
【化】 Patterson search technique
帕特森寻峰法(Patterson Method)是X射线晶体学中用于解析晶体结构的一种重要技术,由Arthur Lindo Patterson于1934年提出。该方法通过分析衍射数据的帕特森函数(Patterson Function),确定晶体中原子的相对位置向量,尤其适用于含重原子的结构解析。
帕特森函数 ( P(mathbf{u}) ) 定义为衍射强度傅里叶变换的模平方: $$ P(mathbf{u}) = frac{1}{V} sum_{mathbf{h}} |F(mathbf{h})| cos(2pi mathbf{h} cdot mathbf{u}) $$ 其中:
函数峰值对应原子间向量 (mathbf{u} = mathbf{r}_j - mathbf{r}_k),峰值高度与原子序数乘积 (Z_j Z_k) 成正比。
经典参考文献
- Patterson, A. L. (1934). Phys. Rev. 46: 372. (原始论文)
- International Tables for Crystallography (2016). Vol. B, Chapter 2.3. (数学基础)
- Drenth, J. Principles of Protein X-ray Crystallography. Springer, Ch. 13. (生物应用)
该方法至今仍是解决晶体相位问题的基石工具,其衍生技术(如分子置换法)支撑了现代结构生物学超70%的结构解析工作。
帕特森寻峰法(Patterson search technique)是一种用于X射线晶体学中解析晶体结构的方法,主要用于确定原子在晶格中的位置。其核心原理基于帕特森函数(Patterson function),该函数通过衍射强度数据计算得出,反映晶体中原子间向量峰的分布。
基本原理
通过分析帕特森函数中的峰值分布,寻找原子间的相对位置向量。这些向量峰对应晶体中不同原子对的位置差,从而反推出原子排列结构。
应用场景
常用于小分子晶体结构解析,尤其是当传统直接法难以确定相位时。在蛋白质晶体学中应用较少,因大分子复杂度高,峰重叠严重。
主要步骤
局限性
对数据质量敏感,且计算量大,尤其在复杂结构中效率较低。现代技术多结合分子置换法或直接法优化。
该名称中的“帕特森”源自物理学家A.L. Patterson,他在1934年提出帕特森函数理论。此方法属于晶体学中“重原子法”的一种拓展,需结合实验数据与数学建模。
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