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北京同步辐射装置(BSRF)是一种利用同步辐射光源开展多学科研究的大科学装置,可以提供从真空紫外到硬X光波段的光,广泛的开展生物物理、生物化学、固体物理、原子和分子物理、表面物理、材料科学、计量标准、光刻以及医学等方面的实验研究,在我国许多学科的前沿研究中占有着重要的地位。本论文的工作围绕北京同步辐射装置展开,主要内容分为两个部分:
一是北京同步辐射装置稳定性监测系统的建立。在BSRF的实验中,同步光的稳定性经常会影响实验的数据质量,本论文的第一部分工作就是为BSRF建立一套稳定性监测系统,以实时监测同步光的位置和强度变化。本部分内容首先介绍了我们在研制的两种束流位置监视器(Beam Position Monitor)--双丝BPM和双刀片型BPM中所采用的一些新的信号处理方法并讨论了其效果情况,然后介绍了建立的光束线稳定性监测系统和BSRF前端区稳定性监测系统,并通过其监测结果,讨论了BSRF的稳定性情况以及施加轨道慢反馈系统后的稳定性情况。
二是生物大分子的小角散射实验方法研究。近年来小角散射作为一种有效的生物大分子结构解析方法引起了越来越多的关注,因此在2006到2007年之间,我们在BSRF新建了1W2A小角散射光束线。
本论文的第二部分内容首先介绍了1W2A小角散射光束线的结构以及性能;其次介绍了针对生物大分子小角散射实验设计的样品实验平台与数据预处理方法;最后利用小角散射方法对几例晶体结构已知的单体和复合物的结构进行了研究以检查和验证我们的设备和方法,单体包括牛血清蛋白(BSA)和分裂激活酶蛋白(mitogen-activated protein kinasekinase kinase 3),复合物包括来自E.coli的Ribosome70S和来自yeast的Ribosome80S,通过小角散射的从头算方法和刚体重构方法,分别得到了单体的低分辨率结构和复合物的原子分辨率结构,这些结构与其晶体结构都符合的较好,标志着在1W2A开展生物大分子结构研究的条件以及方法已经初步建立。