DNA衍射图谱

衍射

衍射又称为绕射，光线照射到物体边沿后通过散射继续在空间发射的现象。如果采用单色平行光，则衍射后将产生干涉结果。相干波在空间某处相遇后，因位相不同，相互之间产生干涉作用，引起相互加强或减弱的物理现象。 衍射的条件，一是相干波（点光源发出的波），二是光栅。 衍射的结果是产生明暗相间的衍射花纹，代表着衍射方向（角度）和强度。根据衍射花纹可以反过来推测光源和光珊的情况。 为了使光能产生明显的偏向，必须使“光栅间隔”具有与光的波长相同的数量级。用于可见光谱的光栅每毫米要刻有约500到500条线 。 1913年，劳厄想到，如果晶体中的原子排列是有规则的，那么晶体可以当作是X射线的三维衍射光栅。X射线波长的数量级是10-8cm ,这与固体中的原子间距大致相同。果然试验取得了成功，这就是最早的X射线衍射。 显然，在X射线一定的情况下，根据衍射的花样可以分析晶体的性质。但为此必须事先建立X射线衍射的方向和强度与晶体结构之间的对应关系

X射线纤维衍射技术 生物大分子中的螺旋分子,如角蛋白、胶原及遗传物质 DNA（脱氧核糖核酸）等大多难以结晶（寡聚核苷酸例外），但能聚集成为纤维。平行排列这些纤维也能使 X射线发生衍射。这些螺旋分子的外形相似于弹簧，有可测量的螺距和半径。每圈螺旋包含数目相同的单元。因此它们的长轴方向具有周期结构的性质。它们的衍射花样呈X形,且在水平方向衍射点按层线排列。由X形的斜度及层线的间距可以计算螺距和半径。由中心至垂直最远衍射弧的距离可以计算单元间沿螺轴方向的距离。由于这些大分子的径向侧链处于无序状态,它们对X射线仅产生背景散射。因此纤维衍射技术无法测定大分子中原子的空间位置。但是如果结合考虑这些大分子的化学组份及立体化学等性质，也可由衍射花样推断该分子的结构模型。DNA分子的右手双螺旋模型(图3)的建立是个典型的例子。这是由美国生物学家J.D.沃森和英国物理学家F.H.C.克里克于1953年提出来的。当时已知 DNA分子由多聚脱氧核苷酸链组成，并已知它是一种遗传物质。他们由纤维衍射的强度和花样（图4）推断该分子为双螺旋结构，并算出它的螺距为34埃，每圈螺旋包含10个由氢键连接的嘌呤－嘧啶碱基对，螺旋半径为10埃。这个模型很好地解释了 DNA分子作为遗传物质的自我复制机制。