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第一章 晶体生长与衍射前的晶体准备2

1.1蛋白质分子的晶体生长3

1.1.1影响蛋白质溶解性的因素3

1.1.2影响晶核形成和晶体生长的因素5

1.1.3结晶技术5

1.1.4晶体生长实验8

1.2衍射前的晶体准备10

1.2.1晶体的挑选和安装10

1.2.2低温冷冻晶体10

第二章 晶体结构的共同特征12

2.1晶体的空间格子、晶胞和晶面指标12

2.1.1晶体的空间格子12

2.1.2晶体的晶胞15

2.1.3晶面指标17

2.2晶体的对称性、点群、晶系和空间群18

2.2.1晶体的对称性18

2.2.2点群23

2.2.37个晶系24

2.2.4空间群24

第三章 晶体的X射线衍射图样28

3.1衍射线的分布29

3.1.1一个原子的散射29

3.1.2无限原子列的衍射方向29

3.1.3无限原子列的衍射线的分布30

3.1.4晶体的衍射方向31

3.1.5布拉格方程32

3.1.6衍射线的分布与倒易晶格34

3.1.7晶体的衍射方向与反射球37

3.2衍射线的强度38

3.2.1一个原子的散射强度38

3.2.2晶胞的散射强度38

3.2.3晶体的衍射强度39

3.2.4衍射图样中强度分布的中心对称定律40

3.2.5晶胞中原子的数量和分布对强度的影响40

3.2.6空间格子、对称元素对衍射强度的影响42

第四章 衍射图样的记录46

4.1X射线的发生和一般性质46

4.1.1封闭式X射线管46

4.1.2旋转阳极（靶）X射线光源47

4.1.3同步辐射X射线光源47

4.2X衍射线的检测48

4.2.1胶片法48

4.2.2潜像板法48

4.2.3电子平面探测器法48

4.3记录衍射图样的方法49

4.3.1旋转和回摆照相法49

4.3.2旋进照相法52

4.3.3魏森堡照相法57

4.3.4四圆衍射仪的基本原理59

第五章 晶胞中原子位置的测定63

5.1晶体的电子密度分布函数63

5.2电子密度图64

5.3电子密度图的解释与结构模型的建立66

5.4结构模型的修正69

5.4.1修正的一般原则69

5.4.2修正的监控指标70

5.4.3修正的一般方法70

5.5模型质量的检验72

5.5.1晶体学和自由偏差因子（Rc和Rf）73

5.5.2立体化学标准73

5.5.3主键骨架双面角的分布特征图73

第六章 解决相角问题的方法75

6.1帕特森函数法75

6.2同晶置换法77

6.2.1同晶置换法测定相角的原理78

6.2.2重原子位置的测定79

6.2.3蛋白质母体的相角测定79

6.3反常散射法81

6.3.1单波长反常散射的应用83

6.3.2多波长反常散射方法83

6.4分子置换法84

6.4.1分子置换法在晶体结构测定中的主要应用85

6.4.2分子置换法的基本原理85

第七章 劳厄衍射与生物纤维图89

7.1劳厄衍射实验原理89

7.2生物纤维状物质的X射线衍射91

7.2.1纤维衍射图91

7.2.2螺旋结构的纤维衍射图93

7.2.3纤维状物质的结构分析94

第八章 蛋白质的三维结构98

8.1氨基酸和多肽链的三维结构和构象角的定义98

8.2各种氨基酸对蛋白质三维结构的影响103

8.3纤维状蛋白质的三维结构105

8.3.1实验方法105

8.3.2α角蛋白类107

8.3.3β角蛋白类108

8.3.4胶原类110

8.4球状蛋白质的晶体结构110

8.4.1实验方法110

8.4.2球状蛋白质的二级结构单元113

8.4.3球状蛋白质的三级结构131

8.4.4球状蛋白质的四级结构139

8.5膜蛋白的晶体生长和晶体结构147

8.5.1膜蛋白的晶体生长148

8.5.2膜蛋白晶体的X射线衍射分析方法153

8.5.3膜蛋白的晶体结构154

第九章 核酸的三维结构160

9.1核酸的结构和构象160

9.1.1糖-磷酸主链和糖苷键的构象角160

9.1.2核糖和脱氧核糖的4种折叠构象形式160

9.1.3碱基堆积的两种构象161

9.2脱氧核糖核酸（DNA）的三维结构161

9.2.1天然DNA纤维的制备和X射线纤维衍射图样163

9.2.2DNA右手双螺旋结构模型164

9.2.3人工合成寡核苷酸的晶体生长和单晶X射线衍射结构分析168

9.2.4 Z-DNA左手双螺旋结构171

9.2.5 DNA双螺旋结构的构象变化172

9.3核糖核酸（RNA）的晶体结构174

9.3.1 tRNA的晶体生长和晶体结构分析176

9.3.2 tRNA的晶体结构176

第十章 核小体和染色体的三维结构180

10.1核小体核心颗粒的晶体生长和单晶结构分析181

10.2核小体核心颗粒的三维结构184

10.2.1核小体核心颗粒的整体结构185

10.2.2组蛋白折叠对187

10.2.3组蛋白折叠与DNA的相互作用187

10.2.4组蛋白折叠的延伸部分和尾巴188

10.2.5DNA超螺旋188

10.2.6有序的水分子和其他离子189

10.3染色质的X射线纤维衍射分析和染色质超级结构的螺线管模型189

10.3.1染色质胶纤维样品的制备和X射线衍射方法189

10.3.2染色质的螺线管模型189

第十一章 核糖体的三维结构191

11.1核糖体的晶体生长和重原子衍生物194

11.1.1完整核糖体的晶体生长194

11.1.2核糖体小亚基的晶体生长195

11.1.3核糖体大亚基的晶体生长196

11.2核糖体的晶体结构197

11.2.1完整核糖体的晶体结构197

11.2.2 T30S小亚基的晶体结构200

11.2.3 H50S大亚基的晶体结构205

第十二章 病毒的三维结构214

12.1病毒的形态学和整体结构214

12.2病毒的样品制备和晶体生长的一般原理216

12.3病毒的X射线衍射分析研究简述217

12.4具有螺旋对称性的病毒218

12.4.1螺旋对称性病毒完整颗粒的样品制备和X射线纤维衍射分析方法218

12.4.2外壳蛋白质的样品制备、晶体生长和结构分析219

12.4.3棒状植物病毒TMV的三维结构220

12.4.4丝状的噬菌体Pf1的三维结构224

12.5球形病毒225

12.5.1二十面体的几何学225

12.5.2球形病毒的二十面体对称性225

12.5.3球形病毒的晶体生长和结构分析230

12.5.4球形病毒TBS V的三维结构231

12.5.5球形病毒外壳蛋白质肽链的折叠特点233

第十三章 多糖的三维结构236

13.1多糖的构象236

13.1.1吡喃糖的折叠构象236

13.1.2多糖链的构象角237

13.2多糖的X射线衍射分析方法238

13.2.1纤维素的X射线衍射分析方法238

13.2.2淀粉的样品制备和X射线衍射分析方法239

13.3多糖的三维结构241

13.3.1纤维素的三维结构241

13.3.2淀粉的三维结构242

附录65个非对映空间群的衍射群和系统消光判据245

参考文献248