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Crystal Growth: Principles of Crystallization

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Crystallization is a phase transformation process in which crystals are precipitated from a supersaturated solution or formed from other sources. During crystallization, atoms or molecules arrange themselves into a well-defined, rigid crystal lattice to minimize energy.
Initiating crystallization involves manipulating the concentration of the solute and the temperature of the solution. Since crystal growth occurs when the ratio of concentration and solubility of the solute in the solvent...
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Cooperative Allosteric Transitions01:58

Cooperative Allosteric Transitions

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Cooperative allosteric transitions can occur in multimeric proteins, where each subunit of the protein has its own ligand-binding site. When a ligand binds to any of these subunits, it triggers a conformational change that affects the binding sites in the other subunits; this can change the affinity of the other sites for their respective ligands. The ability of the protein to change the shape of its binding site is attributed to the presence of a mix of flexible and stable segments in the...
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Cooperatividad antagónica entre los modificadores del crecimiento de los cristales

Wenchuan Ma1, James F Lutsko2, Jeffrey D Rimer3,4

  • 1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Houston, Houston, TX, USA.

Nature
|January 17, 2020
PubMed
Resumen
Este resumen es generado por máquina.

Los pares de inhibidores pueden bloquear sinérgicamente o antagónicamente el crecimiento de los cristales, dependiendo de sus mecanismos y concentraciones específicos. Este hallazgo ofrece nuevas estrategias para controlar la cristalización en sistemas complejos.

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Área de la Ciencia:

  • Ciencia de la cristalización
  • Ciencias de los materiales
  • La biofísica

Sus antecedentes:

  • La cristalización de entornos multicomponentes es común en la naturaleza y la industria.
  • Los estudios de laboratorio se han centrado principalmente en la cristalización del soluto puro y en los modificadores de crecimiento únicos.
  • Comprender los modificadores de cristalización es crucial para controlar la síntesis de materiales y los procesos biológicos.

Objetivo del estudio:

  • Investigar los mecanismos moleculares de los pares de inhibidores que bloquean la cristalización de la hematina.
  • Explorar la cooperación sinérgica y antagónica entre los diferentes modificadores de la cristalización.
  • Desarrollar un punto de vista molecular sobre las interacciones del modificador de cristalización para guiar la síntesis de materiales.

Principales métodos:

  • Se utilizó microscopía de sonda de barrido (SPM) para observar el crecimiento del cristal a nivel molecular.
  • Empleó el modelado molecular para simular y comprender las interacciones inhibidor-cristal.
  • Pares de inhibidores examinados con mecanismos distintos: bloqueo de la curvatura y fijación del paso.

Principales resultados:

  • Los pares de inhibidores mostraron una cooperación tanto sinérgica como antagónica en el bloqueo de la cristalización de la hematina.
  • La cooperatividad dependía de la combinación específica de inhibidores y de sus concentraciones aplicadas.
  • Se encontró que los bloqueadores de curvatura reducen la tensión de la línea del borde del paso, facilitando la nucleación y propagación de la capa de cristal.

Conclusiones:

  • La cooperatividad antagónica entre los modificadores de cristalización no es capturada por los modelos actuales de crecimiento de cristales.
  • La comprensión molecular de las interacciones de los modificadores proporciona orientación para el emparejamiento de los modificadores en la síntesis de materiales.
  • Estos hallazgos ofrecen estrategias para controlar la cristalización en sistemas complejos naturales y de ingeniería.