У свеце вялікіх малекул
Памер: 262с.
Мінск 1959
Адкрыццё Фішарам пептыднай сувязі і стварэнне ім тэорыі ланцугападобнай будовы бялковай малекулы, здавалася, давала вычарпальны адказ на займаўшае на працягу многіх пакаленняў розумы вучоных пытанне — якая ж будова бялку?
Многія вучоныя лічылі, што тэорыя Фішара цалкам здавалыіяюча растлумачвае структуру бялку. Яны таксама лічылі, што праблема бялку вырашана канчаткова. Аднак гэта не так. Прырода бялкоў складаная і разнастайная. Многае яшчэ застаецца незразумелым у структуры гіганцкіх малекул бялку. Атрыманыя Фішарам поліпептыды не падобны на жывыя бялкі, яны толькі нагадваюць распад бялку ў арганізме.
Вялікую дапамогу вучоным у даследаванні структуры бялку аказалі рэнтгенаўскія праменні.
Яшчэ ў 1912 годзе пачалі рабіць рэнтгенаўскія здымкі крышталяў. На фотаплёнцы з’явіліся невялікія плямкі, якія размяшчаліся ў пэўнай паслядоўнасці, давалі своеасаблівы пункцірны рысунак. Вучоныя «ўбачылі», як групы малекул складаюцца ў( крышталі.
Каб зрабіць рэнтгенаўскі здымак крышталічнага бялку, крышталі разам з матачным растворам унеслі ў мікраскапічныя ампулы, якія былі зроблены з самага тонкага шкла. Ампулы запаялі і прапусцілі праз іх рэнтгенаўскія праменні.
Пры даследаванні бялкоў, уваходзячых у састаў гемаглабіну, альбуміну і іншых бялковых рэчываў, з дапамогаю рэнтгенаўскіх праменняу было выяўлена, што поліпептыдныя ланцугі, згінаючыся, складваюіша ў клубкі. Гэтыя бялковыя малекулы мелі шарападобную форму. Адсюль іх назва — глабулярныя.
3. Старэйшына савецкіх хімікаў
У 1911 годзе ў Маскоўскім універсітэце адбыліся падзеі, якія адыгралі важную ролю ў жыцці многіх рускіх вучоных.
Непасрэднай прычынай да гэтых падзей паслужыла смерць Л. Н. Талстога. •
Студэнты Маскоўскага універсітэта былі крайне абураны тым ганеннем, якому падвяргаўся вялікі рускі пісьменнік, і, наладжваючы сходкі, адкрыта выказвалі свой пратэст супраць дзеянняў царскага ўрада.
Міністр народнай асветы чарнасоценец Касо скарыстаў выпадак, жаб выгнаць з універсітэта рэвалюцыйна настроеных студэнтаў. Па яго намаганню некалькі студэнтаў былі арыштаваны. Арышты выклікалі яшчэ большае абур.энне студэнцтва. Рэктар універсітэта вырашыў часова спыніць заняткі ва універсітэце. За гэта міністр Касо зволіў рэктара універсітэта і яго двух памочнікаў. У адказ на гэтыя дзеянні міністра 125 прафесараў і выкладчыкаў падалі ў адстаўку. Пакінуў універсітэт вялікі рускі біёлаг К. А. Ціміразеў, а таксама і выдатны фізік П. Н. Лебедзеў. Сярод пакінуўшых універсітэт быў і прафесар Н. Д. Зялінскі, які ўзначальваў тады кафедру арганічнай хіміі.
Н. Д. Зялінскі ўжо ў тыя гады быў найбуйнейшым знаўцам арганічных злучэнняў. Яго даследаванні хімічнага саставу і будовы розных сартоў нафты прынеслі яму сусветную вядомасць.
Пакінуўшы універсітэт, Н. Д. Зялінскі стаў працаваць у Пецярбургу ў лабараторыі спірта-гарэлачнага завода, які належаў да міністэрства фінансаў.
У гэтай скромнай, дрэнна абсталяванай «шынковай» лабараторыі, як яе з горыччу называў Н. Д. Зялінскі, з новай сілай успалыхвае агонь яго творчай думкі.
22 красавіка 1915 года германскае ваеннае камандаванне зрабіла газавую атаку супраць французскіх войск. Французскія лініі абароны былі перарваны на 8 кіламетраў. 15 тысяч салдат былі атручаны. Пасля 58 дзён немцы паўтарылі газавую атаку на рускім фронце. Рускія войскі паказалі бяспрыкладную стойкасць. 9 тысяч воінаў выбылі са строю, аднак немцам не ўдалося адцясніць нашы войскі ні на крок.
