Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
биологических мембран [561. Эга модель основана на многочисленных
наблюдениях процесса образования складок на поверхностных пленках.
ГЛАВА VI
Полярные
Вода
Фиг. 71. Классическая схема связи липида и белка в клеточной мембране
[55].
Если тонкая пленка, покрывающая поверхность жидкости, образует складки
под действием ветра, течений в самом растворе или (как это делают в
лаборатории) при перемещении навстречу друг другу восковых барьеров,
ограничивающих пленку, наблюдается образование сферических структур.
Простой пример подобного явления — образование воздушных пузырьков при
волнении на море. Были проведены исследования разбавленных белковых
растворов с липидными пленками на поверхности. Примером такой системы
служит мономолекулярный слой олеиновой кислоты, распределенный по
поверхности раствора яичного альбумина. Эти два компонента не смешиваются
друг с другом. При механическом воздействии образуются округлые
структуры. Согласно многочисленным наблюдениям, эти структуры полые.
Предполагаемая схема образования таких структур представлена на фиг. 72.
На поперечном разрезе структуры можно различить следующие слои:
внутренняя белковая пленка, затем два липидных слоя и, наконец, наружная
белковая оболочка. Бросается в глаза сходство этой структуры с
обсуждавшейся ранее классической схемой элементарной мембраны.
Образующиеся структуры не имеют сферической формы. Это продолговатые
трубочки диаметром от 1 до 10 мкм. В описанных экспериментах легко
образовывались двойные липидно-белковые «мембраны». Подобного рода
структуры можно обнаружить и в естественных условиях, например в случае
масляных пленок на поверхности воды, когда на них образуются складки под
действием ветра или течений.
На этом примере мы наблюдаем другой способ создания изолированной среды с
относительно постоянным составом, отличающимся от состава внешнего
окружения. И снова необходимо
РАЗВИТИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 295
Липид
^-Белок
А
•Ф и г. 72. Предполагаемая модель образования двухфазных пузырьков при
.действии «волн» на белковый раствор, покрытый липидной пленкой [56].
А — липидная пленка на поверхности белкового раствора; Б,В —
поверхностные возмущения; начало образования пузырьков; Г — пузырьки.
подчеркнуть, что описанные структуры никоим образом не должны
рассматриваться как живые; это всего лишь образования, обособившиеся от
внешней среды, которые могли впоследствии развиться в уникальные
специализированные метаболизирующие системы.
Вообще говоря, образование структур, напоминающих клетки, происходит во
многих органических и неорганических смесях [53, 571. Хотя некоторые из
этих комбинаций, по-видимому, нереальны в том смысле, что они не могли
встречаться в условиях первобытной Земли, все эти случаи вновь убеждают
нас в том, что многочисленные и притом самые разнообразные молекулярные
комбинации проявляют некую предрасположенность к структурной организации.
Сравнение обсуждавшихся в этой главе систем позволяет сделать весьма
интересные выводы. Так, между коацерватами и про-теиноидными микросферами
имеется большое сходство [58]. Про-теиноидные микросферы получали
описанными выше методами. Их водную суспензию высушивали, а затем
регидратировали в питгат-фэефатпом буфере при pH 8,0. Процесс
дегидратации —
296
ГЛАВА VI
регидратации повторяли 3—4 раза (это своего рода имитация процесса,
который происходит на морском побережье в результате приливов и отливов).
При микроскопическом исследовании образующейся смеси были обнаружены
сферические структуры, подобные коацерватным. Эти структуры были способны
накапливать метиленовый синий. Их диаметр составлял от 10 до 30 мкм,
тогда как размер исходных микросфер составлял 2 мкм. Крупные сферы были
способны сливаться друг с другом в отличие от про-теиноидных микросфер.
Эти наблюдения можно рассматривать как доказательства связи между
коацерватами и протеиноидными микросферами. Такое сходство, возможно,
существует также между другими обсуждавшимися структурами и
образованиями, хотя этот вопрос еще не исследовался. Мы уже упоминали об
общих сходных чертах, присущих коацерватам и коллоидным системам.
5. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
По-видимому, наиболее важный вывод, который мы можем сделать на основании
всех экспериментов, обсуждавшихся в данной главе, касаются ли они
«джейвану», протеиноидных микросфер, коацерватов или даже воздушных
пузырьков в морской воде [591, состоит в том, что те типы соединений,
которые вполне могли существовать на древней Земле, проявляют
морфогенетические свойства и способность к образованию систем, локально
концентрирующих различные вещества. В этой главе было показано, что
структуры, подобные клеткам, могут возникать в результате взаимодействия
большого числа различных веществ, в том числе таких простых соединений,
как тиоцианат и формальдегид. Более сложные реагенты, например
полипептиды, могли возникать в результате процессов, обсуждавшихся в гл.
