04 - Crystallography an der Universität Düsseldorf | Karteikarten & Zusammenfassungen

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TESTE DEIN WISSEN

Beschreibe die Schritte der makromolekularen Kristallographie

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TESTE DEIN WISSEN

- Strukturbestimmung durch Röntgenbeugung

- Kristallisierung von Makromolekülen

  1 Kristallisation

  2 Röntgenbeugungsexperiment

  3 Modell der Struktur in der Elektronendichte

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TESTE DEIN WISSEN

Nenne die Voraussetzungen für die Kristallisation

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TESTE DEIN WISSEN

- spezifische Interaktionen

- gerichtete Interaktionen 

- Anordnung der Moleküle muss Kristallbildung erlauben

- hohe Reinheit der Probe

- Proteine sollten in einheitlicher Konfirmation sein (offen oder geschlossen)

- Homogenität des Oligomerisierungs-Zustand (z.B. Größenausschlusschromatographie)

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TESTE DEIN WISSEN

Nenne die Phasen der Kristallisation

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TESTE DEIN WISSEN

1. Nucleation

2. Kristall-Wachstum (Protein-Konzentration wird immer geringer --> geschlossene Kristallebene wird immer schwerer zu erreichen)

3. Ende des Größenwachstums

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Beschreibe den Synchrotron

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TESTE DEIN WISSEN

- Teilchenbeschleuniger

- Elektronen werden auf Kreis-förmiger Bahn beschleunigt 

- beding-Magneten: halten Elektronen auf Kreisbahn

- Elektronen werden tangential emittiert und stehen für Versuche zur Verfügung 

- Undulator: periodisch-strukturierter Dipol-Magnet --> zwingt Elektronen in Oszillationsbewegung --> Energie wird abgegeben

- es kommen entweder Bendig-Magneten oder Undulatoren zum Einsatz

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Nenne die 4 Schritte der Daten-Analyse

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1 Einheitszelle

2 Raumgruppe

3 Phasierung

4 Elektronendichte

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Definiere Einheitszelle

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TESTE DEIN WISSEN

Die einfachste, sich wiederholende Einheit eines Kristalls

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TESTE DEIN WISSEN

Definiere Raumgruppe

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TESTE DEIN WISSEN

Symmetrie-Operationen, die am Kristall durchgeführt werden können, ohne ihn zu verändern

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TESTE DEIN WISSEN

Definiere Inversionszentrum

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TESTE DEIN WISSEN

Symmetrie, die Proteine nicht einnehmen können --> Chirale Moleküle können kein Inversionszentrum haben

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TESTE DEIN WISSEN

1 Was sind Phasen?

2 Wo liegt das Problem?

3 Wie kann man dieses Problem lösen?

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TESTE DEIN WISSEN

1 Jede Reflexion im Beugungsmuster kann als Welle mit bestimmter Magnitude und Phase beschrieben werden; die Magnitude bestimmt die Größe der Welle; die Phase bestimmt, wo die Peaks auftreten


2 die Amplitude (Magnitude) wird gemessen --> bei großen Molekülen ist es zu komplex, die Phase ohne weitere experimentelle Ansätze bestimmen zu können --> die Phase muss daher berechnet werden


- molekularer Ersatz für Moleküle durch ein gutes Startmodell (bekanntes Molekül mit bekannter Struktur --> diese Phasen dienen als Näherungswert)

- Multiwavelength anomalous dispersion (MAD) für schwere Atome --> Bestimmung der Substruktur (man misst nur die Schweratome) --> daraus können die Phasen bestimmt werden; an Absorptionskanten starke Absorption und starkes Signal

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TESTE DEIN WISSEN

Welche geometrischen, strukturellen Informationen kann man aus den Wellen gewinnen?

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TESTE DEIN WISSEN

- konstruktive Interferenz resultiert in einem Maximum

- destruktive Interferenz resultiert in einem Minimum

- Multiples Streuung: Photoelektronen können durch mehr als ein Atom gestreut werden, bevor sie zurück zum Absorbierer gelangen

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Welche Informationen können wir aus EXAFS-Daten gewinnen?

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TESTE DEIN WISSEN

- k : Photoelektron-Wellennummer

- EXAFS-Daten sind k-gewichtet, um die Oszillation zu erhöhen

- die Fourier-Transformation erlaubt es, die radiale Distribution der Atome zu visualisieren (also bei welchem Abstand habe ich wie viele Atome)

- EXAFS-Daten sind die Summe aus abgeschätzten Wellen (basierend auf darüber gelegten Fits)

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Was messen wir in einem Röntgen (X-ray)-Absorptions-Spektrum?