Вучоныя энергічна ўзяліся за стварэнне сродкаў абароны супраць газаў. Прапаноўвалі рознага тыпу марлевыя павязкі, насычаныя рознымі рэчывамі — кіслотамі, шчолачамі, растворамі некаторых солей. Аднак такія павязкі аказаліся вельмі недасканалымі.
Н. Д. Зялінскі прапанаваў выкарыстаць драўняны вугаль. Даўно ўжо было вядома, што драўняны вугаль добра паглынае раствораныя рэчывы і газы, аднак ніхто не здагадваўся ўжыць яго для процівагазу.
Створаны Зялінскім вугальны процівагаз быў прыняты на ўзбраенне не толькі ў рускай, але і ў замежных арміях.
Тысячы жыццяў былі выратаваны вынаходствам выдатнага рускага вучонага.
Вялікую Кастрычніцкую рэвалюцыю, якая адкрыла новую эру ў гісторыі чалавецтва, Н. Д. Зялінскі сустрэў з радасцю. Цяпер ён мбг не 228
Рыс. 91. Нікалай Дзмітравіч Зялінскі.
толькі 'вярнуцца ў родную лабараторыю Маскоўскага універсітэта, але і працаваць на карысць усяго народа.
Цяпер маглі бы.ць ажыццёўлены плады шматгадовых прац вучонага ў галіне нафты.
Н. Д. Зялінскі, якому ў той час было ўжо 57 гадоў, з юнацкім запалам узяўся за справу.
3 кожным месяцам пашыралася дзейнасць лабараторыі арганічнай хіміі Маскоўркага універсітэта. Стваралася магутная школа савецкіх хімікаў-арганікаў, з якіх у далейшым вышла цэлая плеяда таленавітых вучоных: акадэмікі A. Н. Несмяянаў, С. С. Намёткін, Б. А. Казанскі, прафесары А. Ф. Платэ, К. А. Качашкоў, Н. I. Шуйкін, Ю. К. Юр’еў і інш.
У краіне палала полымя грамадзянскай вайны. Паўднёвыя раёны былі заняты белагвардзейцамі. Савецкая Расія, адрэзаная ад крыніц нафты, цярпела нястачы ў гаручым для браневікоў і самалётаў маладой Чырвонай Арміі.
Вось тут і спатрэбіліся веды Н. Д. Зялінскага. 3 адходаў нафты і цяжкіх маслаў, якіх сабралася вялікая колькасць у нафтасховішчах, ён атрымаў самыя каштоўныя сарты авіяцыйнага бензіну.
Адначасова ён аднаўляе свае даследаванні будовы бялковых малекул. На працягу больш чым сарака гадоў Н. Д. Зялінскі вывучае гэтую хвалюючую праблему.
4. Ланцужкі і кольцы
У тыя гады, калі вучоныя хацелі раскласці бялковую малекулу на асобныя часткі, бялок кіпяцілі з лішкам моцнай саляной кіслаты на працягу 8—10 гадзін. Так рабіў і Фішар, так рабілі і іншыя вучоныя.
Яны бралі канцэнтраваную кіслату, таму што слабыя кіслоты або шчолачы вельмі павольна расшчаплялі бялкі.
У 1914 годзе Н. Д. Зялінскі разам з В. С. Садзікавым даказаў, што хутка раскладаць бялкі магчыма, карыстаючыся не моцнымі, а слабымі растворамі кіслот. Вучоныя награвалі бялок з невялікай колькасцю 2-працэнтнай сернай кіслаты ў аўтаклаве. Паступова павышаючы тэмпературу, удалося паскорыць распад бялкоў. Пры 180 градусах утварылася поўнае расшчапл-енне бялкоў. Атрымалася сумесь арганічных рэчываў.
Вучоныя знайшлі ў сумесі прысутнасць нейкіх новых «асколкаў» бялковых малекул. Гэтыя асколкі былі падобны да пептыдаў па хімічнаму саставу, яны таксама змяшчалі ў сабе азот, але біурэтавая рэакцыя не выклікала характэрнага афарбоўвання. Пад дзеяннем слабага раствору шчолачы і некалькіх кропель меднага купарвасу невядомыя рэчывы не сінелі, як васількі, і не рабіліся фіялетавымі, як баклажаны: адсутнасць афарбоўкі даказвала, што ў дадзеным выпадку перад вучонымі знаходзіцца злучэнне, не падобнае да пептыдаў.
Больш старанныя даследаванні Зялінскага паказалі, што таямнічыя «асколкі» — не што іншае, як дзве амінакіслаты, пазбаўленыя часцінак 230
вады і злучаныя адна з другой адразу абодвума «канцамі» так, што атрымалася замкнёнае кольца.
Гэтыя злучэнні атрымалі назву дыкетапіперазінаў. Ужо даўно некаторыя вучоныя знаходзілі ў прадуктах расшчаплення бялку такія самыя «кольцы». Аднак на іх ніхто не звяртаў увагі.
