耿利强
,
尹大川
,
卢慧甍
,
叶雅静
,
郭卫红
,
李海生
,
罗慧敏
,
商澎
硅酸盐通报
原子力显微镜(AFM)的发明是二十几年来表面扫描和成像技术领域中重要的进展之一,由于具有原子级的分辨率,并可在液态环境中进行实时扫描,AFM已成为蛋白质晶体界面研究的有效工具之一.本文将讨论AFM在蛋白质晶体研究中取得的成果,包括在晶体形核、晶体生长及晶体缺陷研究等方面的最新进展.
关键词:
原子力显微镜
,
蛋白质晶体
,
形核
,
生长机制
,
缺陷
耿利强
,
尹大川
,
卢慧甍
,
韩王超
,
张卫菊
,
罗慧敏
,
商澎
材料导报
近年来,随着超导磁体技术的进步,围绕与强磁场条件相关的应用得到迅速发展.对结构生物学领域的研究人员来说,强磁场有望成为一种可供选择的特殊环境,用于生物大分子结晶研究,并可能成为获取高质量生物大分子晶体的一种手段.就强磁场环境对生物大分子结晶过程的影响研究进行了评述,并对该领域的未来发展方向做了预期.
关键词:
生物大分子
,
晶体生长
,
磁场
,
磁场梯度
,
蛋白质
,
结晶
李海生
,
尹大川
,
罗慧敏
,
叶雅静
,
卢慧甍
,
张辰艳
,
鹿芹芹
材料导报
利用光学干涉法对晶体生长过程中所引起的溶液折射率微小变化进行监测,分析所采集到的干涉图像,可得出与光程差相关的溶液浓度场及温度场的精确分布、晶体微观形貌变化及溶液对流等信息,对晶体生长机理研究有重要的意义.回顾了干涉技术测量晶体生长参数的基本原理,同时综述了近年来干涉技术在晶体生长研究中的应用及发现,并分析了该技术在晶体生长研究领域中的发展方向.
关键词:
晶体生长
,
干涉法
,
晶体微观形貌
,
生长机理
曹慧玲
,
郭云珠
,
马晓亮
,
卢慧甍
,
解旭卓
,
周伯儒
,
尹大川
材料导报
空间微重力环境下几乎无对流和沉降,可为晶体生长提供一个相对稳定和均一的理想环境,易于得到尺寸较大的高质量单晶.但是,空间结晶实验成功率低,费用昂贵,实验机会受限.因此,研发各种空间微重力环境地基模拟技术具有重要意义.目前可用于晶体生长的地基无容器悬浮技术主要有空气动力悬浮、静电悬浮、电磁悬浮、液体界面悬浮、超声悬浮和磁场悬浮技术等.这些地基模拟技术可实现晶体的无容器悬浮生长,避免器壁对晶体生长的不良影响,提高晶体质量,为解决X射线单晶衍射技术中的瓶颈问题提供新途径,还可为在地基进行结晶动力学和机理研究提供简单易行的方法.从技术原理、优势、缺陷及在结晶(特别是蛋白质结晶)中的应用4个方面对这些技术逐一进行了介绍和评述.重点介绍了液体界面悬浮、超声悬浮和磁场悬浮技术这3种用于蛋白质晶体生长的较为成熟的地基无容器悬浮技术.
关键词:
晶体生长
,
地基模拟技术
,
无容器悬浮
,
空气动力悬浮
,
静电悬浮
,
电磁悬浮
,
液体界面悬浮
,
超声悬浮
,
磁场悬浮
鹿芹芹
,
解思晓
,
马晓亮
,
陈瑞卿
,
刘永明
,
王燕
,
尹大川
材料导报
生长蛋白质晶体是X射线衍射技术解析蛋白质分子结构的主要瓶颈问题之一.影响蛋白质结晶的因素很多,其中温度是影响蛋白质结晶的重要因素,但在实践中并未受到广泛重视.总结了恒温和变温对蛋白质可结晶性和晶体质量的影响,发现温度控制既可以获得更多的蛋白质结晶条件,又可以提高蛋白质晶体质量,因此,温度控制是蛋白质结晶工作中应当考虑的重要因素.
