Difracción Rayos X | Flagellum – Impulsando la comprensión de la ciencia

Este post del blog Flagellum. Impulsando la comprensión de la ciencia es excepcional, y lo leeremos cuando estudiemos dentro de unos días la estructura del ADN para reivindicar la figura de una investigadora crucial el descubrimiento de la doble hélice y que la historia no podrá olvidar. De momento su autor realiza una descripción muy gráfica de la técnica de difracción con rayos X que es lo que quiero exponeros hoy. Por lo tanto, sólo leeremos la parte dedicada a la técnica.

La foto que se ve en la figura, parece una cosa extraña, pero dice muchísimas cosas de la estructura de la que proviene. Es una foto de difracción de rayos X, esto es, se toma una muestra de ADN pura, con muchas copias de la molécula, y si estas se logran ordenar de forma regular como los átomos en un cristal, se le dirige un haz de rayos X de una longitud de onda apropiada. Este, cuando atraviese la muestra refractará según la estructura que se encuentre. De la imagen de difracción obtenida, si tiene buena resolución, se puede deducir la ordenación de los átomos en la molécula. La imagenes resultante de la difracción son contra intuitivas, pues la difracción es inversamente proporcional a la distancia atómica (no directamente como en un foto normal). Es como en la carvena de platón, solo que las sombras no serían reconocibles, es más difícil deducir el original.

Patrón de difracción de luz de un muelle de un biligrafo con un laser a aproximadamente 12m de el. Es la X característica que producen las estructuras helicoidales de todo tipo. Image courtesy of D. Tierney and of H. Schmitzer, Xavier University in Cincinnati

Patrón de difracción de luz de un muelle de un biligrafo con un laser a aproximadamente 12m de el. Es la X característica que producen las estructuras helicoidales de todo tipo. Image courtesy of D. Tierney and of H. Schmitzer, Xavier University in Cincinnati

Para entender como interpretar la imagen se puede hacer un experiemento sencillo. Si iluminamos un muelle con una luz de la longitud de onda adecuada a su tamaño, obtendremos un patrón de difracción característico de dicha estructura. En la parte izquierda de la foto se ve el muelle iluminado por el haz de luz, y en la parte derecha se ve el patrón de difracción resultante al atravesar la estructura tipo muelle iluminado cinco vueltas. Como vemos, el patrón muestra la misma apariencia que la imagen del ADN tomada por Rosalind Franklin.

El ángulo de la sección cónica superior e inferior equivale al ángulo de paso doble de la hélice. La estructura en las zonas de máximos (zonas más negras) es causada por la difracción de paso múltiple y revela el diámetro de la hélice (20 Å). Hay que tener en cuenta, que el centro del patrón de la derecha estaba cubierta con un polarizador ajustado casi hasta su extinción para evitar la sobre exposición en el máximo, del centro que es muy brillante. Franklin utilizó un disco de plomo para el mismo propósito en la fotografía de rayos-X.

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