В руках у исследователя неизвестный полисахарид (не будем говорить о том, как он был выделен и очищен – это само по себе большая и сложная тема). Белый порошок, растворим в воде, нерастворим в обычных органических растворителях. Вот, собственно, и все, что о нем пока известно. А что нужно узнать? Структуру. Иными словами, «расставить по местам» те десятки тысяч атомов, из которых состоят молекулы; связать их одним единственным способом ковалентными связями. В последней фразе задача сформулирована вполне точно, однако решить такую задачу «в лоб» современной науке не под силу. Нельзя последовательно установить положение одного атома за другим, если общее их число измеряется тысячами или десятками тысяч – это потребовало бы невообразимых затрат труда и времени. Поэтому общая стратугия структурного анализа таких сложных объектов состоит в «разборке» молекулы на более мелкие блоки, установлении структуры этих блоков (если и они сложны, то также путем предварительного расщепления на еще более мелкие фрагменты) и затем в реконструкции (мысленной) исходной системы. К счастью (и это далеко не случайное везение, а глубоко обоснованный биологический принцип), все биополимеры построены именно по блочному типу и по самой своей природе сравнительно легко допускают такую разборку. Это значит, что в их молекулах чередуются сравнительно легко расщепляемые связи и участки из значительно более прочных связей. Такие участки и есть те самые блоки, на которые естественно расщепляются макромолекулы биополимеров.
В полисахаридах легко расщепляемые связи – гликозидные. Разрыв всех гликозидных связей в полисахариде приводит к образованию моносахаридов, из остатков которых был построен полисахарид. Разрыв части гликозидных связей ведет к получению более крупных фрагментов, например олигосахаридов. После того, как установлена структура единичных блоков – моносахаридов (что является относительно простой задачей), структурный анализ исходной системы состоит уже в расстановке не десятков тысяч или тысяч атомов, а немногих тысяч или немногих сотен моносахаридных остатков по определенным местам – задача, все еще весьма сложная, но уже разрешимая. Для ее решения надо узнать, каким путем (из множества возможных) эти мономеры были соединены в полисахаридной молекулы, выяснить размеры циклов моносахаридных остатков (пиранозные или фуранозные) в исходной цепи и установить конфигурации их гликозидных связей.
Задача установления строения смешанных биополимеров гораздо сложнее. Она включает установление строения полисахаридных цепей как одну из подчиненных задач. А в целом надо еще узнать природу и структуру неуглеводной части молекулы, способ присоединения одной части к другой и места присоединения. Так, для установления полной структуры рассмотренных выше группоспецифичных гликопротеинов необходимо узнать структуру полисахаридных цепей, способ, с помощью которого они связаны с полипептидной цепью, структуру узлов связи, структуру полипептидной цепи и, наконец, места присоединения в этой цепи. Это весьма значительная по объему работа. Не случайно после двух десятилетий интенсивных усилий нескольких крупных лабораторий мира полная структура этих биополимеров все еще не установлена (хотя ее основные черты и многие детали уже известны).
Структурные методы в химии углеводов развивались и совершенствовались на протяжении многих десятилетий и сейчас составляют богатый арсенал. В этой части книги мы остановимся на наиболее важных, принципиальных методах, которые реально применяются в самых передовых современных исследованиях и не будем останавливаться на исторических аспектах и на методах и принципах, уходящих в прошлое, хотя все еще и находящих применение. Мы сделаем лишь одно отступление от этого принципа изложения, но предмет, о котором при этом расскажем, того заслуживает.
Ограничимся разбором путей установления структуры полисахаридов, хотя они далеко не исчерпывают структурные задачи, возникающие в химии углеводов. Для этого есть две причины. Во-первых, полисахариды (включая сюда смешанные биополимеры) представляют собой наиболее важный объект углеводной химии. Во-вторых, установление строения полисахаридов включает основные типы структурных задач, в том числе установление строения моно- и олигосахаридов, а применяемые для этой цели методы являются наиболее общими и употребительными инструментами химии сахаров в целом.
Предыдущая страница |
Следующая страница
СОДЕРЖАНИЕ