Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Один из наиболее интересных вопросов, который не нашел отражения в данной монографии (что, к сожалению, соответствует уровню его исследования в разных лабораториях нашей страны) —вопрос биогенеза мембран. Как возникают биомембраны? Создаются ли они de novo целостной клеткой или же, как мы предполагаем, исходя из наблюдений над развитием миелиновых мембран и мембран дисков фоторецепторов (Винников, 1964, 1965, 1971), всегда развиваются на имеющейся при этом матрице или «затравке» предшествующей мембраны Если считать, что клетка произвольно создает мембраны, когда это ей понадобится, на любом месте, из любого материала, то тогда делается непонятной строгая физикохимическая и функциональная обусловленность биомембран. Становятся непонятными хорошо апробированные данные о развитии миелина, дисков фоторецепторов, митохондрий (которые, как известно, обладают собственными ДНК и РНК, передающимися при перетяжке «материнской» митохондрии двум ‘ее дочерним), деление хлоропластов в растительных клетках, факт диктиозомального распределения комплекса Гольджи и т. п.
Очевидно, что развитие мембран органелл строго упорядочено, и представление о широком взаимном превращении мембран органелл клетки друг в друга в настоящее время не находит подтверждения. Более того, в книге приводятся факты о том, что некоторые функциональные сдвиги в структуре биомембран могут быть связаны с наследственными нарушениями (см., например, главу 17). Таким образом, мы сталкиваемся с упорядоченностью мембран, которая является результатом деятельности клеточного генома. По-видимому, рост и дифференцировка клеточных мембран, как это явствует из ряда современных генетических данных, происходят так, что матрица, или «затравка», инкрустируется уже заготовленными белковыми, липидными или углеводными молекулами, которые были предварительно синтезированы в соответствующих органоидах {белки — в рибосомах, липиды — по всей вероятности, в комплексе Гольджи, и т. д.). Эти молекулы, передвигаясь с места заготовки, поступают в состав мембран и занимают уже заготовленные для них пространственные позиции в постоянном архитектурном мембранном ансамбле. Рост и дифференцировка мембран, по нашему мнению, происходят путем сложного интуссусцептивного или инкрустационного процесса (Kavanau, 1965; Винников, 1966). Таким образом, развитие мембран, по сути дела так же, как и развитие хромосом, является следствием сложного репли-
кационного процесса. Хотелось пожелать, чтобы важный вопрос о генезе мембран был поставлен на разрешение в будущих исследованиях соответствующих лабораторий нашей страны.
* * *
Настоящая монография состоит из трех частей, в которых рассматриваются основные направления отечественных исследований в области мембран. В первой излагаются новейшие данные по структурной и функциональной организации клеточных мембран. В 10 главах, каждая из которых написана ведущими исследователями, известными своими работами в области клеточных мембран, дается общая картина организации плазматических мембран, мембран миелиновой оболочки, ядерной мембраны, мембран митохондрий, хлоропластов, капилляров, межмембранных связей, поверхностных мембран растительных клеток и рассматривается теория процессов мембранного транспорта.
Раздел, посвященный физиологии и биохимии мембран нейронов, рецепторных клеток и синапсов, составляют пять глав, среди которых в первую очередь следует отметить главу «Электрические явления на поверхностной мембране при активном транспорте ионов». Не менее важными представляются главы, посвященные мембранам фоторецепторных клеток, и в особенности глава о современном состоянии исследований мышечных синаптических мембран.
Физиология, биохимия и структура мембран клеток кишечника, почечных канальцев и мышечных волокон рассматриваются в главах третьего раздела.
Содержание монографии, по нашему мнению, в достаточной степени отражает общий уровень мембранологических исследований и их значение для понимания ряда физиологических процессов, протекающих в клетке.
ЛИТЕРАТУРА
Бернал Дж. 1968. В кн.: Теоретическая и математическая биология. М., стр. 110. Винников Я. А. 1964. В сб.: Молекулярная биология. М., «Наука», стр. 304.
Винников Я. А. 1965. Журн. эвол. биох. физиол., 1, 67.
Винников Я. А. 1966. Журн. эвол. биох. физиол., 2, 175.
Винников Я. А. 1971. Цитологические и молекулярные основы рецепции. Л., «Наука». Kavanau J. L. 1965. Structure and Function of Biological Membranes. San Francisco.
СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН
*
ГЛАВА ПЕРВАЯ
СТРУКТУРА И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН '
Для современного этапа в изучении структурно-химической организации биологических мембран характерны две тенденции: а) повышенный интерес исследователей к изучению нелипидной части мембраны и сил взаимодействия между липидами и белками; б) переход от представлений об универсальности в структурной организации мембран к конкретному изучению специфики клеточных мембран и их отдельных локусов.
В последнее десятилетие предложен ряд моделей организации этой структуры. В то время как традиционная модель Даниели — Робертсона рассматривает доминирующую роль электростатических взаимодействий липид — белок, в новых моделях (Benson, 1965; Lenard, Singer, 1966; Sjostrand, 1968; Vanderkooi, Green, 1970; Wallach, 1972; и др.) основная роль в поддержании мембранной структуры отводится" гидрофобным взаимодействиям липид — белок и белок — белок. Следует подчеркнуть, что в вышеперечисленных моделях внимание акцентируется лишь на гидрофобном остове мембраны, включающем липиды и «структурные» белки. Рассматривая же мембрану как активную биологическую структуру с широким спектром ферментативной активности, следует учитывать значение ряда дополнительных менее гидрофобных белков, полисахаридов и некоторых минорных компонентов. В этом случае реальные границы клеточных мембран могут быть значительно расширены до включения так называемых «примембранных слоев». Идея о «толстых» мембранах в настоящее время находит морфологическое подтверждение при использовании электронно-микроскопического и рентгеноструктурного методов исследования биологических мембран.
