У свеце вялікіх малекул
Памер: 262с.
Мінск 1959
Такім чынам удаецца раздзяліць сумесі бялкоў.
Есць і іншыя спосабы.
Некаторыя бялкі нерастваральныя ў вадзе, але растваральныя ў слабых шчолачах. Іншыя нерастваральныя ў шчолачах, але растваральныя ў разбаўленых растворах кіслот. Гэтыя адрозненні выкарыстоўваюцца для раздзялення бялкоў.
Але для таго каб быць упэўненым, што атрыманы ў асадку бялок сапраўды прадстаўляе сабой чыстае рэчыва, яго трэба крышталіз а в а ц ь.
Крышталізацыя — надзвычайны памочнік хіміка. Гэта надзейны сродак для атрымання чыстых прадуктаў.
Вось, напрыклад, ёсць сумесь насычаных раствораў спажыўной coлі і борнай кіслаты, і трэба раздзяліць гэтыя рэчывы. Як гэта зрабіць? Вельмі проста: ахаладзіць растворы. Крышталі солі і борнай кіслаты выпадуць у асадак, і іх можна рассартаваць нават без дапамогі мікраскопа, проста пінцэтам, таму што спажыўная соль крышталізуецца кубікамі, а борная кіслата — іголачкамі. I добра відаць, дзе соль, а дзе кіслата.
Таму хімікі і біёлагі стараліся навучыцца крышталізаваць бялок. I гэта ім удалося. Яны знайшлі некалькі спосабаў крышталізацыі бялку.
Напрыклад, да яечнага бялку, які прадстаўляе сабой сумесь альбумінаў і глабулінаў, дадаюць раствор сернаамоніевай солі. Выпадае асадак. Гэта глабулін. Яго адфільтроўваюць, да раствору дадаюць зноў крыху сернаамоніевай солі — утвараюцца крышталі альбуміну.
Крышталі бялку маюць форму ромбаў, шасцігранных прызмаў, іголачак.
Таксама былі атрыманы і крышталі іншых бялкоў — оксігемаглабіну з крыві, сыроватачнага альбуміну.
Крышталі некаторых бялкоў можна атрымаць, раствараючы бялковыя рэчывы ў 10-працэнтным растворы спажыўной солі. Калі затым разбавіць раствор вадой, то крышталі бялку выпадуць у асадак; таму што гэтыя бялковыя рэчывы нерастваральныя ў вадзе.
Усё гэта адкрыла шлях да даследавання будовы бялковых рэчываў.
Савецкаму вучонаму прафесару В. I. Араховічу ўдалося атрымаць зусім чысты крышталічны бялок злучальнай тканкі —той тканкі, з якой пабудаваны скура і храсткі.
Было вядома, што пад дзеяннем ферментаў бялковыя рэчывы далучаюць да сябе часцінкі вады і распадаюцца на якіясьці «асколкі». Гэтая з’ява атрымала назву г і д р о л і з у.
Гідроліз — зручны шлях для даследавання. Вывучыўшы «асколкі», можна зразумець, з якіх частак складаецца цэлая бялковая малекула. Але ферменты аказаліся не зусім добрымі памочнікамі хімікаў. Яны дзейнічаюць занадта павольна і марудна. Прыходзіцца чакаць некалькі тыдняў, а ;яшы раз нават некалькі месяцаў, каб ферменты-«сякеркі» раскалолі патрэбную для доследаў колькасць бялковых малекул Ч
Такія тэрміны нікога не задавальнялі. Вучоныя пачалі падшукваць «сякеркі» больш вострыя. Аказалася, што бялковыя малекулы можна расколваць з дапамогаю некаторых кіслот і шчолачаў. Пад дзеяннем кіслот і шчолачаў бялковыя малекулы таксама далучаюць да сябе часцінкі вады і распадаюцца на «асколкі», але ў гэтым выпадку не трэба чакаць некалькі тыдняў — даволі некалькіх гадзін.
1 У цяперашні час ужо знойдзены такія ферменты, якія дазваляюць таксама хутка, як кіслоты і шчолачы, расколваць бялковыя малекулы.
Хімікі. даследавалі «асколкі» бялковых малекул і ўпэўніліся, што. гэтыя «асколкі» ёсць не што іншае, як а м і н а к і с л о т ы.
