Basic concepts: Symmetry
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Basic concepts: Symmetry
The problem of the structural biologist Biological function 3d structure of bio-molecules Structure and basic knowledge? Pure carbon: diamond Pure carbon: graphite The role of Crystallography Crystallography is the key discipline to study both: • the molecular structure at the atomic level, and • the recognition models among molecules The molecular folding The molecular details The molecular interactions Basic crystal concepts… Periodicity, symmetry… Basic concepts: Periodicity - Networks The concept of periodicity is related to the crystal nature and with the absence of an origin Basic concepts: Periodicity - Networks The concept of periodicity leads to the mathematical concept of network … endless... The concept of network leads to the concept of elementary cell … Basic concepts: Symmetry • Symmetry is the repetition of something in the space or in the time... • Symmetry (beauty) is the result of a balanced or harmonious arrangement ... and it is present in the crystals … since molecules are arranged in networks and distributed around symmetry elements... Basic concepts: Symmetry We use the symmetry elements to describe the symmetry of the objects, molecules….. Within this flower we may see a symmetry axis... Within each we may see a mirror plane... In this figure there are an inversion centre ... Basic concepts: Symmetry El conjunto de elementos de simetría de un objeto finito (motivo) que pasan por un punto, definen la simetría total del objeto, denominada grupo puntual de simetría. 6mm Basic concepts: Symmetry El conjunto de elementos de simetría de un objeto finito (motivo) que pasan por un punto, definen la simetría total del objeto, denominada grupo puntual de simetría. m Basic concepts: Symmetry El conjunto de elementos de simetría de un objeto finito (motivo) que pasan por un punto, definen la simetría total del objeto, denominada grupo puntual de simetría. 3 Basic concepts: Symmetry Grupos puntuales hay muchos, pero en los cristales han de ser compatibles con la periodicidad (repetitividad por traslación) que los describe internamente. Así, en los cristales no son posibles las rotaciones de orden 5 (un objeto que se repita a sí mismo, mediante giro, 5 veces). En los cristales sólo hay 32 grupos puntuales Grupo puntual + translación = 32 clases cristalinas Basic concepts: Symmetry Grupos puntuales hay muchos, pero en los cristales han de ser compatibles con la periodicidad (repetitividad por traslación) que los describe internamente. Así, en los cristales no son posibles las rotaciones de orden 5 (un objeto que se repita a sí mismo, mediante giro, 5 veces). En los cristales sólo hay 32 grupos puntuales Grupo puntual + translación = 32 clases cristalinas Basic concepts: Symmetry En los cristales, las formas de repetición por traslación (las redes) tienen que ser compatibles con la simetría puntual. A estos tipos de redes compatibles con se les llama redes de Bravais. 32 clases cristalinas + translación = 14 redes de Bravais Basic concepts: Symmetry Al combinar los grupos puntuales de los cristales (las 32 clases cristalinas) con las 14 redes de Bravais, nos encontramos con 230 maneras posibles de repetir un objeto finito (motivo) en el espacio de 3 dimensiones. 32 clases cristalinas + 14 redes de Bravais = 230 grupos espaciales Ejemplo de grupo espacial, según aparece en las International Tables for X-ray Crystallography Basic concepts: Symmetry Estas 32 clases, 14 redes y 230 grupos espaciales pueden clasificarse, según la simetría mínima que albergan, en 7 sistemas cristalinos. La simetría mínima produce restricciones en los valores métricos (distancias y ángulos) que describen la forma y el tamaño de la red. Triclínico: abc αβγ Monoclínico: abc α = γ =90 Ortorrómbico: abc α = β = γ = 90 Tetragonal: a=bc α = β = γ = 90 Romboédrico: a = b = c α = β = γ 90 β 90 Hexagonal: a=bc α = β = 90 Cúbico: a=b=c α = β = γ = 90 γ = 120 Basic concepts: Symmetry d Basic concepts: Symmetry d’ d Basic concepts: Symmetry d’’ d’ d Basic concepts: Symmetry 6 LAGARTOS El cristal el real, lo demás es nomenclatura Red tipo C Basic concepts: Symmetry 6 LAGARTOS Red tipo P 3 LAGARTOS Basic concepts: Symmetry 1 LAGARTO 6 LAGARTOS Red tipo P Compatibiliza simetría y red cristalina para nuestra comodidad 3 LAGARTOS How do we interpret the “crystal” concept? Cell Network Motif Symmetry operators Crystal