Определение структуры молекул представляет собой грандиозную задачу, и ни один из известных в настоящее время методов не может справиться с ней в одиночку. В ряде случаев конечной целью является определение координат всех атомов, входящих в состав белка или нуклеиновой кислоты. В молекуле, масса которой составляет 30000 дальтон, содержится приблизительно 4000 атомов. Положение каждого из этих N атомов в пространстве определяется тремя координатами. Поскольку в данном случае не имеет значения, каковы ориентация или положение в пространстве всей молекулы, шесть координат являются произвольными. Чтобы определить структуру молекулы, требуется измерить 3N — 6 параметров. Кроме того, требуется установить, что за атом находится в соответствующей позиции внутри молекулы, т.е. прибавляется еще N неизвестных.
Для того чтобы полностью определить структуру обыкновенного белка с мол. массой ~ 30000 или нуклеиновой кислоты с такой же мол. массой, потребовалось бы найти 16000 неизвестных. Если исключить из рассмотрения атомы водорода, то это число сокращается наполовину. Но даже и в этом случае требования продолжают оставаться чрезмерными. Ни один из известных в настоящее время методов не может предоставить такое количество подробной информации об одной и той же системе. С помощью некоторых методов из числа наиболее распространенных мы получаем фактически лишь один или два параметра, которые могут быть полезны для характеристики макромолекулярной системы.
К счастью, на практике ситуация редко выглядит настолько мрачной, как это было только что описано. Первичная структура исследуемой макромолекулы обычно бывает уже известна. В этом случае остается определить все длины связей и углы между соседними связями, а также (для всех атомов, кроме водорода) угол внутреннего вращения; для структуры из"4000 атомов требуется определить, таким образом, около 10000 параметров. Часто бывает известна хочная .химическая структура (т.е длины связей и углы между связями) каждого остатка, входящего в состав исследуемого биополимера. В таких случая*остается определить лишь взаимное расположение этих остатков, т.е. для решения задачи требуется определить около 2000 параметров. Таким образом, задача, стоящая перед физикохимиком, приобретает уже вполне разумные пределы (хотя она и не всегда выполнима).
Для белков и нуклеиновых кислот можно еще более упростить эту задачу. Чтобы описать относительное расположение двух соседних остатков в полипептидной цепи, достаточно задать два угла, а для описания ориентации каждой боковой цепи, вероятно, потребуются в среднем еще два параметра. В белке с мол. массой 30000 содержится 300 аминокислотных остатков, т.е. необходимо определить около 1200 параметров. Для нуклеиновой кислоты той же массы потребуется всего 800 параметров.
