Жизнь зеленого растения - Гэлстон А.
Скачать (прямая ссылка):
Еще один способ получения информации о клетках связан с химическим исследованием выделенных клеточных органелл. Если осторожно растереть клеточную массу в соответствующей среде, то по крайней мере часть клеточных органелл можно выделить в интактном виде. Органеллы, имеющие различную плотность, разделяют центрифугированием при постоянно возрастающем числе оборотов (рис. 2.1). Например, такие тяжелые частицы, как ядра и хлоропласта, осаждаются при сравнительно небольших скоростях, соответствующих центробежным силам, в 1000—3000 раз превышающим силу земного притяжения (1000—3000 g); митохондрии переходят в осадок примерно при 10 000 g, рибосомы — приблизительно при 30 000 g, а для
Кусочки растительной ткани, помещенные в буфер, превращают в однородную кашицу с помощью гомогениэа тора или растиранием в ступке
Г омогенат
Гомогенат •фильтруют через тонкую ткань, чтобы удалить уцелевшие кусочки и- обрывки
Фильтрат центрифугируют при ~ 600g в течение 10 мин. Получают осадок Р,- и надосадочную жидкость S;
Удаляют осадок Р,, содержащий материал клеточных стенок, ядра н фрагменты различных структур
Надосадочную pi жидкость декантируют.
Надосадочную. жидкость S, центрифугируют при ~2000g в течение 10 мин.
Получают S2 и Р
Удаляют осадок Р2> содержащий в основном хлоропласты
Удаляют осадок Р3, содержащий в основном митохондрии и их фрагменты
Удаляют оставшиеся мембраны и частицы
Рис. 2.1. Разделение клеточных фракций методом дифференциального центрифугирования.
Надосадочную жидкость S2 центрифугируют при lOOOOg в течение 10 мин. Получают S, и Р3
Надосадочную жидкость S3 центрифугируют при - lOOOOOg в течение 30 мин. Получают S4 и Р,
более мелких частиц и для крупных молекул может потребоваться и еще в 100 раз большая скорость центрифугирования. Дифференциальное центрифугирование наряду с другими методами (ступенчатым фильтрованием, физической абсорбцией и элюцией или разделением по величине электрического заряда) позволяет получать в достаточных количествах отдельные виды клеточных органелл или их фрагментов. Полученные хлоропласта, митохондрии, рибосомы, мембраны и прочие фрагменты используются затем для экспериментов, цель которых состоит в том, чтобы определить химическую природу и биохимическую активность каждой из этих выделенных фракций.
РАЗМЕРЫ И ФОРМА КЛЕТОК
Размеры различных клеток варьируют чрезвычайно сильно— диаметр ряда бактерий не достигает и одного микрометра (мкм), длина же некоторых вытянутых клеток измеряется миллиметрами (мм). Даже в сравнительно небольшой бактериальной клетке содержится около 1012 молекул. Эта чудовищная сложность основной биологической единицы позволяет понять, почему биологические исследования и по методам, и по точности результатов столь существенно отличаются обычно от экспериментов физических и химических, где исследователи часто имеют дело с такими элементарными единицами, как отдельный протон или квант.
Если растительная клетка выращивается изолированно, то форма ее обычно приближается к сферической (рис. 2.2), но* если она растет в окружении других клеток, то они сдавливают ее, и тогда она принимает форму многогранника. Клетка из зоны растяжения стебля или корня по форме напоминает коро- бочку длиной около 50 мкм, шириной 20 мкм и высотой 10 мкм. Объем ее равен приблизительно 10 000 мкм3. В одном кубическом сантиметре (1 см3) при плотной упаковке помещается да 100-106 таких клеток. Структура растительной клетки сложна и высокодифференцированна, но в первом приближении мы можем вычленить в ней три главные зоны: 1) клеточную стенку — сравнительно жесткое образование, по всей вероятности неживое, представляющее собой высокоструктурированную и в химическом отношении сложную смесь веществ, выделяемых протопластом; 2) протопласт — живую часть клетки, в которой заключены все клеточные органеллы, суспендированные здесь в сложном растворе, и 3) вакуоли — неживые образования, как бы мембранные мешки, служащие резервуарами или хранилищами клетки; они заполнены водным раствором поглощенных клеткой неорганических солей и органических веществ, представляющих собой продукты метаболической активности клетки. Клеточные стенки у растения играют роль скелета, т. е. обеспе* чивают должную жесткость и способствуют сохранению формы организма. Вакуоли также участвуют в выполнении этой функции — за счет давления, оказываемого их содержимым на цитоплазму и стенку клетки.
Рис. 2.2. Крупная изолированная клетка гороха, выращенная в культуре (в висячей капле). (Torrey J. G., в книге Cell, Organism and Milieu. D. Rudnick. The Ronald Press, 1959.)
Видны клеточная стенка, расположенное в центре ядро, окруженное крахмальными зернами, и тяжи цитоплазмы, пронизывающие крупную вакуоль.
Кроме того, вакуоли служат своеобразной секреторной системой, так как попадающий в них мате- териал тем самым эффективно выводится из сферы активных химических превращений, совершающихся в клетке. Остается, таким образом, протопласт, и именно в нем следует вам видеть арену той непрерывной активности, которая характеризует высокоорганизованное и динамическое состояние, именуемое жизнью.
