Нейро-биология Том 1 - Шеперд Г.
Скачать (прямая ссылка):
Достигнув цитоплазмы, рибосомы делятся на две популяции. Одни остаются «свободными» в цитоплазме или по отдельности, или в скоплениях («полирибосомы»). В большей части клеток эти рибосомы синтезируют белки, которые остаются в клетке. Вторая популяция рибосом прикрепляется к обширной внутриклеточной мембранной системе, называемой эндоплазматиче-ским ретикулумом (ЭР). Как видно на рис. 4.1, он является продолжением оболочки ядра и расходится по всей цитоплазме тела клетки в форме системы мембран, каналов и окруженных мембраной пространств (крупных, плоских, называемых цистернами, и мелких, называемых везикулами или пузырьками). Часть этой системы, к которой прикреплены рибосомы, называется шероховатым ЭР. Связанные с мембраной рибосомы синтезируют те белки, которые в большинстве случаев предназначены для выведения из клетки.
Функции рибосом суммированы на рис. 4.5. Синтез белков зависит еще и от третьего типа РНК — транспортной РНК (тРНК). Соединяясь с данной аминокислотой, тРНК активирует
86
11. Клеточные механизмы
ее таким образом, что последняя становится готовой встать на свое место. Эту сборку направляет мРНК. Она прикрепляется к рибосомам и движется сквозь них, определяя таким образом правильную последовательность активированных аминокислот* создающую данный полипептид. После надлежащей укладки цепи полипептид становится белком.
Описанные свойства рибосом прослежены главным образом в клетках, не имеющих истинного ядра (прокариотических), например в бактерии Е. coli, а также в таких эукариотических клетках, как клетки поджелудочной железы и печени. Общие выводы, по-видимому, приложимы и к нервным клеткам, но имеются также важные отличия. В нервных клетках близ ядра образуется характерное скопление шероховатого ЭР, называемое субстанцией Ниссля. Очевидно, оно служит местом интенсивного синтеза белка. В крупных нейронах субстанция Ниссля содержится в изобилии и отличается плотностью; в мелких она может состоять всего лишь из рассеянных частиц. Внимательное рассмотрение показывает, что многие рибосомы в субстанции Ниссля не прикреплены к мембране ЭР, а лежат между мембранами в виде полирибосом. Высказано предположение, что эти скопления участвуют в синтезе сложных белков, специфичных для нервных клеток, возможно, разных для разных типов этих клеток. Некоторая часть белка, синтезируемая в субстанции Ниссля, возможно, секретируется в форме медиаторных веществ. Но полагают также, что большая часть белков, вероятно, служит для поддержания структуры и функции больших ветвящихся отростков нейрона.
Рибосомы производят элементы молекулярного аппарата для большей части клеточных функций: ферменты, белки-переносчики, рецепторы, преобразователи, сократительные и опорные элементы и белки мембран. Как и в ядре, эти элементы подвержены видоизменениям и распаду при различных вмешательствах. Так, например, на бактерий антибиотики оказывают действие, препятствуя на разных специфических этапах процессу трансляции. Дифтерийный токсин инактивирует в нервных клетках один из факторов элонгации, определяющих сборку полипептидов.
При изучении рибосом и других компонентов клетки применяются разнообразные биохимические методы. Один из самых главных основан на фракционировании клеток. Основные этапы этой процедуры показаны на рис. 4.6. По своей идее она очень проста: клетки «размалываются» и превращаются в суспензию в определенной среде, образуя нечто вроде супа, который затем переливают в пробирку и центрифугируют с возрастающей скоростью. Разные клеточные элементы образуют осадок, который затем подвергают биохимическому анализу. В нервных клетках
4. Нейрон
87
Измельченная ткань Гомогенизация
в среде для гомогенизации
Вращающийся
плотно
прилегающий
пестик
Переливание гомогената в центрифужную пробирку
О • Г .
• . ¦ •** 0.
•: о
О щ \ •
1 ООО G 10 мин
Л *• !* * у * и,Л
10 ООО G 20 мин
100 000 G 60-120 мин
300 000 G 3-6 ч
Целые клетки,
Фракция
Осадок, полученный
Микросомы
крупные обломки крупных частиц; (эндоплазматический при большой скорости,
мембран, ядра митохондрии, ретикулум, содержит свободные
лизосомы шероховатый рибосомы
и гладкий)
Рис. 4.6. Этапы применения метода фракционирования клеток путем дифференциального центрифугирования (Hopkins, 1978).
наряду с компонентами, общими для всех клеток, этот метод создает субфракцию, которая содержит фрагменты синаптических терминалей, называемые синаптосомами.
Секреция и аппарат Гольджи
Мы описали шероховатый ЭР; а как обстоит дело с другой частью эндоплазматического ретикулума, в котором нет прикрепленных рибосом? Он называется гладким ЭР. Это чрезвычайно многообразная структура, которая служит клеткам самыми разными способами. Для других клеток тела мы приведем только два примера. В одном крайнем случае, например в волокне скелетной мышцы, гладкий ЭР образует жесткую внутреннюю систему мембран и каналов. В этом случае его называют