Н. Д. Зялінскі са сваімі супрацоўнікамі В. С. Садзікавым і Н. I. Гаўрылавым на падставе сваіх доследаў прышоў да выніку, што дыкетапіперазіны існуюць у малекуле бялку.
У 1923 годзе Н. Д. Зялінскі і В. С. Садзікаў стварылі новую тэорыю будовы бялку, атрымаўшую назву дыкетапіперазінавай.
Даследаванні, праведзеныя многімі савецкімі і зарубежнымі вучонымі пасля другой сусветнай вайны, паказалі негрунтоўнасць дыкетапіперазінавай тэорыі. 3 доследаў апошняга дзесяцігоддзя вынікае, што кольцы ў бялковых малекулах пераважна ўтвараюцца пры гідролізе бялку. Такім чынам, спрэчка паміж прыхільнікамі дыкетапіперазінавай тэорыі і вучонымі, якія ўстанаўліваюць, што бялковая малекула складаецца толькі з доўгіх ланцужкоў-поліпептыдаў, вырашаецца зараз у карысць апошніх.
Гэтыя даследаванні даюць магчымасць устанавіць структуру самай дробнай адзінкі бялку і тым самым падысці непасрэдна да сінтэзу бялку.
Такім чынам, дзякуючы работам савецкіх і зарубежных вучоных, паколькі ўсё больш ясным становіцца архітэктура бялкоў, стане магчымым у бліжэйшы час і сінтэз бялку. Здзейсніцца надзвычайнае прадказанне Энгельса: «Як толькі будзе ўстаноўлен састаў бялковых цел, хімія зможа прыступіць да вырабу жывога бялку» *.
5. Яшчэ адзін поспех савецкай навукі
Зусім нядаўна прафесару С. Е. Брэслеру ўдалося зрабіць важнае адкрыццё. Ён упершыню ў гісторыі навукі здолеў не толькі разбіць бялковую малекулу, але і з асколкаў, якія атрымаліся, зноў яе скласці.
Вялікі фізіёлаг I. П, Паўлаў гаварыў, што ферменты павінны мець дваякае дзеянне: не толькі расшчапляць бялковую малекулу, але і ствараць яе.
Уся справа ва ўмовах, у якіх адбываецца рэакцыя.
Напрыклад, возьмем спажыўную соль і змяшаем яе з сернай кіслатой. Паміж імі адбудзецца рэакцыя. Натрый выцісне вадарод з кіслаты, і атрымаецца сернанатрыевая соль, а вадарод злучыцца з хлорам, і ўтворыцца хлорысты вадарод. Утварэнне гэтых рэчываў не будзе ісці да поўнага зрасходавання сернай кіслаты і спажыўной солі. Праз нейкі прамежак часу пасля пачатку рэакцыі далейшае ўтварэнне сернанатрыевай солі і хлорыстага вадароду спыніцца. Наступіць раўнавага. Але дастаткова выдаліць некаторую колькасць аднаго з атрымаўшыхся рэчываў, і зноў пачнецца ўтварэнне хлорыстага вадароду і сернанатрыевай солі.
1 Энгельс Ф. Дыялектыка прыроды, Дзяржпалітвыдавецтва, 1950, стар. 156.
Калі ж, наадварот, у раствор дадаць сернанатрыевую соль, то рэакцыя пойдзе ў адваротным напрамку. 3 сернанатрыевай солі і хлорыстага вадароду пачнуць утварацца спажыўная соль і серная кіслата. Вось гэтую абарачальнасць хімічных рэакцыйі вырашыў скарыстаць Брэслер.
Сваім саюзнікам ён выбраў высокі ціск. Была зроблена бомба — стальная пасудзіна з тоўстымі сценкамі і поршнем, які ўваходзіў унутр бомбы, сціскаючы яе змесціва. У такой бомбе можна атрымаць ціск у 5 тысяч атмасфер.
Брэслер узяў 100 кубічных сантыметраў бялковага рэчыва — жэлаціну.
Да раствору жэлаціну дадалі некалькі міліграмаў ферменту трыпсіну і пакінулі ў спакоі пры 37 градусах. Праз некалькі гадзін жэлацінавы раствор стаў падобным на ваду: не было ў ім ні клейкасці, ні вязкасці. Фермент расшчапіў малекулы жэлаціну на складаючыя часткі. Вадкасць, якая атрымалася, налілі ў шкляную ампулу з адкрытым носікам і паставілі ў бомбу. У бомбе паднялі ціск да 5 тысяч атмасфер і падтрымлівалі яго на працягу 18 гадзін. Затым бомбу адкрылі і ампулу вынялі.
КНІГІ ОНЛАЙН
