34.8. Структура амилозы. Определение концевых групп

-Мальтоза — это единственный дисахарид, получаемый при гидролизе амилозы, а единственным образующимся при этом моносахаридом будет -(+)-глюкоза. На этом основании можно предположить, что амилоза состоит из цепей, образованных большим числом звеньев каждое из которых соединено -глюкозидной связью с атомом следующего звена.

Можно было бы построить структуру амилозы с регулярным чередованием а- и -связей. Однако гидролиз такого соединения должен был бы дать как -мальтозу, так и -целлобиозу, если только не считать, что гидролиз -связей протекает гораздо быстрее гидролиза -связей. Поскольку в действительности гидролиз -связи в -целлобиозе протекает медленнее, чем гидролиз -связи в -мальтозе, то подобная структура кажется маловероятной.

Сколько же звеньев -(+)-глюкозы приходится на молекулу амилозы и какую форму имеют эти большие молекулы? Это трудные вопросы, и для того, чтобы попытаться на них ответить, приходится прибегать к химическим и ферментативным методам и физическим методам типа рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии, определения осмотического давления и вязкости и изучения поведения вещества при центрифугировании.

Ценные сведения о форме и размере молекулы были получены при использовании сочетания методов метилирования и гидролиза, которые оказались столь эффективными при изучении стереохимии дисахаридов. моносахарид, содержит пять свободных ОН-групп и образует пентаметилпроизводное, Если два звена -(+)-глюкозы соединены друг с другом так же, как в -мальтозе, то каждое звено содержит четыре свободные ОН-группы и при метилировании дисахарида будет образовываться октаметилпроизводное. Если каждое звено -(+)-глюкозы соединено с двумя другими группами в амилозе, то оно содержит лишь три свободные ОН-группы; поэтому метилирование амилозы должно приводить к соединению, содержащему лишь три -группы на звено глюкозы. Какие же данные получены в действительности?

Когда амилозу подвергают метилированию и гидролизу, то образуется, как и ожидали, 2,3,6-три-О-метил--глюкоза. Но при этом также получается небольшое количество 2,3,4,б-тетра-О-метил--глюкозы, составляющее примерно от общего выхода.

Рассмотрение структуры амилозы показывает, что именно этого и следовало ожидать; учет такого рода структур лежит в основе очень важного метода — метода определения концевых групп (рис. 34.3).

Каждое звено -глюкозы в амилозе связано с двумя другими звеньями -глюкозы; с одним из них через а с другим — через причем в каждом звене входит в состав пиранозного кольца. В результате свободные ОН-группы при оказываются доступными для метилирования. Но эта ситуация характерна не для всех звеньев -глюкозы. Если только цепь амилозы не является циклической, она должна иметь два конца. На одном конце должно быть звено -глюкозы, содержащее свободную ОН-группу при Это последнее звено -глюкозы должно подвергаться метилированию по четырем. ОН-группам и при гидролизе давать молекулу 2,3,4,6-тетра-О-метил--глюкозы.

Таким образом, каждая молекула сполна метилированной амилозы, подвергающаяся гидролизу, должна давать одну молекулу 2,3,4,6-тетра-О-метил--глюкозы; определив число молекул три-О-метил--глюкозы, получающихся на каждую молекулу тетраметилпроизводного, можно рассчитать длину цепи амилозы.

Итак, мы рассмотрели пример применения метода определения концевых групп для установления длины цепи. Поскольку метилирование дает 0,5% тетра-О-метил--глюкозы, то на каждую концевую группу (со свободной ОН-группой при должно приходиться около 200 звеньев, чему соответствует молекулярный вес Это согласуется с молекулярным весом амилозы, определенным ультрацентрифугированием.

Рис. 34.3. (см. скан) Определение концевых групп. Гидролиз метилированной целлюлозы. Концевое звено длинной молекулы дает при гидролизе 2,3,4,б-тетра-О-мегил--глюкозу, а другие звенья — 2,3,6-три-0-метил--глюкозу.

Предполагается, что амилоза состоит из длинных цепей, содержащих 200 или более звеньев -глюкозы, связанных между собой -связями, как в -мальтозе; цепь, как правило, почти или совершенно не содержит разветвлений.

Амилоза — это фракция крахмала, дающая интенсивное синее окрашивание с иодом. Было предположено, что цепи ее закручены в виде спирали (подобно винтовой лестнице), причем размер внутренней полости в этой спирали как раз позволяет поместиться молекуле иода; синяя окраска обусловлена наличием захваченных таким образом молекул иода.

(см. скан)