Химия белка. Структура, свойства, методы исследования - Шендрик А.Н. 2022

Методы экспериментального исследования структуры белков
Рентгеноструктурный анализ
Физические основы РСА

Рентгеновские лучи (Х-лучи) открыты Рентгеном в 1895г. Они представляют собой поток фотонов с высокой энергией.

В приложении к белкам метод РСА впервые применил в начале 30-х годов Уильям Астбюри (Англия). Им были получены первые рентгенограммы ряда фибриллярных белков. При выборе именно этих белков Астбюри исходил из предположения, что их пептидные цепи упорядочены и ориентированы в одном определенном направлении.

Рентгеновские лучи образуется при бомбардировке вещества электронами с большой энергией (ускоренными электронами). В качестве мишени чаще всего используют медь и молибден.

Получают рентгеновские лучи в рентгеновских трубках, которые представляют собой вакуумный двухэлектродный прибор. Эмиссия электронов происходит на катоде. Под действием разности потенциалов между катодом и анодом примерно в 20 - 90 кВ электроны ускоряются и бомбардируют вещество анода. Сталкиваясь с мишенью (зеркалом анода) электроны тормозятся, т.е. теряют свою энергию. Эта энергия частично или полностью превращается в электромагнитное излучение в соответствии с законом:

hv = ∆E

где h - постоянная Планка, v - частота испускаемого рентгеновского излучения, ∆Е - величина утраченной при столкновении (быстром торможении) энергии электрона.

При столкновении электронов с анодом возникает сплошной (непрерывный) спектр тормозного излучения в некотором интервале частот ∆v. Это так называемое белое рентгеновское излучение, которое имеет резкую границу в коротковолновой части спектра. Положение этой границы определяется величиной разности потенциалов между катодом и анодом в рентгеновской трубке, т.е. предельной энергией ускоренного электрона:

h v_max = ∆E_max = eU

где е - элементарный заряд, U - напряжение.