Проблема фаз

30.05.2010г.

Изображение атомной структуры кристалла можно получить, либо печатая поочередно каждый ряд полос на один и тот же лист фотобумаги, либо наложив все полосы друг на друга и засветив бумагу лучом света, прошедшим через них. Тут-то и возникает роковое затруднение. Чтобы получить изображение, соответствующее действительности, надо правильно располагать каждый набор полос по отношению к какой-то извольно выбранной общей исходной точке (смотрите ссылку на рисунок ниже).

Смотрите рисунок - Проблема фаз

В этой точке амплитуда для каждого данного ряда полос может соответствовать максимальному (гребень), минимальному (впадина) или какому-нибудь про-межуточному значению. Расстояние между исходной точкой и гребнем волны называется фазой. Накладывая каждый ряд полос данной амплитуды на другой, можно получить почти бесконечное число различных изображений — в зависимости от выбора фазы для каждого ряда полос. Сама по себе рентгенограмма говорит нам только об амплитудах, но ничего не говорит о фазах полос, которые дает каждая пара пятен; таким образом, половина информации, необходимой для получения изображения, отсутствует.

Из-за этого рентгенограмма кристалла оказывается иероглифом без ключа для его расшифровки.

Терпеливо измеряя в течение ряда лет интенсивности нескольких тысяч пятен на рентгенограммах гемоглобина, я испытывал танталовы муки, которые может понять только исследователь, заполучивший коллекцию табличек с надписями на неизвестном языке. Некоторое время мы с Брэггом пытались разработать методы расшифровки фаз, но не добились большого успеха. Проблема была решена только в 1953 году, когда я обнаружил, что метод, разработанный кристаллографами для расшифровки фаз в случае простых структур, может быть применен и к белкам.

Метод расшифровки фаз

Метод состоит в том, что молекулу исследуемого вещества слегка изменяют, присоединяя к ней в определенных местах атомы тяжелых металлов (например, ртути). Тяжелый атом вызывает заметные изменения интенсивности дифракционных полос, что позволяет получить сведения о фазах. По разнице в амплитуде в отсутствие и в присутствии тяжелого атома можно определить для каждого ряда полос расстояние между гребнем волны и тяжелым атомом. Таким образом, взяв тяжелый атом за общую исходную точку, можно определить величину фазы.


«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка





Читайте далее: