Наблюдения на уровне светового микроскопа и методом центрифугирования

Принципиальное отличие метаболических процессов в живой клетке от реакций, с которыми имеют дело в синтетической химии, ■состоит в том, что метаболизм живых существ протекает на базе клеточных структур. Кроме того, биологические синтезы в основ­ном являются матричными, в частности синтезы всех видов бел­ков, протекающие на матрицах информационной РНК, синтез ко­торой возможен только на базе соответствующей клеточной струк­туры. Клетка сравнима со сложнейшей системой цехов со сменой контейнеров с органическими и водными средами и разнообраз­ными адсорбентами. Такая структура обеспечивает необходимую последовательность в работе сложнейшей системы согласованно протекающих реакций обмена веществ, структурная база которого изучена еще далеко не достаточно.

Сведения о морфологии клетки накоплены уже давно, однако функции клеточных структур начали раскрываться только в по­следние два-три десятилетия, когда было обнаружено значение структурированных матриц, с одной стороны, и разделов сред, т. е. мембран, для протекания синтетических процессов, — с дру­гой. Уже давно было замечено, что в растворах очищенных фер­ментов скорость синтезов протекает медленнее, чем в клетке. Так зимаза Бюхнера, будучи изолированной из дрожжей, сбраживает сахар с образованием спирта гораздо менее интенсивно, чем жи­вые и убитые высушиванием дрожжи (2а1окаг, 1965).

Клеточные структуры обеспечивают определенный порядок сле­дования метаболических реакций, который при их распаде нару­шается, и эффект начинают проявлять только гидролитические эн­зимы. Для изучения функций тех или иных клеточных структур очень важно сохранить их в нативном, не разрушенном фиксацией или гомогенизацией состоянии, для чего существуют два метода, удовлетворяющие этому требованию: 1) метод прижизненных

окрасок, включая люминесцентную микроскопию (Мейсель, 1950); 2) метод прижизненного центрифугирования гиф и последующего проявления преобладающих в разных структурах функциональных групп или энзимов (2о1окаг, 1965). Определенную помощь в по­нимании морфологии клеточных структур дает электронная мик­роскопия, а в их функциях — анализ фракций после ультрацентри­фугирования гомогенатов клеток. Однако и тот и другой метод не лишены недостатков, поскольку один может приводить к артефак­там при фиксации, а другой к — механическому разрушению мно­гих структур при гомогенизации.

Метод субтоксических концентраций флуоресцирующих краси­телей для выявления клеточных структур на уровне оптической микроскопии был впервые широко использован Мейселем (1950), получившим специфическое прижизненное окрашивание клеточных органелл дрожжей. Он использовал в этих целях берберин-суль — фат, окрашивающий митохондрии и ядра в желтый цвет; акридин — оранж (ядра — зеленые, гранулы волютина — красные); нейтраль — рот (вакуоли — желтые, гранулы волютина — красные) и ауро — фосфин (ядра — зеленые, гранулы волютина — красные, митохондрии — желтые). Янус грюн окрашивает митохондрии в раз­личные оттенки сине-зеленого (при высоком rh) до розового цвета (при низком гН), что зависит от окислительно-восстановительного режима митохондрий.

Сочетание метода центрифугирования гомогенатов клеток с ви­тальными наблюдениями и микроскопическим контролем получен­ных фракций весьма полезно для выяснения функций клеточных органелл.

В изучении тонкой структуры клеточных органелл незамени­мым является электронно-микроскопическое исследование, с по­мощью которого различают основные клеточные структуры гри­бов: мембрану, структуры цитоплазматической сети, включая мик­росомы и рибосомы, митохондрии, специализированные клеточные органеллы и ядра.

I

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *