Файл: Шамин А.Н. Развитие химии аминокислот.pdf

аспарагиновой кпслоты и ее амида. Гораздо большее зна­ чение придавали сопоставлению хода гидролиза этих веществ п мочевины, процессов образования солен, обра­ зования некоторых более или менее сложных производ­ ных. Учитывая малые знания о природе органических соединении вообще, нетрудно представить себе причины ошибок в суждениях о природе и классификации амино­ кислот.

Так, Бутрои-Шаляр п Пслуз проводили параллели между превращением аспарагина в аммонийную соль ас­ парагиновой кпслоты и процессом гидролиза мочепнпы в карбонат аммония, беизамида до бензоатов и т. п. Позд­ нее к подобным аналогиям прибегал Ю. Либих. Наконец, Р. Пприа в 1848 г., показав, что аспарагин содержится во многих видах растений, провел серию превращений аспа­ рагина п аспарагиновой кислоты в точно нндентпфицнруемые производные [14]. Он установил, что аспарагин при кипячении с соляной или азотной кислотами (тща­ тельно очищенной от следов азотной кислоты) превраща­ ется в аспарагиновую кислоту и что последняя устойчива но отношению к указанным кислотам. Сплавление асиарагппа со щелочью приводило к образованию уксусной и ща­ велевой кислот, а при обработке асларагипа гош аспарагино­ вой кпслоты азотистой кислотой происходило выделение азота и образование яблочной кислоты. Эти работы сыгра­ ли впоследствии важную роль в установлении структурной формулы аспарагпповой кпслоты п аспарагина. Однако сам Ппрпа заблуждался в объяснении результатов своих опытов. Ои не знал, что изомерами аспарагина и аспа­ рагиновой кпслоты были два амида яблочной кпслоты. Установление формулы этих соединений было еще делом будущего.

Открытие цистина

Выделение аспарагнпа Л. Н. Вокленом и П. Робике было типичным исследованием эмпирической, описательной фазы развития оргаиичрекой химии. Столь же изолиро­ ванным было открытие У. Г. Уолластоном цистина2

в 1810 г. [15].

2 Не имея английского оригинала статьи Уолластона, опублико­ ванной в «Philosophical transaction», мы пользовались переводом его статьи пз «Annales de chimie el de physique» за 1810 г. [16].

16

оиолнептбда СС СР jj

вещество, выделенное из мочевых камней человека п из мочевых камней собаки. Приведенные нм данные анали­ зов были очень далеки от истинных данных для цистина.

Эта работа была рассмотрена И. Я. Берцелиусом в его «Ежегоднике» за 1832 г. [19]. В этом сообщении впервые появляется наименование «цистин». Точно дату и автора введения этого наименования установить трудно. Можно лишь со значительной долей вероятности сделать допуще­ ние, что автором нового термина был Берцелиус, па осно­ вании его собственного высказывания в «Учебнике химии» [20], причем он отверг определение этого вещества как окисла. Это название «цистин» и появилось в издании учебника за 1833 г. В ранних изданиях, как и в «Еже­ годнике», оно отсутствует [21, 22]. Таким образом, можно сказать, что Берцелиусом оно введено в 1832 г. Однако на­ звание «окисел мочевого пузыря» (Blasenoxyd, Cystic oxid) встречалось в научной литературе еще достаточно долго (см. [23]).

Первые более пли менее достоверные анализы цистина (а также исходных мочевых камней) были сделаны В. Праутом в 1816—1824 гг. [24—26]. В своих опытах он пользовался как собственными препаратами, так и препа­ ратами цистина, полученными А. Марсе. Полученные им результаты анализа соответствовали формуле C0H0NO8. Эти результаты были не совсем такими, как ожидал Праут. Так же как и Уолластон, серы в препаратах он не об­ наружил.

