Monokrystalová rentgenová strukturní analýza 

J. Marek¹ a Z. Trávníček²

¹Laboratoř funkční genomiky a proteomiky, Přírodovědecká Fakulta, Masarykova Univerzita v Brně, Kotlářská 2, 611 37 Brno. e-mail:marek@chemi.muni.cz

²Katedra anorganické a fyzikální chemie, Přírodovědecká Fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci, Křížkovského 10, 771 47 Olomouc. e-mail:trav@risc.upol.cz

Je nepopiratelnou skutečností, že se v uplynulém desetiletí stala rentgenová difrakční strukturní analýza základní metodikou pro určování třídimenzionálních strukturních informací o krystalických anorganických a malých organických látkách. Vstup molekulární biologie a biochemie do tzv. “post-genomické éry” a následující výraznější zaměření pozornosti světové komunity molekulárních biologů na studium struktur a funkcí jednotlivých genových produktů (enzymů), pak v posledních letech zavedlo rentgenovou strukturní analýzu (respektive tzv. krystalografii proteinovou) jako jednu ze základních experimentálních metodik i těchto oborů. Je proto zřejmé, že by přednáška o moderních difrakčních metodách strukturní analýzy měla být nezbytnou součástí výuky více méně všech studentů odborné chemie i biologie.

Tomuto požadavku však až doposud neodpovídala situace na trhu dostupných a v češtině sepsaných učebnic a učebních textů věnovaných rentgenové strukturní analýze. Většina, aspoň z těch nám dostupných, se totiž z velké části věnuje jiným partiím výkladu, například popisu operací symetrie v krystalech či klasickým filmovým metodám studia struktury látek, a ne oblastem důležitým podle našeho názoru, t.j. popisu fyzikálních principů difraktometrických měření s monokrystalovými vzorky a následnému zpracovávání experimentálních numerických dat.

Pokusili jsme se proto tuto mezeru aspoň částečně zaplnit, a sepsali text s názvem Monokrystalová rentgenová strukturní analýza. Neklademe si v něm samozřejmě ambice obsáhnout výkladem beze zbytku až takovou šíří problematiky, jako je shrnuta např. v Giacovazzových Fundamentals of crystallography nebo v jednotlivých specializovaných dílech International tables for crystallography, ale spíše vytvořit základní vstupní text pojednávající o této metodice.

Náš text jsme rozdělili na pět hlavních kapitol. V kapitole Symetrie látek jsou shrnuty základní krystalografické pojmy a definice, používané v monokrystalové difraktometrii při zařazování krystalů do prostorových grup. Kapitola Difrakce rentgenového záření na krystalu se věnuje fyzikálnímu a matematickému popisu difrakčních jevů. V části nazvané Experimentální metody v rtg. krystalografii jsou objasňovány principy a funkce experimentálních zařízení používaných k měření dat potřebných k řešení krystalových 3-D struktur. Kapitola Fázový problém pojednává o metodách řešení tzv. fázového problému - problému spjatého s nalezením chybějící fázové informace - při řešení struktur “malých molekul”. Závěrečná kapitola Proteinová krystalografie je zaměřena na popis metod a technik používaných při řešení krystalových 3-D struktur biologických makromolekul. V Dodatku Krystalografické programy průběžně modifikujeme informace o veřejně dostupných krystalografických a vizualizačních programech a dodatek Krystalografie a INTERNET shrnuje odkazy na WWW stránky krystalografických časopisů a další zdroje užitečných informací na světové počítačové síti.