26. Основні принципи рентгеноструктурного аналізу.
Наиболее прямым методом, позволяющим изучать пространственное строение биополимеров, является рентгеноструктурный анализ. Рентгенография дает информацию о расположении атомов в молекулах и кристаллах. Рентгеновские лучи – электромагнитные волны с длиной волны порядка 0,1 нм – рассеиваются на электронных оболочках атомов. Интерференция волн, рассеянных веществом, приводит к возникновению дифракционной картины. При рассеивании на кристалле можно рассматривать дифракцию как отражение рентгеновских лучей плоскостями кристаллической решетки. Дифракция наблюдается, если рассеянные волны находятся в фазе, т.е. разность хода равна целому числу волн n.
Если расстояние между кристаллическими плоскостями d, то условие дифракции (отражения) дается формулой Брєгга-Вульфа
nλ = 2d sin ϑ,
где λ – длина волны, ϑ – угол между направлением падающего луча и кристаллической плоскостью.
Дифракция определяется тем, что межатомные расстояния d в решетке (0,1-0,4 нм) имеют тот же порядок, что и длины волн. Основная идея рентгеноструктурного анализа состоит в определении межатомных расстояний d на основании дифракционной картины, получаемой для лучей с известной длиной волны.
С помощью рентгеностуктурного анализа была установлены структурная организация вирусов, не имеющих суперкапсидной оболочки: ВТМ, кустистой карликовости томатов, сателлитного вируса некроза табака, вируса южной мозаики бобов. Как уже отмечалось, исследователям удалось получить истинные кристаллы многих вирусов.
27. Електронна мікроскопія та її модифікації (трансмісійна, скануюча, тунельна, растрова).
Электронная микроскопия — это метод исследования структур, находящихся вне пределов видимости светового микроскопа и имеющих размеры менее одного микрона. Действие электронного микроскопа основано на использовании направленного потока электронов, который выполняет роль светового луча в световом микроскопе, а роль линз играют магнитные линзы. Вследствие того, что различные участки исследуемого объекта по-разному задерживают электроны, на экране электронного микроскопа получается черно-белое изображение изучаемого объекта, увеличенное в десятки и сотни тысяч раз.
При электронной микроскопии биологических объектов применяют специальные методы приготовления препаратов. Это необходимо для выявления отдельных компонентов изучаемых объектов (клетки, бактерии, вируса и т. д.), а также для сохранения их структуры в условиях высокого вакуума под пучком электронов.
Трансмиссионная микроскопия реализуется с помощью трансмиссионных (просвечивающих) электронных микроскопов, в которых тонкопленочный объект просвечивается пучком ускоренных электронов с энергией 50-200 кэВ. Электроны, отклоненные атомами объекта на малые углы и прошедшие сквозь него с небольшими энергетическими потерями, попадают в систему магнитных линз, которые формируют на люминесцентном экране светлопольное изображение внутренней структуры. Рассеянные электроны задерживаются диафрагмами, от диаметра которых в значит, степени зависит контраст изображения..
Растровая (сканирующая) микроскопия. В растровых электронных микроскопах электронный луч, сжатый магнитными линзами в тонкий зонд, сканирует поверхность образца, формируя на ней растр из нескольких тысяч параллельных линий. Возникающее при электронной бомбардировке поверхности вторичные излучения регистрируются различными детекторами и преобразуются в видеосигналы, модулирующие электронный луч в экране электроннолучевой трубки. а на экране появляется изображение, представляющее собой картину распределения интенсивности одного из вторичных излучений по сканируемой площади объекта. Сканирующая туннельная микроскопия основана на явлении туннелирования электронов через узкий потенциальный барьер между металлическим зондом и проводящим образцом во внешнем электрическом поле. СТМ представляет собой электромеханическую систему с отрицательной обратной связью. Система обратной связи поддерживает величину туннельного тока между зондом и образцом на заданном уровне , выбираемом оператором.
28. Дати визначення термінам: білкова субодиниця, структурний елемент, морфологічний елемент, капсид, нуклеокапсид, кор, віріон.
Субодиниця, або білкова субодиниця – єдиний, укладений певним чином поліпептидний ланцюг.
Струкитурний елемент, або структурна одиниця – один або декілька неідентичних білкових субодиниць, що в сукупності утворюють «хімічно завершений» блок ансамбля більш високого рівня.
Морфологічна одиниця - група виступів (кластер) на поверхні капсида, що спостерігається в електронному мікроскопі. Якщо морфологічна одиниця є хімічно важливим утворенням (зберігає свою організацію в умовах м’якої дезінтеграції), то використовують термін капсомер.
Капсид – білковий чохол, що утворює комплекс з нуклеїновою кислотою.
Нуклеокапсид – комплекс білка з нуклеїновою кислотою, упакована форма генома, що є підструктурою складних вірусів.
Кор (core) — внутрішня білкова оболонка, що безпосередньо межує з нуклеиновою кислотою.
Віріон – ціла вірусна часточка, синонім терміна «вірус»