Die Röntgenkristallographie ist der Goldstandard zur Bestimmung der 3D-Atomstruktur kristalliner Materialien – von kleinen Molekülen bis hin zu massiven Proteinkomplexen.
Der Workflow
- Kristallzüchtung: Einen reinen, gut geordneten Einzelkristall erhalten.
- Röntgenerzeugung: Synchrotron (bevorzugt) oder Rotieranode; monochromatischer Strahl.
- Difraktion: Das Kristallgitter streut Röntgenstrahlen → diskrete Difraktionsflecken (Braggs Gesetz).
- Datenerfassung: Kristall rotieren; Spot-Intensitäten in mehreren Winkeln messen.
- Phasierung & Elektronendichte: Das Phasenproblem lösen (molekulare Ersetzung, MAD/SAD, direkte Methoden) → Elektronendichtekarte berechnen.
- Modellbau/Verfeinerung: Atommodell an die Dichte anpassen; iterativ zur Minimierung der R-Faktoren verfeinern.
- Validierung: Ramachandran-Plot, Clashscore, R-free, Real-Space-Korrelation.
Auswirkung
Revolutionierte die Strukturbiologie: DNA-Doppelhelix, Hämoglobin, Ribosomen, GPCRs, unzählige Arzneimittelziele. Nobelpreise: 1915 (Braggs), 1962 (Kendrew/Perutz), 2009 (Ramakrishnan/Steitz/Yonath), 2012 (Kobilka/Lefkowitz).
