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Instrumentelle Analytik (Subject) / Biokristallographie Seite 3 (Lesson)
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- Was ist die isomorphe Differenz? In einer Struktur mit Schweratomen tragen diese besonders stark zur Patterson bei. Dazu misst man einen unbehandelten Proteinkristall („native“) und einen mit Schweratomen gesoakten („derivative“). Die Differenzbildung macht nur Sinn, wenn alles außer den Schweratomen ähnlich ist: Isomorphie, d.h. ähnliche Zellparameter
- Wie lässt sich mit einem R-Faktor die isomorhphe Differenz bestimmen? R-Faktoren geben ein Maß für die Unterschiedlichkeit an. Vergleich der Beugungsdaten verschiedener Kristalle des gleichen Typs oder mit und ohne Schwermetall Vergleich der symmetrieverwandten Reflexe innerhalb eines Datensatzes Vergleich des Modells mit den experimentellen Daten
- Was sind f' und f'' eines anomalen Streuers f bei s=0 entspricht der Elektronenzahl (34 für Se)f‘ ist kleiner 0, wenn Elektronen absorbiert werdenf‘‘ entsteht durch Phasenverschiebung der gestreuten Welle
- Abkürzungen SAD, MAD, SIR, MIR SAD: Single-wavelength anomalous diffraction MAD: multiple anomalous dispersion SIR: single isomorphous replacement MIR: multiple isomorphous replacement
- Grundprinzip der Strukturlösungsmethoden SIR und SAD Geometrische Konstruktion zur Bestimmung von φP für SIR:• Zeichne einen Kreis um den Ursprung mit Radius |FP|.• Zeichne Vektor FA mit seinem Ende im Ursprung ein.• Zeichne einen Kreis um den Anfang von FA mit Radius |FPA|.• Die Vektoren FP1 und FP2 zeigen vom Ursprung zu den Schnittpunkten der Kreise. Geometrische Konstruktion zur Bestimmung von φP für SAD:• Zeichne die Vektoren der Schweratomsubstruktur mit ihrem Ende im Ursprung ein.• Zeichne Kreise um deren Anfang mit Radius |FPA+| bzw. |FPA-| ein.• Die Vektoren FP1 und FP2 zeigen vom Ursprung zu den Schnittpunkten der Kreise.
- Was ist eine Substruktur? Substruktur ist im Grunde Position der Schweratome
- Zusatzinformationen für die Dichtemodifikation Die Elektronendichte ist real und positiv Molekül- und Solvensbereiche sind getrennt und haben verschiedene Dichten Die Elektronendichte hat eine bekannte Dichteverteilung Nichtkristallographische Symmetrie, Moleküle habe eine definierte Struktur
- Was ist die RMSD? Root mean square deviation als Maß der Strukturähnlichkeit: Struktur A und B übereinanderlegen (Superposition) Abstand passender Atome berechnen (deviation) quadrieren (square) mitteln (mean) Wurzel ziehen (root)
- Zusammenhang Sequenzidentität und RMSD Zusammenhang zwischen Sequenzidentität und RMSD. Bei < 30% Identität sind die Atome um mehr als eine Bindungslänge verschoben.
- Abkürzung MR Molekularer Ersatz (Molecular replacement)
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- Was passiert bei der Rotationsfunktion und der Translationsfunktion? Rotationsfunktion: Zuerst werden von dem Datensatz und dem Modell eine Pattersonkarte berechnet. Dann wird die Modellpatterson solange gedreht bis sie möglichst gut mit der P. der Messdaten übereinstimmt. Damit weiß man die Orientierung des Modells Translationsfunktion: Das Modell (A) wird rotiert (A‘) und dann in der Zelle verschoben (B) bis die Fouriertransformierte auf den Datensatz passt. Das ist die MR Lösung.
- Was ist nicht-kristallographische Symmetrie? In der Einheitszelle liegen meist mehrere Moleküle vor. Diese können über kristallographische oder nicht-kristallographische Symmetrie miteinander verknüpft sein: Kristallographisch symmetrieverwandte Moleküle sind kristallographisch identisch und haben die gleiche Umgebung. Kristallographische Symmetrieoperationen führen nach Mehrfachanwendung wieder zum Ursprungsmolekül Nicht-kristallographisch symmetrieverwandte Moleküle haben unterschiedliche Umgebungen.
