Difraccion De Rayos X

II.2.2. Difracción de rayos X (RX). Cristalografía
II.2.2.1. Introducción.
II.2.2.2. Dispersión de RX por un electrón.
II.2.2.3. Dispersión de RX por un átomo.
II.2.2.4. Dispersión de RX por un cristal monodimensional.
II.2.2.5. Dispersión de RX por un cristal bidimensional.
II.2.2.6. Dispersión de RX por un cristal tridimensional.
II.2.2.7. Ley de Bragg.
II.2.2.8. El problema de la fase.II.2.2.9. Métodos para obtener difractográmas de RX
Método de Laue
Método de Weissenberg
Método de precesión
Método de oscilación
II.2.2.10. Etapas para determinar la estructura de una macromolécula.

Estructura de Macromoléculas

Departamento de Química-Física, Universidad de Granada. OLM

II.2.2. Difracción de rayos X (RX). Cristalografía
II.2.2.1. Introducción

”Si una imagenvale más que 1000 palabras la estructura
macromolecular no tiene precio para un bioquímico-físico”.
La difracción de RX es la técnica más poderosa actualmente disponible para estudiar
la estructura de grandes moléculas. En muchos casos los estudios de difracción de RX sobre
cristales de proteínas o ácidos nucleicos han resuelto completamente sus estructuras terciarias
a un nivel de resoluciónde 2 Å o mejor.
Como es de esperar una técnica que puede proporcionar tantos detalles estructurales
debe ser intrínsecamente bastante compleja. Vamos a omitir cuantos aspectos complicados
sea posible y tratar de enfocar nuestra atención sobre los hechos esenciales del método. Así
los átomos serán tratados como estáticos, es decir sin movimiento, aunque en los cristales
haya un movimientoapreciable a temperaturas finitas. Los cristales son tratados como
ordenamientos perfectos, incluso sabiendo que el orden sólo alcanza dominios locales; la
radiación X es tratada como monocromática, aunque en la práctica se use una distribución de
longitudes de onda; finalmente consideraremos que los datos de difracción son muy precisos,
aunque los errores experimentales a menudo son problemasimportantes en la práctica.
Para comprender la difracción de RX se debe conocer cómo es la interacción entre esta
radiación electromagnética y los átomos, así como la manera en que los átomos están
organizadas en los cristales.
La mayoría de las descripciones y tradicionales de esta técnica comienza con el
estudio de la simetría y estructura de los cristales y se describe la difracción de RX entérminos de reflexiones sobre planos del cristal. No obstante nosotros vamos a usar un
enfoque diferente.
Explicaremos la infracción la dispersión de RX producida por un simple átomo;
entonces creciendo en complejidad describiremos la dispersión que produce un hipotético
cristal monodimensional, continuando con un cristal bidimensional y finalmente con el
ordenamiento tridimensional propiode los cristales reales. Aunque este tratamiento requiere
mayor soporte físico-matemático nos permite profundizar y comprender mejor esta compleja
técnica experimental.

132

Estructura de Macromoléculas

Departamento de Química-Física, Universidad de Granada. OLM

II.2.2.2. Dispersión de RX por un electrón.
La interacción entre los RX y la materia consiste en la dispersión que loselectrones de
los átomos producen sobre esta radiación. Los RX dispersados por los electrones de los
átomos de una muestra cristalina sufren fenómenos de interferencias dando lugar a procesos
de difracción y la información estructural subyace en los patrones de difracción.
Comenzamos por considerar un electrón en el origen de coordenadas, sobre el cual
incide la radiación que proviene de unafuente de RX en la dirección del eje x, y un detector
en una dirección de observación que forma un ángulo con el eje x al que por conveniencia
consideremos 2θ (θ será el ángulo mitad del considerado), figura II.2.2.1.A. A las direcciones
ˆˆ
de incidencia y de observación le corresponden los vectores unitarios s0 y s .
La dispersión, como ya sabemos, es una función del ángulo de observación,...