Жизнь зеленого растения - Гэлстон А.
Скачать (прямая ссылка):
Плазмалемма обращена одной своей стороной к клеточной стенке, а другой — к цитоплазме; обе эти оводненные структуры контактируют, как принято считать, с гидрофильными, заряженными участками мембран. Поскольку белки содержат больше заряженных групп, чем липиды, в первых моделях мембран предполагалось, что плазмалемма состоит из двух наружных белковых слоев (две темные линии на рис. 2.3) и одного липидного слоя между ними. Такая модель мембранной структуры оставалась общепризнанной до начала 1970-х гг., когда были получены некоторые новые данные и стало ясно, что модель нуждается в пересмотре. Несовместимыми с этой моделью «сэндвича» оказались, например, данные электронной микроскопии, полученные методом замораживания — травления. Исследуемую ткань сначала замораживают в жидком азоте, а затем раскалывают тупым микротомным ножом, так что скол проходит в плоскости, параллельной поверхности мембраны (рис. 2.6). После этого образец выдерживают под вакуумом для возгонки льда (сублимации). Эта процедура и называется травлением. Затем образец напыляют углем или металлом, чтобы выявить детали строения обнажившейся поверхности. Полученная таким образом реплика (копия) поверхности препара-
Рис. 2.6. Чтобы подготовить мембранные фрагменты для исследования в электронном микроскопе по методу замораживания—травлеиня, эти фрагменты быстро замораживают в жидком азоте, а затем раскалывают микротомиым ио- жом. Мембрана обычно раскалывается в плоскости, параллельной ее наружным поверхностям, т. е. она как бы расщепляется, обнажая свое внутреннее строение. После этого удаляют лед возгонкой под вакуумом и обнажившиеся участки напыляют углем илн платиной. На препаратах видны и вкрапленные в мембрану частицы, и соответствующие им углубления в толще мембраны.
та и является объектом электронно-микроскопического исследования (рис. 2.7). На таких репликах видны вкрапленные в гладкую поверхность мембраны крупные частицы — глобулярные белки. Наличие особого «рисунка» поверхности мембраны удалось подтвердить и другим методом, а именно с помощью лек- тинов — особых белков (их выделяют из семян), которые прикрепляются к дискретным и специфическим белковым рецепторам на мембранной поверхности и позволяют выявить эти рецепторы.
Результаты, полученные этими и некоторыми другими методами, дали возможность предположить, что мембраны имеют мозаичное строение и состоят из липидного матрикса, в который в разных местах вкраплены белки (рис. 2.8). Такая модель учитывает, что не все участки белковой молекулы гидрофильны, а липиды не полностью гидрофобны. Согласно этой модели, заряженные (полярные) группы белковых и липидных молекул находятся на наружной поверхности мембраны, в контакте с клеточной водой, а незаряженные (неполярные) группы образуют внутреннюю гидрофобную часть мембраны. Предполагается также, что одни белки непрочно прикреплены к наружной поверхности мембраны, тогда как другие (так называемые интегральные белки) пронизывают вскктолщу мембраны. К такому заключению приводят биохимические эксперименты: они показывают, что часть белков легко отделяется от мембран, а отделение других оказывается возможным лишь после полного распада мембранной структуры.
На основании первых исследований структура мембран представлялась нам стабильной и жесткой, однако в последнее время быстро накапливаются данные, свидетельствующие о том,, что по крайней мере липидный компонент мембран имеет жидкостную природу и, следовательно, мобилен. Кроме того, опыты с радиоактивно меченными предшественниками отдельных мембранных компонентов показали, что скорость метаболического обновления некоторых участков мембраны очень высока,
Рис. 2.7. Электронные микрофотографии участка фиксированной клеткн одноклеточной водоросли Gonyaulax polyedra (А) и реплики нефиксированной клетки (Б), полученной методом замораживания—травления. G. polyedra принадлежит к Dinoflagellata и имеет два жгутика, каждый из которых лежит в особой бороздке. (Sweeney В. М. 1976. J. Cell Biol., 68, 451—461.)>
При изготовлении реплики методом замораживания—травления расщепились- многие клеточные мембраны и обнажились внутренние их стороны. Маленькие - округлые выступы на микрофотографии реплики — это, по-видимому, содержащиеся в мембране белки. Часть из них явно находится в цитоплазматической* мембране, но многие'локализуются в хлоропласте, где они, по всей вероятности, входят в состав тилакоидных мембран. 1 — пелликула, главная защитная* «кожица» клетки; 2 — плазматическая мембрана; 3—поливезикуляриое тельце; 4 — хлоропласт; 5 — часть целлюлозной пластинки; 6 — часть периферического пузырька. (Х40 ООО для обеих микрофотографий.)
каждого из которых отходят по две вертикальные линии, изображают молекулы фосфолипидов. Шарик соответствует гидрофильной части молекулы, а вертикальные линии — ее длинным гидрофобным углеводородным хвостам.
т. е. что эти участки непрерывно разрушаются и ресинтезиру- ются. Вводя меченые предшественники в зрелую ткань, мы можем наблюдать, как они включаются в мембраны, остаются в них на протяжении нескольких часов, а затем исчезают из мембран и обнаруживаются в каких-нибудь других частях клетки.