- Welche Daten gehen in das Refinement, welche Information wird während des Refinements hinzugezogen, was soll beim Refinement herauskommen? Die Übereinstimmung des Modells mit den experimentellen Daten soll verbessert werden. • Fehler der F‘s (Fobs-Fcalc)2• Restraints: Idealisierung der Parameter (Xideal-Xcalc)2 Bindungslängen, Bindungswinkel, B-Faktoren, Besetzungen, NCS-Restraints, Chiralität, Planarität, nichtbindende WW, anisotrope B-Faktoren, TLS, Kopplung benachbarter Werte• Weights: relative Gewichtung verschiedener Anteile
- Was ist der Zweck einer Zielfunktion beim Refinement und was für Anteile enthält sie? Um die Fehler zu minimieren werden diese in eine Fitfunktionen (Targetfunction) eingebaut: x Observable, z.B. |F|, Koordinaten, Bindungslängen obs experimentell oder schon bekannt, calc neues Modell p Parametersatz, z.B. Koordinaten
- Was beschreibt man mit dem B-Faktor, was mit einem TLS-Tensor? Ein Atom sitzt nicht fest an nur einer Stelle. Zumindest die Temperaturschwingung „verschmiert“ die Elektronendichte des Atoms. Oft existieren auch alternative Konformationen.Dies wird durch den B-Faktor (besser atomic displacement parameter ADP) beschrieben. Er kann auch anisotrop sein. Benachbarte B-Faktoren sind gekoppelt. TLS Beschreibung: Atomgruppen bewegen sich weitgehend gemeinsam. Ihre Translations-, Dreh(libration)- und Schrauben(screw)-Bewegungen werden durch TLS Parameter beschrieben.
- Welche Schwierigkeiten gibt es beim Refinement? Bei niedriger Auflösung (> 3 - 3,5 Å) hat man mehr Parameter als Daten (für x,y,z,Biso) Lokale Minima Unterscheidung isoelektronischer Gruppen Erst ab ca. 1,4 Å kann man B-faktoren anisotrop refinenen
- Was sagt der R free aus? Rfree ist ein R-Faktor mit nie im Refinement benutzten Daten und gibt ein unabhängiges Bild der Lage.
- Begriffe Tracing, Reverse Tracing, Registerfehler, Peptide flip, NHQ flips Tracing: Interpretationsfehler Reverse Tracing: Passiert bei niedriger Auflösung, vor allem wenn Loops in der Dichte fehlen. Registerfehler: Die Sequenz ist gegenüber der Struktur um wenige Reste verschoben. Peptide flip: Spiegeln des Bildes führt zur falschen Chiralität NHQ flips: Seitenkette können um 180° gedreht werden, ohne dass die Elektronendichte deutlich anders aussieht
- Was wird beim Ramachandran Plot, was beim ℵ1/ℵ2 Plot aufgetragen? Ramachandran Plot: Verteilung der φ/ψ Paare selten ψ/φ auch Verteilung (Subramanian Plot)Die Verteilung ist resteabhängig, insbesondere Gly und Pro weichen von den anderen ab. ℵ1/ℵ2 Plot: Verteilung der Seitenkettendiederwinkel
- Zusammenhang zwischen Energie und Häufigkeit mit der Boltzmannverteilung erklären Die Boltzmann-Statistik der Thermodynamik gibt die Wahrscheinlichkeit eines Zustandes eines Systems an. Hohe Energiezustände unwahrscheinlicher als Energiearme
- Aus der Organik: Typische Bindungswinkel an sp-, sp2-und sp3-hybridisierten Atomen, typische Torsionswinkel (Diederwinkel) zwischen sp3-hybridisierten Atomen Torsionswinkel (Diederwinkel) 60/180/300° ist bei x- sp3- sp3- x gängig
- Was ist ein Clash? Clash score: Test auf zu kurze van der Waals Abstände.
- Was bedeutet Kopplung von Parametern, wie sind B-Faktoren gekoppelt? B-Faktoren sind meist räumlich gekoppelt und an der Oberfläche des Moleküls größer: