Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
При введении 0s04 в течение первых 5 мин. наблюдалось линейное увеличение интенсивности каждого из пяти основных рефлексов. Оценка скорости роста интенсивности каждого рефлекса, обусловленная действием реагента, указывала на то, что тяжелые атомы вводимого вещества локализуются в определенных областях элементарной единицы миелина, а не прокрашивают ее насквозь. При более продолжительном действии 0s04 линейное увеличение интенсивности рефлексов нарушалось, причем в четных рефлексах (200) и (400) это происходило раньше, чем в рефлексах (300) и (500). Интенсивность рефлекса (100) линейно возрастала в течение относительно длительного времени.
Полученные интенсивности были использованы для расчета Патерсонов-ской функции для окрашенных и неокрашенных нервов. Анализ кривых указал на то, что при пятиминутном введении метки происходит увеличение пика, находящегося посередине основного периода. После 15-минутного введения реагента обнаруживается дополнительный пик электронной плотности, рассеивающий центр которого сдвинут относительно начала решетки на 70 А. Появление этого пика, по-видимому, обусловлено связыванием введенного металла другой стороной мембранного компонента. Однако не исключено, что это могло произойти из-за молекулярной реорганизации мембранных элементов миелина. Об этом говорит исчезновение пика, рассеивающий центр которого в неокрашенном миелине находится на расстоянии 42 А от начала решетки.
Расчет распределения электронной плотности с учетом фаз структур-
160 СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН
ных амплитуд (построение трансформанты Фурье) для пяти рефлексов окрашенного и неокрашенного миелина производился на аналоговой вычислительной машине. Учитывая центросимметричносгь элементарной единицы, использовали 32 возможных набора последовательностей знаков фаз структурных амплитуд. Было принято, что вклад тяжешых металлов в распределение электронной плотности осуществляется по закону нормального распределения. Рассчитанные интенсивности рефлексов «окрашенных» таким образом нервов сравнивали с экспериментально полученными интенсивностями.
Граничные условия для выбора параметров кривой нормального распределения определяли тремя критериями:
1. Поскольку экспериментальные данные указывали, что при введении тяжелых металлов интенсивности всех рефлексов растут, рассматривался только тот набор параметров, который давал положительное увеличение интенсивностей.
2. Последовательность величин интенсивностей рефлексов должна была совпадать с экспериментально полученной, т. е. рассматривался только такой ряд интенсивностей первых пяти рефлексов: (2001) > (400) > (300) > > (500) > (100).
3. Относительная ошибка изменения интенсивности расчетных и экспериментальных данных (фактор R) не должна была превышать 5%.
Используя описанный вцше подход, авторы показали, что хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных давал единственный набор последовательностей знаков фаз структурных .амплитуд, соответствующих первым пяти порядкам дифракции: + + + + +•
На основании полученного набора последовательностей знаков фаз, скорректированных интенсивностей и соответствующего преобразования Фурье было рассчитано распределение электронной шлотности для 171 А двойной мембранной единицы. Форма полученных кривых при использовании пяти первых порядков дифракции указывала н,а то, что распределение электронной плотности элементарной единицы миелина хорошо описывается волнообразной косинусной функцией. При раючете распределения электронной плотности с включением интенсивностей рефлексов (600), (800) и (1100) профиль электронной плотности в принципе не изменялся. Полученное распределение электронной плотности позволяет сделать следующие выводы, касающиеся структурных особенностей мембранной пары (элементарной единицы) миелиновой оболочки: 1) мембраны миелина асимметричны; 2) посередине мембраны имеется участок низкой электронной плотности; 3) имеется узкая область средней электронной плотности в центре мембраны; 4) мембраны миелина не содержат участков резкого изменения плотности, подобных тем, которые должны наблюдаться в случае ступенчатой функции распределения электронной плютности; 5) распределение электронной плотности не указывает на существование водного слоя между соседними мембранами ни внутри злементарнюй ячейки, ни между ячейками.
Несмотря на то что для этих работ характерен (более строгий и корректный подход к анализу рентгеноструктурных даыных, ряд принципи-
- альных недостатков не позволяет считать полученное распределение электронной плотности вполне адекватным отражением структурной организации миелиновых мембран. Во-первых, метод изоморфшого замещения наде-
тгт*г»г»?кттттлпггтт т> тЛШ ТТгтП ППАТТАТТИЙ ТЯЖРЛОГО 3JIGMGHT8.
ГЛАВА 9. МИЕЛИНОВАЯ ОБОЛОЧКА — МОДЕЛЬ МЕМБРАННЫХ СТРУКТУР 161
не вызывает изменений в структуре исследуемого объекта. Использованные вещества (0s04, PtCl4, КМп04) известны как сильные денатураторы и окислители основных химических компонентов миелина (белков и липидов). Хотя концентрации этих веществ и время их действия были относительно малыми, полностью исключить деструктивные изменения миелина невозможно. На это, кстати, указывают и приведенные расчеты Патерсо-новской функции для окрашенных и неокрашенных нервов. Во-вторых, никаких доказательств в пользу правомочности допущения, что введение тяжелых металлов в структуру миелина, которое было необходимо для выбора последовательности знаков фаз структурных амплитуд, описывается законом нормального распределения, не было приведено.
