Debyen ja Wallerin tekijä

Debyen ja Wallerin tekijä, B-tekijä tai lämpötilatekijä on parametri, jota käytetään röntgendiffraktiodatan laadun tarkkailussa ja kiteen epäjärjestyksen tutkimuksessa. B-tekijä kertoo atomien lämpöliikkeestä kiteessä sekä kiteen rakenteen järjestyneisyydestä. Kiteen B-tekijä ja atomien B-tekijät ovat eri arvoja, vaikka niitä kutsutaankin samalla nimellä. B-tekijän keksivät Peter Debye ja Ivar Waller. Sen laatu on pituuden neliö (tavallisesti Ų).

B-tekijä kiteen laadun mittarina

Mitä alempi B-tekijä on, sitä paremmin järjestäytynyt tutkimuksessa käytetty kide on ollut. Tyypillisestä proteiinikristallista saatava B-arvo on 15-20 Ų:ä. Röntgenkristallografiassa käytetty intensiivinen röntgensäteily vaurioittaa kidettä ja B-tekijän arvo kasvaa mittauksen jatkuessa. Alin mitattu yleinen B-tekijä makromolekyylille (vuoteen 2002 mennessä) on ollut krambiini-nimisestä kasvin tuottamasta myrkystä tehdyllä kiteellä. Kyseinen B-tekijän arvo oli 2.5 Ų (Jelsch, C. ym. 2002).

B-tekijä ja resoluutio

B-tekijän arvo alenee resoluution parantuessa. Edellä mainitun krambiinin hyvin alhainen 2.5 Ų-arvo saatiin alimmalla makromolekyylille saavutetulla resoluutiolla 0.54 Å. Mikäli resoluutio on huono, voidaan laskea vain yleinen B-arvo koko molekyylille, tai esimerkiksi B-arvot proteiinin aminohappotähteiden sivu- ja pääketjulle. Mikäli mallin resoluutio on korkea, voidaan sen jokaiselle atomille laskea B-tekijä.

B-tekijä lämpövärähtelyn mittarina

Eri atomien B-arvot ovat erilaiset, sillä atomien lämpöliike molekyylissä vaihtelee. Esimerkiksi proteiinin sivuketjun atomit liikkuvat vapaammin kuin hiili-typpi -rangan atomit, mikä vaikuttaa B-tekijän arvoihin. Atomin B-tekijästä voidaan myös päätellä, mitä alkuainetta atomi edustaa. Joskus molekyyliä röntgenkristallografian keinoin mallinnettaessa voi nimittäin olla epäselvää, onko jokin mallissa oleva kohde esimerkiksi vesimolekyyli vai jokin ioni. B-arvo riippuu siis atomista ja sen sijainnista molekyylissä, eikä eri atomeille ole tyypillistä yhtä B-arvoa.

Isotrooppinen ja anisotrooppinen B-tekijä

Isotrooppinen B-arvo on laskettu siten, että atomin ajatellaan voivan värähdellä missä tahansa suunnassa. Realistisempi anisotrooppinen B-tekijä saadaan rajoittamalla atomin värähtelysuuntien mahdollisuutta. Anisotrooppiset arvot voidaan laskea vain malleille, joilla on hyvä resoluutio.

Lähteet

• Blow, D. Outline of Crystallography for Biologists. Oxford University Press, 2002.
• Jelsch, C. ym. Accurate protein crystallography at ultra-high resolution: valence electron distribution in crambin. Proc. Natl Acad. Sci., USA, 97, 3171-6. 2002.