMR)技術怎么測定蛋白質三維結構？臺灣理物理研究所的測定蛋白質在氨水中的MHz核磁共振儀結構，因而可以在一定程度上反應結構的動態變化結構生物學各研究方式的異同點方式優點缺點發展省力、省錢結構預測可效度、精度低，迄今尚需大力發理論預測為止仍不能用作功能研究的基礎展(1)直接闡明大分子動態變化的真(1)估算困難：估算量極大，須要尚需大力發實過程和圖景，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控至是特殊設計的超級計算機(2)可靠性和精度仍須要增強(1)結構幀率可達極高（~0.5?）(1)須要培養晶體十分成熟，(2)所能測定的分子范圍極廣(2)在晶體分子的構型被鎖定為一但仍在繼續X-射線晶體學(3)技術極為成熟定的狀態物理學分支圖譜，因而X-射線衍射技術建立(4)應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！但仍須要發電子顯微鏡學NMR的樣品物理學分支圖譜，如無法結晶的膜蛋白，(2)樣品制備較難展大分子復合體等(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)堿液狀態下測定，可以得到生般
