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 Å2).

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 Å2: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 Å2 (Jelsch, C. ym. 2002).

B-tekijä ja resoluutio

B-tekijän arvo alenee resoluution parantuessa. Edellä mainitun krambiinin hyvin alhainen 2.5 Å2-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.

Rakennebiologia
Kristallografia