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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