En las escuelas, el ancho de corte y el ángulo de flexión de la luz difractante se utilizan para determinar su longitud de onda. Como resultado, podemos realizar ingeniería inversa en este proceso para determinar las propiedades de esta hendidura pasando una longitud de onda conocida del haz a través de la hendidura y midiendo su patrón de difracción resultante. Esta es la esencia de la difracción de rayos X.
Las estructuras biológicas moleculares como las proteínas y el ADN están separadas por menos de 50 nanómetros. Los rayos X, con una longitud de onda en este rango, son perfectos para estudios de difracción de las estructuras biológicas a nivel molecular. Cuando los rayos X pasan a través de pequeñas estructuras cristalizadas, los espacios moleculares y atómicos actúan como pequeñas rendijas, difractando los rayos X. Si la estructura está ordenada por completo, como en las redes cristalinas, el patrón de difracción es repetitivo y observable. Sin embargo, en ausencia de dicha estructura, los diferentes puntos de la estructura difractan de manera única, lo que lleva a una imagen difusa que no nos dice mucho. Naturalmente, la cristalografía de rayos X de proteínas es un desafío al pedir proteínas que se cristalizan perfectamente con un orden de largo alcance.
El ADN es una molécula ordenada y, por lo tanto, ofrece un patrón de difracción que es discernible. Proporciona cuatro pistas distintas que nos ayudan a determinar su estructura.
Primero, tiene líneas o puntos separados uniformemente y que se mueven hacia afuera. Estos aparecen debido a los giros repetidos de la hélice de ADN. Cada nueva espiral actúa como una nueva fuente de difracción, lo que conduce a líneas espaciadas uniformemente.
En segundo lugar, la cristalografía muestra una cruz en el centro, que representa la torsión helicoidal de las cadenas de ADN. La torsión helicoidal hace que parezca que la molécula está relativamente doblada desde la perpendicular de los rayos X entrantes. Como una hélice entra y sale, el ángulo de curvatura oscila constantemente entre dos puntos fijos, lo que produce una marca cruzada en el patrón de difracción.
El tercero es la forma de diamante alrededor de la cristalografía. Los puntos que forman el diamante están muy separados, lo que nos dice que las ranuras son muy pequeñas. Naturalmente, es el espaciado de pares de bases lo que produce la estructura de diamante.
Por último, aunque las líneas están espaciadas uniformemente, falta la cuarta línea. Estas líneas faltantes solo pueden ser causadas si las dos hebras helicoidales son antiparalelas en una doble hélice. Las dos hélices, si están juntas, serían compensadas por una pequeña distancia (ya que corren paralelas entre sí). Esta compensación conduciría a un ángulo diferencial de difracción para los rayos X, creando una interferencia destructiva que hace que la cuarta línea desaparezca por completo.
