如何获得高质量的蛋白质晶体一直是限制利用X射线衍射法解析蛋白质三维结构的瓶颈之一,多年来如何改善蛋白质晶体生长过程、提高晶体生长的效率一直是研究热点。长期以来,这方面的研究主要集中在两个方面:一是不断地改善蛋白质的结晶方法,以期能够发展出一种具有普适性且能改善蛋白质晶体生长过程的方法,另一方面是研究蛋白质晶体生长的内在机理,希望在了解内在机理的基础上能够高效地优化晶体生长条件。本论文主要集中在基底材料对蛋白晶体生长的影响方面的研究。为了能够将不同亲/疏水特性的材料应用到蛋白结晶中来,我们设计了一种新的蛋白质晶体生长方法-夹心法,这种方法不仅能够将未曾涉及的亲水性材料作为晶体生长的基底引入到蛋白质晶体生长实验中来,而且还提高了蛋白质晶体生长体系的稳定性。通过对溶菌酶、LA0415、膜蛋白等几种蛋白的结晶,实验结果表明:在相同的实验条件下,这种夹心法不仅能够改善蛋白质晶体的质量,而且对某些蛋白质获得高质量晶体所要求的结晶条件也较常规的实验方法更为宽松。　　 外延生长是无机材料结晶中常用的一种方法,由于外延生长的发生必然涉及到蛋白分子表面基团和基底之间的规则地相互作用以及两种晶体间的晶格匹配,这种结晶现象是研究蛋白晶体结晶机理的一种非常有效的方法,但由于蛋白分子结构的复杂性,无机材料表面蛋白晶体的外延生长现象鲜有报道。本论文在方法研究的基础上,实现了天花粉蛋白在亲水材料云母表面的外延生长,通过基底表面不同金属离子的修饰、X-射线晶体衍射和质谱等研究方法,我们系统研究了这种现象的内在机理,提出天花粉蛋白在云母表面的外延生长现象是由溶液和基底表面的金属离子K+共同介导的,并给出了天花粉晶体和云母表面晶格之间严格的匹配关系,从而解释了天花粉蛋白沿云母表面特定方向排列的因为。这种蛋白在无机基底的外延生长研究为蛋白及其它生物材料在天然或人造规则基底的生长提供了可能性,同时也为我们设计合适的系统进行蛋白晶体生长和特定纳米结构制作提供了理论依据。