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Die Energie wird gegen den Absorptionskoeffizienten aufgetragen.

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Q:

Beschreibe die Schritte der makromolekularen Kristallographie

A:

- Strukturbestimmung durch Röntgenbeugung

- Kristallisierung von Makromolekülen

  1 Kristallisation

  2 Röntgenbeugungsexperiment

  3 Modell der Struktur in der Elektronendichte

Q:

Nenne die Voraussetzungen für die Kristallisation

A:

- spezifische Interaktionen

- gerichtete Interaktionen 

- Anordnung der Moleküle muss Kristallbildung erlauben

- hohe Reinheit der Probe

- Proteine sollten in einheitlicher Konfirmation sein (offen oder geschlossen)

- Homogenität des Oligomerisierungs-Zustand (z.B. Größenausschlusschromatographie)

Q:

Nenne die Phasen der Kristallisation

A:

1. Nucleation

2. Kristall-Wachstum (Protein-Konzentration wird immer geringer --> geschlossene Kristallebene wird immer schwerer zu erreichen)

3. Ende des Größenwachstums

Q:

Beschreibe den Synchrotron

A:

- Teilchenbeschleuniger

- Elektronen werden auf Kreis-förmiger Bahn beschleunigt 

- beding-Magneten: halten Elektronen auf Kreisbahn

- Elektronen werden tangential emittiert und stehen für Versuche zur Verfügung 

- Undulator: periodisch-strukturierter Dipol-Magnet --> zwingt Elektronen in Oszillationsbewegung --> Energie wird abgegeben

- es kommen entweder Bendig-Magneten oder Undulatoren zum Einsatz

Q:

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A:

1 Einheitszelle

2 Raumgruppe

3 Phasierung

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Q:

Definiere Einheitszelle

A:

Die einfachste, sich wiederholende Einheit eines Kristalls

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A:

Symmetrie-Operationen, die am Kristall durchgeführt werden können, ohne ihn zu verändern

Q:

Definiere Inversionszentrum

A:

Symmetrie, die Proteine nicht einnehmen können --> Chirale Moleküle können kein Inversionszentrum haben

Q:

1 Was sind Phasen?

2 Wo liegt das Problem?

3 Wie kann man dieses Problem lösen?

A:

1 Jede Reflexion im Beugungsmuster kann als Welle mit bestimmter Magnitude und Phase beschrieben werden; die Magnitude bestimmt die Größe der Welle; die Phase bestimmt, wo die Peaks auftreten


2 die Amplitude (Magnitude) wird gemessen --> bei großen Molekülen ist es zu komplex, die Phase ohne weitere experimentelle Ansätze bestimmen zu können --> die Phase muss daher berechnet werden


- molekularer Ersatz für Moleküle durch ein gutes Startmodell (bekanntes Molekül mit bekannter Struktur --> diese Phasen dienen als Näherungswert)

- Multiwavelength anomalous dispersion (MAD) für schwere Atome --> Bestimmung der Substruktur (man misst nur die Schweratome) --> daraus können die Phasen bestimmt werden; an Absorptionskanten starke Absorption und starkes Signal

Q:

Welche geometrischen, strukturellen Informationen kann man aus den Wellen gewinnen?

A:

- konstruktive Interferenz resultiert in einem Maximum

- destruktive Interferenz resultiert in einem Minimum

- Multiples Streuung: Photoelektronen können durch mehr als ein Atom gestreut werden, bevor sie zurück zum Absorbierer gelangen

Q:

Welche Informationen können wir aus EXAFS-Daten gewinnen?

A:

- k : Photoelektron-Wellennummer

- EXAFS-Daten sind k-gewichtet, um die Oszillation zu erhöhen

- die Fourier-Transformation erlaubt es, die radiale Distribution der Atome zu visualisieren (also bei welchem Abstand habe ich wie viele Atome)

- EXAFS-Daten sind die Summe aus abgeschätzten Wellen (basierend auf darüber gelegten Fits)

Q:

Was messen wir in einem Röntgen (X-ray)-Absorptions-Spektrum?

A:

Die Energie wird gegen den Absorptionskoeffizienten aufgetragen.

04 - Crystallography

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