Амінакіслоты прадстаўляюць арганічныя кіслоты, таксама як воцатная, шчаўевая і г. д. Але ў адрозненне ад апошніх, амінакіслоты змяшчаюць у сваіх малекулах асобую атамную групу, так званую амінагрупу, якая складаецца з аднаго атама азоту і двух атамаў вадароду і мае шчолачныя ўласцівасці.
Такім чынам, у малекуле амінакіслаты абавязкова ёсць дзве атамныя групы — шчолачная амінагрупа і кіслотная карбаксільная група. Таму амінакіслоты маюць адначасова ўласцівасці і кіслаты і шчолачы.
Падобныя злучэнні атрымалі ў хіміі назву амфатэрных, гэта значыць дваістых. Яны могуць адначасова ўступаць у рэакцыю і з кіслотамі і са шчолачамі і здольныя злучацца адно з другім.
Амінакіслоты неаднолькавыя па свайму саставу і будове, апрача дзвюх характэрных атамных груп, як, напрыклад, гідраксільная група і амінагрупа, якая складаецца з аднаго атама азоту і аднаго атама вадароду.
Амінакіслоты адрозніваюцца адна ад другой таксама і колькасцю атамных груп і розным іх размяшчэннем. Напрыклад, прасцейшая амінакіслата глікаколь, якая змяшчаецца ў бялку шоўку, валасоў, мяса, крыві і ў шматлікіх раслінных бялках, складаецца ўсяго толькі з трох атамных груп. Болып складаныя амінакіслоты — фенілаланін, трыптафан і іншыя — маюць у сваёй малекуле звыш дзесяці атамных груп.
У разнастайных бялках, якія сустракаюцца ў прыродзе, прысутнічаюць не адны і тыя ж амінакіслоты. У адных бялках адсутнічаюць адны амінакіслоты, у другіх — другія. У казеіне малака зусім няма глікаколю, а ў жэлаціне яго больш 25 працэнтаў.
У цяперашні час вядома каля 30 розных амінакіслот.
Гэтыя амінакіслоты ўваходзяць у састаў бялкоў у розных колькасных суадносінах. Таму і магчыма такая разнастайнасць бялковых рэчываў.
Падобна да таго як з невялікага ліку хімічных элементаў, размяшчаючы іх у розным парадку, у розных спалучэннях, можна скласці сотні тысяч злучэнняў, маючых розныя ўласцівасці, так з амінакіслот можна атрымаць тысячы, мільёны, мільярды рэчываў, якія будуць адрознівацца па сваіх уласцівасцях.
3 10 амінакіслот, размяшчаючы іх розным чынам, можна атрымаць 3 628 000 розных бялковых цел, а з 20 амінакіслот — 2 432 902 008 176 640 000. , ч .
Гэтыя сапраўды астранамічныя лікі паказваюць, наколькі складаная хімія бялку. Усе 101 хімічны элемент табліцы Мендзялеева не могуць утварыць такой колькасці розных злучэнняў, якая атрымліваецца пры розных спалучэннях вядомых навуцы 30 амінакіслот.
Ужыванне вучонымі гідролізу дало магчымасць устанавіць, што вялікая «звышмалекула» бялку мае выключна складаную будову і складаецца з амінакіслот.
Структура ж бялку заставалася неразгаданай. Для таго каб аднавіць разбураны будынак, недастаткова ведаць, што ён быў пабудаваны з цаглін,, каменных блокаў, бярвенняў і жалезных бэлек. Трэба яшчэ
высветліць планіроўку і архітэктуру гэтага будынка. А «планіроўку» бялковай малекулы ўстанавіць не ўдалося.
Пры гідролізе да бялку далучаецца вада, і яго вялікая малекула расшчапляецца на больш дробныя малекулы амінакіслот.
Значыць, разважалі вучоныя, абязводжваючы амінакіслоты, можна атрымаць зноў бялок. Калі аналіз нічога не можа расказаць аб структуры бялку, то, можа, заслону над тайнай будовы бялку дазволіць прыпадняць сінтэз!
I вучоныя пачалі прабаваць злучаць амінакіслоты ў адну вялікую малекулу.
У пачатку XX стагоддзя ўдалося, адымаючы награваннем у амінакіслот ваду, злучыць іх у больш складаную малекулу.
Атрыманыя рэчывы былі названы пептыдамі. Пры злучэнні дзвюх амінакіслот атрымаліся дыпептыды, трыпептыды. Злучэнні, якія складаюцца са шмат якіх амінакіслот, сталі называцца поліпептыдамі.
