7.4. Рентгеноструктурный анализ показывает, что в кератинах имеются повторяющиеся структурные единицы

Чтобы определить расстояния между атомами в кристалле, на него направляют пучок рентгеновских лучей определенной длины волны и измеряют углы отклонения рентгеновских, лучей электронными оболочками атомов кристаллической решетки (углы дифракции); кроме того, измеряют интенсивности отклоненных (дифрагированных) лучей. Рентгеноструктурный анализ, например, кристаллов хлористого натрия показывает, что ионы образуют простую кубическую решетку. Методами, основанными на дифракции рентгеновских лучей, можно установить также расстояния между атомами в сложных органических молекулах, даже в таких крупных, как белки. Однако это более трудная задача, чем исследование кристаллов простых солей, так как очень большое число атомов в молекуле белка дает тысячи дифракционных пятен, интенсивности которых можно проанализировать только при помощи вычислительных машин.

В начале 30-х годов Уильям Астбери в Англии провел первые рентгеноструктурные исследования белков, положившие начало новому научному направлению. Он показал, что пучок рентгеновских лучей, направленный на волос или шерстяную нитку, в состав которых входит в основном -кератин, дает характерную дифракционную картину. На основе анализа этой картины Астбери заключил, что волос и шерсть обладают периодичностью, т.е. содержат повторяющиеся структурные единицы длиной около 0,54 нм, расположенные вдоль оси волоса. Его наблюдения привели в дальнейшем к предположению о том, что полипептидные цепи в белках этого семейства не вытянуты полностью, а скручены или свернуты каким-то регулярным образом.

Кроме того, Астбери обнаружил, что фиброин (белок из которого состоят нити шелка), представляющий собой Р-кера-тин, дает несколько иную дифракционную картину, соответствующую структуре с периодом повторяемости 0,70 нм. Интересно, что дифракционная картина, полученная после вытягивания волос или шерсти под горячим паром, характеризуется периодичностью, близкой к 0,70 нм, и сходна с дифракционной картиной шелка. В течение ряда лет из этих наблюдений не удавалось сделать никаких дальнейших выводов из-за отсутствия сведений о трехмерной структуре полипептидов.