Сера была открыта н определена в составе цпстпна лишь в 1837 г. Бодримоном и Ф. Малагути [27]. По прось­ бе Бодрпмона Пелуз провел тщательные анализы препа­ рата и впервые получил точные данные об элементном составе цистина, которые отличались от дапных Праута необходимыми коррективами в связи с открытием серы [28]. Об открытии серы в цистине через Пслуза узнал Ли­ бих. Ему был послан образец кристаллов цистина, а так­ же камни, из которых он был получен. Либих передал эти образцы М. Таулову для анализа. Последний провел опре­ деления углерода, азота, водорода и серы в неочищенном камне и тщательно определил азот в препарате цистина. Эго результаты также оказались близкими данным ПрауТга и Пелуза [29]. На основании этих определений была Предложена элементарная формула цистина: CoH^NaO^So. В том же году определение серы и азота в очищенном пре-

18

парате цистина бьтло проведено Р. Маршапом (N—8,8%,

S—25,55%) [30].

Теперь перейдем к вопросу создания первых эмпириче­ ских формул аминокислот.

Несовершенство анализов и разноречивые данные от­ носительно содержания серы в цистине могут частично объяснить тот факт, что эта аминокислота не была обна­ ружена в белках н что она долгое время никак не связы­ валась с известным еще А. Фуркруа фактом присутствия

элементов, как сера п фосфор, долго еще обсуждался и подвергался различным толкованиям. Во всяком случае почти целый век понадобился для получеппя доказа­ тельства включения цистина в состав белковых веществ и для открытия его среди продуктов гидролиза белков.

Аминокислоты в гидролизатах белков

В 1820 г. ученик Воклеиа А. Бракоипо, показав, что все исследованные им виды древесины под действием серной кислоты дают сахар и камень, заключил, что методом кис­ лотного гидролиза можно определить «основу» всех ве­ ществ животного происхождения [32]. Кипячением в во­ де он «желатинпзировал» различные содержащие белки ткани организма: кожу, мышцы, нервные сплетения, хря­ щи, сухожилия, перепонки. Одну часть полученной таким образом «желатины» Бракоипо смешивал с двумя частями концентрированной серной кислоты п после суточпого на­ стаивания кипятил образовавшийся раствор в течение 5 часов, добавляя небольшими порциями воду. Образовав­ шуюся жидкость он нейтрализовывал мелом, фильтровал и выпаривал. Полученный «сироп» Браконно выдержи­ вал в течение месяца, после чего анализировал его и вы­ павшие при стоянии «зернистые кристаллы», которые за сладкий вкус были названы им «клеевым сахаром». Эта работа была первой попыткой проникнуть в глубину строения белковых молекул, показать, из каких компонен­ тов она состоит.

Аналогичным образом действием серной кислоты Бра­ конно гидролизовал «мясной фибрин». Кусок говядины тщательно промывали большим количеством воды для

19

удаления растворимых веществ. Волокнистую часть из­ мельченного мяса отделяли фильтрованием через полотно. Полученный таким образом «фибрин» смешивали с серной кислотой и оставляли стоять па сутки. Затем смесь подо­ гревали для окончательного растворения сгустков п ко­ мочков «фибрина» и кипятили в течение 9 часов, добавляя пеболынне количества воды. Образовавшийся раствор нейтралнзовывалп мелом. Экстракт после фильтрования упаривали. Из полученного таким образом сиропа при ки­ пячении с поташом выделялся аммиак, а кипячение его с 34%-ным спиртом сопровождалось выделением неизвест­ ного вещества, которое Браконно назвал «лейцином» (от греческого ^ебход — белый, белок) за его белый цвет. Браконио удалось получить «лейцин» также аналогичной об­ работкой шерсти действием разбавленной серной кислоты. «Лейцин Бракоппо» был исследован и его свойства были довольно детально описаны; в частности, было установле­ но, что в его состав входит азот. В 60—70-х годах XIX в. «лейцин Бракоппо» неоднократно подвергался специаль­ ным исследованиям наравне с другими продуктами распа­ да белковых молекул — нротеозами и пептонами, но его cTDoeiuic или состав входящих в него остатков молекулы не был установлен3.

Бракоппо описал свойства глицина. Это вещество крис­ таллизовалось легче сахара, было сладким па вкус, почти таким же как глюкоза, растворялось в воде несколько ху­ же молочного сахара, но не подвергалось сбраживанию дрожжами. При обработке азотной кислотой глицин давал кристаллический продукт, названный Браконно «нитросахарндной кислотой». Однако французский химик не об­ наружил в глицине азота. Происхождение нового вещест­ ва при гидролизе белков оы объяснял следующим образом: действие серной кислоты сводится к выделению из фибри­ на азота и водорода с образованием паров аммиака и к присоединению кислорода серной кислоты к «основному веществу» фибрина.

