Дифракција на влакна - биологија
Колку е топло премногу топло за живот длабоко под дното на океанот?
Антибиотици од бактерии
Миграција на клетки: новооткриена функција на познат протеин
Молекуларен компас за порамнување на клетките
Она што ги прави лисјата стареат наесен
Демократијата на птиците за мршојадец
Околина на Екембо: Луѓето исто така живееле во отворени пејзажи
| Генетика | Земјоделство, шумарство и сточарство
Разновидноста на пченицата е создадена со вкрстување на диви треви
Колку е топло премногу топло за живот длабоко под дното на океанот?
Дифракција на влакна
Дифракција на влакна е метод за истражување на молекуларните структури со анализа на расеани слики. Овие растерачки слики се јавуваат кога примерокот е озрачен. За тоа обично се користат рендгенски зраци, електрони или неутрони. Специјалност на дифракцијата на влакната е што моделот на расејување не се менува кога примерокот се ротира околу одредена оска (оска на влакната). Таквата едноосносна симетрија е типична за нишки или влакна направени од биолошки или синтетички макромолекули (полимери, пластика). За кристалографијата, симетријата на влакната претставува тешкотија при одредувањето на структурата на кристалот.Во споредба со дијаграмот на дифракција на единствениот кристал, рефлексиите во дијаграмот на влакната се размачкани и може да се преклопат. Науката за материјали ја смета симетријата на влакната како поедноставување, бидејќи скоро сите достапни структурни информации се содржани во единствена дводимензионална (2Д) дифракциска слика. Таквата слика е изложена на фотографски филм или 2D детектор (како дигитален фотоапарат). 2 наместо 3 координатни оски се доволни за да се опише дифракцијата на влакната.
Идеалната шема на расејување влакна покажува симетрија на 4 квадранти. На таква слика, насоката се нарекува оска на влакната меридијан, правецот нормален на ова е екваторот. Ако има симетрија на влакна, има многу повеќе рефлексии (осветлени „точки“) во 2Д-сликата отколку во сликата на дифракција на единечниот кристал. Овие рефлексии се чини дека се распоредени на линии (слоеви на слоеви) кои одат приближно паралелно со екваторот. Концептот на слојот на кристалографијата станува очигледен во сликата на дифракција на влакната. Закривеноста на линиските слоеви е индикација дека сликата на дифракција мора да се поправи. Рефлексите се идентификуваат со индексите на Милер hkl. Овие се 3 цифри. Рефлекси на јас-линија на та слој има l =јас. Рефлекси на меридијан се 00l рефлекси. Сликите за дифракција на вештачки влакна се генерираат и во кристалографијата (метод на ротационен кристал). Еден кристал се врти околу оска во зракот на Х-зраци.
Сликите за растурање на вистински влакна се добиени во експериментот. Тие покажуваат само симетрија на огледалото, бидејќи оската на влакната не е совршено нормална на зракот на инцидентот. Соодветното геометриско изобличување е детално проучено од Мајкл Полани. За да ја опише геометријата тој има елегантен концепт на Топка Полани (првично: „слоена топка“) воведен. Подоцна, Розалинд Френклин и Рејмонд Гослинг дадоа приближна формула за одредување на аголот на наклон на влакната β врз основа на нивните сопствени геометриски размислувања. Во првиот чекор за анализа, сликата на расејување на влакна се исправува и се мапира на репрезентативната рамнина на влакната. Ова е рамнината што ја содржи цилиндарската оска на реципрочниот простор. Во кристалографијата, прво се пресметува апроксимација на пресликување во реципрочен простор, што се рафинира итеративно. Тоа често како Корекција на Фрејзер назначениот дигитален метод започнува со приближувањето на Френклин. Го елиминира наклонот, ја исправува сликата и го коригира интензитетот на расејување. Правилната формула за одредување на β е дадена од Норберт Штрибек.
Историска улога
Дифракцијата на влакната доведе до неколку важни достигнувања во развојот на структурната биологија, на пр. B. првите модели на α-хеликс и моделот Вотсон-Крик на двојно-влакно ДНК.
Геометрија на дифракција на влакна
На сликата е прикажана геометријата на дифракцијата на влакната. Таа се заснова на репрезентацијата предложена од Полани. Референтната насока е примарен зрак (ознака: Х-зраци). Ако влакното се навалува од вертикалата со аголот β, тогаш информациите за неговата структура исто така се навалуваат во реципрочниот простор (с-простор). Во с-просторот, сферата Евалд е сфера чиј центар е во примерокот. Неговиот радиус е 1/λ, каде λ е бранова должина на инцидентното зрачење. Сите точки на реципрочен простор што ги гледа рамничкиот детектор лежат на површината на сферата Евалд. Тие се мапираат на пикселите на детекторот со централна проекција.
Во реципрочен простор, секој рефлекс лежи на својата сфера Полани. Идеалниот рефлекс всушност претставува точка во просторот s.Поради симетријата на влакната, таа се размачкува во прстен околу насоката на влакната. Двајца Прстените претставуваат рефлекс на сферата Полани затоа што расејувањето е точка-симетрично со потеклото на реципрочниот простор. Само точките што лежат и на сферата Евалд и на сферата Полани се мапираат на детекторот. Овие точки го формираат Круг на рефлексија (син прстен). Не се менува кога примерокот е навален. Тој е мапиран на детекторот како слајд проектор (црвени зраци) (Коло на детектор, син прстен). Таму се појавуваат до 4 слики од набудуваниот рефлекс (црвени точки). Позицијата на рефлексните слики се одредува според ориентацијата на влакното во зракот (Равенка на Полани) Спротивно на тоа, ориентацијата на влакната може да се одреди од положбата на рефлексните слики ако следново се однесува на индексите на Милер hkl: $ | h | + | k | \ n 0 $ и $ l \ ne 0 $. Од претставата Полани произлегуваат односите на сликата на влакната со примена на елементарна и сферична геометрија.