1.2.2.3. Белки

Первые работы по выделению и изучению белков были проделаны еще в XVIII в. Это были работы описательного характера. В начале XIX в. были выполнены первые анализы элементного состава белков (Ж. Гей-Люссак, Л. Тенар, 1810 г.), положившие начало систематическим аналитическим исследованиям, в результате которых было установлено, что все белки близки не только по внешним признакам и свойствам, но и по элементному составу. Важное следствие этих работ – создание первой теории строения белков (Г.Я. Мульдер, 1836 г.), согласно которой все белки содержат общий радикал – протеин.

Создание теории протеина совпало по времени с формированием представлений о функциях белков в организме. Вскоре были открыты первые протеолитические ферменты – пепсин (Т. Шванн, 1836 г.) и трипсин (Л. Корвизар, 1856 г.). К середине XIX в. было доказано, что под действием протеолитических ферментов белки распадаются на близкие по свойствам фрагменты, получившие название пептоны (К. Леман, 1850 г.). К концу XIX в. было изучено большинство аминокислот, входящих в состав белков

В начале XX в. значительный вклад в изучение белков внес Э. Фишер, доказавший, что белки построены из остатков α-аминокислот, связанных амидной (пептидной) связью. Он также выполнил первые аминокислотные анализы белков.

В 20-е – 40-е гг. прошлого века седиментационными и диффузионными методами были определены молекулярные массы многих белков, получены данные о сферической. форме молекул глобулярных белков (Т. Сведберг, 1926 г.), выполнены первые рентгеноструктурные анализы аминокислот и пептидов (Дж. Бернал, 1931 г.), разработаны хроматографические методы анализа (А. Мартин, Р. Синг, 1944 г.).

Существенно расширились представления о функциональной роли белков: был выделен первый белковый гормон – инсулин (Ф. Бантинг, 1922 г.); антитела были идентифицированы как фракция глобулинов; открыта ферментативная функция мышечного миозина (В. Энгельгардт, М. Любимова, 1939 г.). В кристаллической форме были получены первые ферменты: уреаза (Дж. Самнер, 1926 г.), пепсин (Дж. Нортроп, 1929 г.), лизоцим (Э. Абрахам, Р. Робинсон, 1937 г.).

В середине прошлого века была выдвинута идея о трех уровнях организации молекул белка (К. Линдерстрём-Ланг, 1952 г.); определены первичные структуры инсулина (Ф. Сенгер, 1953 г.) и рибонуклеазы (К. Анфинсен, С. Мур, К. Хёрс, У. Стайн, 1960 г.). По данным рентгеноструктурного анализа были построены трехмерные модели миоглобина (Дж. Кендрю, 1958 г.) и гемоглобина (М. Перуц, 1958 г.).

В последние 50 лет интенсивно развивались синтетическое и аналитическое направления в химии белка. Были синтезированы инсулин (Х. Цан, 1963 г.; П. Кацоянис, 1964 г.; Ю. Ван и др., 1965 г.), рибонуклеаза А (Б. Меррифилд, 1969 г.) и многие простые полипептиды.

В области анализа стал широко использоваться автоматический аминокислотный анализатор, созданный С. Муром и У. Стайном в 1958 г.; до высокой степени совершенства доведен рентгеноструктурный анализ; сконструирован автоматический прибор для определения последовательности аминокислотных остатков в белках – секвенатор (П. Эдман, Г. Бэгг, 1967 г.). За эти годы была определена структура нескольких сотен белков.

В последние годы значительные успехи достигнуты в изучении сложных белков: сократительных, транспортных, защитных, мембранных, рецепторных и регуляторов матричного синтеза биополимеров.

Широкое применение нашли новые методы разделения белков и пептидов (жидкостная хроматография высокого давления, биоспецифическая. хроматография). В связи с разработкой эффективных методов анализа нуклеотидной последовательности ДНК (А. Максам, У. Гилберт, Ф. Сенгер) стало возможным использовать полученную при таком анализе информацию и при определении первичной структуры белков.

В результате установлена структура ряда труднодоступных белков: интерферона, ацетилхолинового рецептора и многих других, содержащих около или более тысячи аминокислотных остатков.