Таким образом, «клеевой сахар» (или гликоколл, гли­ цин, как его стали называть позднее) был первой амино­ кислотой, со всей достоверностью обнаруженной среди

Мы экспериментально проверили возможность получения лейци­ на, воспроизведя методику Браконно. Полученные препараты в основной массе состояли из лейцина.

20

продуктов гидролиза белковых веществ. Но этому откры­ тию не было сразу же придано надлежащего значения — прошло почти 30 лет, прежде чем подобные поиски были продолжены.

Работа Бракоино имела важное методологическое зна­ чение. Впервые химики прибегали к расщеплению белко­ вого вещества с целью выяснения состава входящих в не­ го компонентов. Речь еще ие шла о строении в современ­ ном понимании этого слова, ио в даииом случае Бракоино вооружил науку новым подходом, который был использо­ ван именно для выяснения строения сложнейших веществ. Методы гидролиза (кислотного и вскоре разработанного щелочного) уже через пятнадцать лет после работ Бракоиио стали сознательно использоваться для решения имен­ но цроблем строения (Г. Я. Мульдер пытался решать этот вопрос еще в рамках доструктуриых, в его случае ради­ кальных представлений).

Для понимания непосредственных причин введения нового метода важно следующее обстоятельство. Браконио, подвергая гидролизу фибрин, уже заранее предполагал получить вещество сладкого вкуса. До этого он получал сахар кислотным гидролизом из древесины, соломы, коры деревьев н стеблей конопли. Возможность получения са­ хара из животных тканей могла быть рассмотрена как свидетельство в пользу единства конституции сложных органических веществ.

Истинность открытия Бракоино была подтверждена

тины, причем использовал щелочной гидролиз. Одновре­ менно начались определения элементного состава глици­ на. Мульдер после довольно сложных рассуждений о при­ чинах выведения эмпирической формулы правильно определил состав глицина, о чем будет сказано в следую­ щем разделе, посвященном эмпирическим формулам ами­ нокислот.

Таким образом, Бракоино был первым, кто выделил глиции, и получил таким образом аминокислоту из бел­ кового гидролизата. Одиако вопрос об открытии амино­

Ж. Л. Пруст изучал вещества, которые придают сыру специфический запах и вкус [34]. Он обнаружил, что

21

клейковина пшеницы при спонтанном разложении (вер­ нее, при гниении) начинает издавать «запах сыра». Од­ новременно изменялся н ее вкус. Изучив такую изменен­ ную клейковину, он сумел выделить из нее обработкой двуокисью углерода, аммиаком и уксусной кислотой два

«казеиновый» должно было подчеркнуть сходство этих веществ с веществами сыра. Такие же вещества были найдены нм среди продуктов брожения створоженного молока, причем гораздо легче выделяемые, чем из клей­ ковины. Позднее он никогда не прибегал к клейковине как источнику «казеиновых» веществ. Наиболее харак­ терные препараты новых веществ были получены им, одпако, из вязкой вытяжки перебродившей клейковины, когда после выпаривания к пей добавляли спирт. При этом образовывался белый порошок, обладавший харак­ терным запахом сыра.

Эти вещества были, вероятнее всего, близки к тому «лейцину», который выделил из фибрина Браконио. Они

идентификация «лейцинов» Пруста и Браконио была чрезвычайно затруднена, хотя Пруст предпринял попыт­ ки очистить «кислоту» и даже определить ее состав. Про­ цедура очистки заключалась в псреосаждении из горячего раствора. Полученный продукт был легким, губчатым и отличался белизной, легко растворялся в воде при нагре­ вании до 60° С. Он растворялся также в некоторых других

действии царской водки выделялись аммонийные соеди­ нения.

В своей первой работе Браконио пе ссылался на рабо­ ту Пруста и не проводил параллелей между своим «лейцином» и его «казеиновой кислотой». Г. Виккери и К. Шмидт писали, что он «не понял, что между его веще­ ством и «казеиновым окислом» Пруста существует связь» [35]. Однако в то время для проведения таких паралле­ лей у Браконио имелось немного оснований, так как его «лейцин» значительно отличался от веществ Пруста ря­ дом свойств. Кроме того, на утверждение, что из растений

22