В течение очень долгого времени все возможности дифракционной спектроскопии рентгеновскими лучами, как средства для получения основной информации о структуре и организации растительных белков, не были использованы, поскольку до самого последнего времени ни один из важных растительных белков не мог быть выделен в очищенном виде. Тем не менее в последние годы были получены чрезвычайно интересные и важные сведения, особенно с помощью дифракционной спектроскопии рентгеновскими лучами при малых углах.
Гесс показал, что нативный белок пшеничного зерна может быть получен как промежуточный белок (цвиккель-протеин) между крахмальными зернами и как прикрепленный белок (хафт-протеин Гесса), связанный с поверхностью крахмальных зерен. Для обоих веществ были получены постоянные отклоненных под малыми углами рентгеновских лучей, которые находились в пределах от 45 до 97 А и от 80 до 90 А соответственно. Трауб с сотр. позднее показали, что последняя величина относится к крахмалу. Все величины несколько увеличиваются при гидратации муки. Как показали оба исследователя, сухая неочищенная клейковина, отмытая из муки, также давала линию около 47 А. Трауб и др. смогли установить, что эта линия в действительности объясняется присутствием связанного с белком пшеницы липида и могла быть прослежена у фосфолипидов. Позднее это было подтверждено Карлсли с сотр.
Исходя из того, что удаление связанных липидов оказывает деструктивное влияние на эластичность мучного теста, Геес и Трауб сделали вывод, что липиды тесно связаны с белковыми структурами. Гесс представлял, что липиды образуют слои между белковыми волокнами и активно вступают в реакцию гидратации. Согласно предположению Трауба и др., белковые волокна удерживаются вместе фосфолипидными слоями в форме бимолекулярных листочков.
Большая часть полученных этими авторами данных была подтверждена Гроскрейтцем, который показал, что неочищенная клейковина, глиадин и водорастворимые белки — все дают сходную картину дифракции при больших углах, характерную для свернутых полипептидных цепей в альфа-1-спиральной конфигурации. Кривые дисперсии высушенной растянутой клейковины при малых углах наклона лучей обнаруживали заметную ориентацию, которую объясняют наличием в клейковине параллельных слоев из пластинок клейковины толщиной не выше 70 А. Электронная микрофотография поверхности растянутой неочищенной клейковины подтверждает существование такой слоистой структуры. Влажная ослабленная клейковина не обнаруживает подобной связанной со слоистой структурой ориентации, но еще обладает способностью рассеивать рентгеновские лучи своими пластинками. Пики, полученные при определении дифракции под малыми углами при 62 и 48 А. как во влажных, так и в сухих препаратах клейковины приписывали присутствию связанных липидов, экстрагируемых водонасыщенным бутанолом. Как полагают, удаление связанных липидов лишает клейковинный комплекс его пластических свойств и делает невозможным получение при малых углах картины дифракции рентгеновских лучей в ориентированной пленке из растянутой клейковины, хотя рассеивание пластинками изотропически сохраняется. Электронная микрофотография подтвердила отсутствие слоистой структуры в лишенных липидов образцах клейковины. Дальнейшее исследование привело к предположению о том, что клейковина состоит из белковых пластинок и бимолекулярных листочков фосфолипида, соединенных в липопротеиды, что объясняет специфические пласто-эластические свойства клейковины и ее разрушение при удалении фосфолипида. Картина дифракции рентгеновских лучей неочищенной клейковиной и экстрагированными липидами свидетельствует о существовании фосфолипидной бимолекулярной листовой структуры, сходной со структурой, найденной в миелиновых тельцах нервной ткани млекопитающих. Удаление фосфолипидов, по-видимому, не разрушает основной белковой пластинки, но может серьезно нарушить свойство пластинок образовывать слои, способные к значительной пластической деформации. Таким образом, пластинчатая структура является, по-видимому, свойством одного белка и не зависит от присутствия липидов. Поскольку эта пластинка образуется в присутствии воды во время процесса тестообразования, предполагается, что она состоит из полипептидных цепей, свернутых таким образом, что их гидрофильные боковые цепи ориентированы наружу, а гидрофобные — внутрь. Поскольку основная часть белка в клейковине находится в форме пластинок, как это было показано с помощью электронной микроскопии, образовавшиеся сплошные слои должны были формироваться главным образом путем связывания одной пластинки с другой через водную фазу, вероятно, с помощью водородных связей. Однако до 5% слоев должно состоять из липопротеида, в котором внешняя и гидрофильная поверхности бимолекулярных листочков связаны с гидрофильной поверхностью белковых пластинок с помощью водородных связей и, что, может быть, более важно,— солеобразными связями. Представлена гипотетическая схема возможной структуры клейковинного слоя, составленного из белковых пластинок и липопротеидов в соответствующих концентрациях. Водородные и солевые связи значительно сильнее псевдосвязей, существующих между бимолекулярными фосфолипидными листочками, безразлично, на каких концах — гидрофобных или гидрофильных. Кроме того, псевдосвязи имеют более широкий предел, что позволяет смещать один листочек относительно другого во время растягивания без нарушения общей ориентации. Таким образом, приложенное усилие вызывает обычно скольжение вдоль поверхности раздела фосфолипидного слоя, прежде чем будет достигнут момент разрыва межбелковых связей. Если липопротеид извлечен из клейковины, способность к пластической деформации (скольжению) резко нарушается, что в результате может привести к обширному разрыву слоистой структуры под действием деформаций, превосходящих пониженные границы упругости. Попытки получить кривые рассеивания рентгеновских лучей при малых углах наклона для очищенного образца фракции альфа-1-клейковины (глютенин по более поздней номенклатуре), оказались безуспешными, поскольку не удалось получить растворы более чем 0,5%-ной концентрации. Эти растворы оказались слишком слабыми для статистически достоверного подсчета рассеянных рентгеновских лучей.
Очень хорошие кривые рассеивания были получены для растворов глиадина приблизительно 3%-ной концентрации в 70%-ном спирте, хотя при этом имели место и некоторые затруднения в интерпретации данных. Исходя из результатов, полученных при низких углах наклона рентгеновских лучей, в соответствии с электронно-микроскопическими наблюдениями (см. следующий подотдел) можно предположить для структуры клейковины существование полой сферы с наружным радиусом, равным 170 А и внутренним радиусом 50 А. Однако из данных дифракции при больших углах отклонения лучей более возможной является пластинчатая структура с осевым отношением около 0,25. Единственным путем разрешения этого противоречия могло бы быть предположение о том, что в растворах глиадина имеет место значительная агломерация пластинок в тонкие слои. Отклонения постоянных величин дифракции рентгеновских лучей при 15,6 и 90—100 А при испытании различных образцов теста позволили Карлсли, Холмсу и Хэтчинсону предположить наличие связи в тесте между крахмалом и клейковиной.