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Kristallstrukturanalyse

Exkurs: Die Anfänge der Röntgenstrukturanalyse

Die Röntgenstrukturanalyse geht auf Max von Laue und die britischen Wissenschaftler William Henry bzw. William Lawrence Bragg zurück. Max von Laue wies 1912 in München gemeinsam mit Walter Friedrich und Paul Knipping erstmalig nach, dass auch Röntgenstrahlen wie Wellen an Kristallgittern gebeugt werden. Für diese Arbeiten erhielt er 1914 den Nobelpreis in Physik. Vater und Sohn Bragg (Nobelpreis für Physik 1915) setzten diese Entdeckung in die Praxis um und enwickelten das erste Verfahren zur Strukturanalyse von Kristallen.

Diese Methode wurde zunächst nur für kleinere Moleküle wie z.B. Kochsalz (NaCl) erprobt, bis sich herausstellte, dass auch faserige oder pulverige Moleküle Röntgenbeugungsmuster zeigen. In den 20iger Jahren des letzten Jahrhunderts wurden vor allem in Berlin-Dahlem am Kaiser-Wilhelm-Institut für Faserstoffchemie, Röntgenstrukturanalysen an Zellulose durchgeführt, bevor sich das Zentrum der Röntgenstrukturanalysen mehr und mehr in die damals für die Textilindustrie bedeutende Stadt Leeds (England) verlagerte.

William Astbury, ein Schüler Braggs, begann hier 1928 seine Arbeiten zur Struktur von Keratin und Collagen und der Elastizität von Wolle. Später untersuchte Astbury Nucleinsäure-Fasern und entwickelte gemeinsam mit Florence Bell das erste Modell einer einzelsträngigen Nucleinsäure-Helix. Der zweite Weltkrieg unterbrach Astburys Forschung, ebenso wie die von John Desmond Bernal, der 1934 in Cambridge erstmalig Röntgenbilder eines Protein-Einzelkristalls erzeugen konnte.

Die Proteinkristallanalyse wurde im Verlauf der folgenden Jahre von Bernal und Dorothy Crowfoot Hodgkin (Nobelpreis für Chemie 1964 für die Strukturaufklärung von Vitamin B12) zunehmend verbessert, immer schärfere Beugungsbilder lieferten Strukturdaten für zunehmend komplexere Moleküle. John Cowdery Kendrew gelang 1958 die erste Strukturanalyse eines Proteins (Myoglobin); für diese Arbeiten erhielten er und Max Perutz 1962 den Nobelpreis für Chemie.

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