Пры гэтым асобныя амінакіслоты, адшчапляючы малекулу вады, звязваліся паміж сабою праз групу атамаў, якая складаецца з вугляроду, кіслароду, азоту і вадароду.
Такая хімічная сувязь атрымала назву пептыднай.
Карыстаючыся новым метадам, хімік Фішар склаў з розных амінакіслот дзесяткі розных поліпептыдаў. У 1907 годзе ім быў атрыман поліпептыд, які складаўся з 18 аднолькавых амінакіслот, а ў 1915 годзе адзін яго вучань атрымаў поліпептыд з 19 амінакіслот. Аказалася, што ўласцівасці штучна атрыманых пептыдаў некалькі нагадваюць прыродныя бялкі.
Гэтыя поліпептыды, таксама як і прыродныя бялкі, расшчапляюцца пад дзеяннем ферментаў кішэчнага соку на асобныя амінакіслоты.
Яны таксама ўтвараюць у вадзе клеепадобныя — калоідныя — растворы, а злучаючыся з меддзю, набываюць яркую афарбоўку.
Афарбоўванне бялковых рэчываў медным купарвасам стала адным з найбольш ужывальных спосабаў распазнавання бялкоў.
Звычайна гэта робяць так: да сумесі бялковых рэчываў прыліваюць крыху меднага купарвасу і шчолачы. Атамы медзі ўступаюць у злучэнне з бялковымі малекуламі. Пры гэтым утвараюцца ярка-афарбаваныя злучэнні. Калі бялковае рэчыва складаецца з дыпептыдаў, то колер раствору стане сінім. Калі ж у растворы знаходзяцца трыпептыды або поліпептыды, то ён набывае ліловы або фіялетавы колер
Гэтую рэакцыю злучэння медзі з бялкамі называюць біурэтавай.
Біурэтавая рэакцыя стала надзейным сродкам вызначэння саставу бялковых рэчываў. Яна паказвае даследчыку, што ў яго атрымалася — дыпептыды, трыпептыды або поліпептыды.
Для канчатковай праверкі падабенства штучных поліпептыдаў з натуральнымі бялковымі рэчывамі вучоныя спрабавалі карміць мышэй і іншых дробных жывёл тымі бялкамі, якія яны падрыхтавалі ў сваіх колбах. Мышаняты елі хімічную ежу без асаблівай ахвоты, але шкоды яна ім не рабіла: раслі яны параўнальна нармальна, і па ўсіх адзнаках гэтая «ежа» ператраўлялася і засвойвалася арганізмам мышэй, але аказалася, што, харчуючыся толькі ёю, жыць нельга, таму што няма патрэбнага «сорту» амінакіслот.
Toe, што штучныя поліпептыды ператраўляюцца ферментамі кішэчнага соку, гэта значыць што ферменты расшчапляюць поліпептыдны ланцужок на больш дробныя часткі, з’яўлялася доказам існавання пептыдных сувязей у прыродным бялку.
Паспяховы сінтэз поліпептыдаў і доследныя доказы іх падабенства з прыроднымі бялкамі дазволілі атрымаць больш яснае ўяўленне аб будове бялковай малекулы — у ёй, безумоўна, ёсць пептыдныя сувязі паміж амінакіслотамі.
Цяпер, ведаючы хімічны састаў і будову зыходных амінакіслот, можна было не толькі вызначыць уласцівасці атрыманых поліпептыдаў, але і высветліць іх структуру.
На падставе гэтых доследаў Фішар узяў для тлумачэння структуры вялікай малекулы бялку поліпептыдную тэорыю. Ён сцвярджаў, што малекулы амінакіслот прадстаўляюць асобныя звенні, якія злучаюцца ў доўгі ланцужок. Гэтыя звенні звязаны паміж сабой пептыднай сувяззю. Калі ў састаў поліпептыду ўваходзіць некалькі розных амінакіслот, то яны чаргуюцца ў ланцугу. Напрыклад, калі абазначым літарай Г — глікаколь, літарай A — аланін, літарай С — серын, то ланцуг фібраіну шоўку павінен мець такі выгляд: Г-Г-А-С-Г-Г-А-СТТ-А-С... і г. д.
У розных бялках амінакіслоты чаргуюцца ў розным парадку.
Агульны лік звенняў падобнага ланцуга можа дасягаць некалькіх соцень. Напрыклад, у яечным бялку іх будзе 288, у гемаглабіне— 576.
КНІГІ ОНЛАЙН