关键词:
蛋白质结晶
,
X射线衍射
,
温度
曹慧玲
,
马晓亮
,
郭云珠
,
卢慧甍
,
解旭卓
,
尹大川
材料导报
空间微重力环境可消除或减弱常重力场下溶液中存在的对流和沉降,为蛋白质晶体生长提供一个相对均一和稳定的环境,有利于得到尺寸更大、衍射分辨率更高的蛋白质晶体.通过对这些高质量空间晶体进行X射线衍射分析,可获得多种蛋白质的精细三维结构.从空间蛋白质晶体生长的发展历史、研究成果、生长机理、存在的问题与对策等方面总结了空间微重力环境下蛋白质晶体生长的研究进展,展望了空间蛋白质结晶的未来.
关键词:
微重力
,
蛋白质
,
晶体生长
,
晶体质量
,
衍射分辨率
,
结构生物学
刘永明
,
施建宇
,
鹿芹芹
,
郭云珠
,
陈瑞卿
,
尹大川
材料导报
从三个重要方面介绍了基于杨氏方程计算固体表面能.阐述了接触角测量技术的基本假设、对固体和液体材料的要求及测量仪设计；叙述了各种常见液体表面能的测量方法及其适用范围；详述了两大类固体表面能、固液界面能和液体表面能的关系模型,并分析了各自的实效性.最后,总结了此类计算方法存在的一些本质问题.
关键词:
固体表面能
,
杨氏方程
,
接触角
,
液体表面能
鹿芹芹
,
尹大川
,
刘永明
,
陈瑞卿
,
曹慧玲
,
解思晓
材料导报
获得高质量蛋白质晶体一直是X射线衍射解析蛋白质结构的瓶颈问题,因此研究提高蛋白质晶体质量的方法具有非常重要的意义.近年来人们从影响蛋白质结晶过程的各个因素出发,发展了一系列提高蛋白质晶体质量的方法,如在亚稳区生长蛋白质晶体、利用特殊环境影响蛋白质晶体生长的动力学过程、利用去垢剂提高蛋白质晶体质量和分子工程改造蛋白质分子提高晶体质量等.分析和评述了这些方法影响蛋白质结晶过程的机理.
关键词:
蛋白质
,
X射线衍射
,
晶体质量
张辰艳
,
尹大川
,
鹿芹芹
,
郭云珠
,
王玺凯
材料导报
蛋白质分子的三维结构是生命科学研究中极为重要的信息,X射线单晶衍射技术是目前获得结构信息最主要的手段,但如何筛选到第一个蛋白晶体是该技术必需的第一步,也是制约结构生物学发展的主要瓶颈问题之一.现在一般通过规模筛选的方法从众多的溶液中筛选出可结晶的条件,但是工作量较大,效率也不高.回顾了近年来在提高结晶筛选效率方向取得的成就,主要表现在2个方面:一是在传统结晶方法和试剂基础上发展起来的一系列新的高效的结晶技术和筛选试剂盒;二是从生物学、物理学和化学等角度提出的一些提高结晶筛选效率的新技术,主要包括通过分子工程改造蛋白、提高蛋白溶液的稳定和均一性、导入籽晶、共结晶、改善结晶界面和变温筛选等技术.最后展望了该领域未来的发展趋势.
关键词:
蛋白质结晶
,
筛选策略
,
结晶技术
,
结晶试剂
黄林军
,
曹慧玲
,
刘悦
,
闫二开
,
何凤利
,
尹大川
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2014.15.003
结晶包括形核、生长和成熟3个阶段.其中,形核是关键的第一步,是晶体生长和成熟的基础.形核理论研究一方面可指导结晶实验,提高结晶成功率;另一方面可丰富结晶理论.形核理论主要包括经典形核理论和现代两步形核理论.首先从热力学和动力学两方面详细阐述了经典形核理论,分析了其不足及修正结果.其次,从形核速率、计算模拟、理论研究及实验研究4个方面系统介绍了现代两步形核理论.最后,分析了二者的区别与联系.
关键词:
蛋白质
,
晶体
,
形核理论
,
经典形核理论
,
现代两步形核理论
