ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Мембраны из "Жизнь зеленого растения" Видны клеточная стенка, расположенное в центре ядро, окруженное крахмальными зернами, и тяжи цитоплазмы, пронизывающие крупную вакуоль. [c.25] СВОЙ тип белка, соответствующий тем физиологическим функциям, которые данная мембрана выполняет в клетке. Известно , например, что активные белки (ферменты), регулирующие транспорт минеральных веществ — поступление их в клетку и выход из клетки, — локализуются в плазмалемме и тонопласте ферменты, участвующие в фотосинтезе, сосредоточены в мембранных системах зеленых хлоропластов и наконец, ферменты, катализирующие окислительные реакции процесса дыхания находятся в митохондриальных мембранах. [c.28] Если смешать соответствующие фосфолипиды и белки и нанести эту смесь на поверхность воды, то спонтанно образуются мембраноподобные структуры, сходные по толщине с биологическими мембранами. Исследование таких искусственных мембран, приготовленных из белков и липидов природных мембран, дает нам возможность лучше понять структуру и функцию биологических мембран. Искусственные мембраны обнаруживают разную проницаемость для разных ионов в зависимости от природы белков и липидов, входящих в их состав. Чрезвычайно-интересные эффекты можно наблюдать при добавлении к искусственным мембранам некоторых антибиотиков. Валиномицин, например, благодаря своей структуре (т. е. определенным размерам и заряду молекулы) оказывается способным притягивать и удерживать ионы калия, но не притягивает ионов натрия (рис. 2.5). Если добавить валиномицин к искусственной мембране, отделяющей растворы с ионами К+ и Ка+ от чистой воды. [c.28] ТО скорость перемещения ионов К+ через мембрану возрастет в несколько раз, тогда как скорость переноса ионов На+ останется практически неизменной. Иначе действует грамицидин, молекула которого имеет иные размеры и другую структуру при добавлении к мембране грамицидина увеличивается скорость переноса обоих ионов — не только К+, но и N8+. Искусственные мембраны используются также для изучения механизмов, при помощи которых свет и гормоны регулируют рост растений (об этом мы будем говорить в гл. 11). [c.29] Результаты, полученные этими и некоторыми другими методами, дали возможность предположить, что мембраны имеют мозаичное строение и состоят из липидного матрикса, в который в разных местах вкраплены белки (рис. 2.8). Такая модель учитывает, что не все участки белковой молекулы гидрофильны, а липиды не полностью гидрофобны. Согласно этой модели, заряженные (полярные) группы белковых и липидных молекул находятся на наружной поверхности мембраны, в контакте с клеточной водой, а незаряженные (неполярные) группы образуют внутреннюю гидрофобную часть мембраны. Предполагается также, что одни белки непрочно прикреплены к наружной поверхности мембраны, тогда как другие (так называемые интегральные белки) пронизывают всю толщу мембраны. К такому заключению приводят биохимические эксперименты они показывают, что часть белков легко отделяется от мембран, а отделение других оказывается возможным лишь после полного распада мембранной структуры. [c.31] Мейоз отличается от митоза тем, что уже удвоившиеся гомологичные хромосомы сближаются и располагаются рядом, тесно примыкая друг к другу по всей своей длине (синапсис). В этот период четыре прижатые одна к другой хроматиды могут перепутываться и обмениваться отдельными участками (кроссинговер) в любой данной точке претерпевать кроссинго-вер могут только две хроматиды. Пары хромосом выстраиваются в экваториальной пластинке, гомологичные хромосомы, подобно сестринским хроматидам при митозе, расходятся к противоположным полюсам и в конечном итоге оказываются в двух разных клетках. В каждой из этих дочерних клеток происходит затем второе деление мейоза (по сути, митоз в клетке с гаплоидным числом хромосом), при котором к противоположным полюсам расходятся сестринские хроматиды. В результате двух мейотических делений образуются четыре клетки, каждая с уменьшенным вдвое гаплоидным) числом хромосом, а возможно (благодаря кроссинговеру), и с какими-то новыми, отличными от родительских типами хромосом (см. рис. 2.9). [c.34] Молекулы ДНК в хромосомах представляют собой линейные полимеры, построенные из четырех типов нуклеотидов. Порядок расположения нуклеотидов в цепи ДНК определяет генетическую информацию, которую несет эта цепь. Наследственность у растения зависит, таким образом, по существу от расположения нуклеотидов в молекулах ДНК, находящихся в хромосомах ядра и в некоторых других клеточных органеллах, а именно в хлоропластах и митохондриях. Одну из самых увлекательных глав современной биохимии составляет история открытия механизма, посредством которого информация, заключенная в молекулах ДНК, транскрибируется с образованием родственного ДНК соединения —РНК рибонуклеиновой кислоты), а затем информация РНК в свою очередь транслируется и таким путем определяет природу вновь синтезируемых белков. Поскольку этот процесс имеет решающее значение для клеточной структуры и функции, мы здесь опишем его довольно подробно, хотя многое в этой области стало уже общеизвестным даже среди неспециалистов. [c.36] Информация, заключенная в клеточной ДНК, выполняет в клетке две важные функции. Во-первых, она обеспечивает непрерывность ДНК от клетки в клетке, поскольку ДНК играет роль матрицы также и при своем собственном воспроизведении. Во-вторых, эта информация используется для синтеза специфичных клеточных белков при участии промежуточных продуктов— разных типов рибонуклеиновых кислот (РНК). РНК отличается от ДНК тем, что входящий в ее состав сахар (рибоза) содержит на один атом кислорода больше, чем дезоксирибоза ДНК. Однако это на первый взгляд незначительное различие приводит к весьма существенным различиям в конфигурации и геометрии молекул этих двух нуклеиновых кислот. [c.37] Внизу — электронная микрофотография, на которой видны рибосомы (Р), прикрепленные к мембранам эндоплазматического ретикулума (ЭР) в клетке семядоли Phaseolus vulgaris. Синтезируемый белок поступает в таких случаях непосредственно в просвет эндоплазматического ретикулума. Х53 ООО. [c.39] В составе двойной спирали две цепи молекулы ДНК тесно закручены одна вокруг другой и потому неспособны участвовать в синтезе, но если спираль раскручивается, то способность к синтезу реализуется, причем проявляться она может по-раз-ному. В присутствии фермента ДНК-полимеразы и смеси четырех дезоксирибонуклеотидов (в форме, богатой энергией, а именно в форме соответствующих трифосфатов) синтезируется новая цепь ДНК, комплементарная существующей. На другом этапе клеточного цикла в присутствии PH К-полимеразы и смеси четырех рибонуклеотидов (также в форме трифосфатов) на той же ДНК-матрнце вместо ДНК синтезируется РНК. Единственное различие в кодировании оснований заключается в том, что при синтезе РНК в строящуюся цепь вместо тимина, присутствующего в ДНК. включается урацил (1)). Таким образом, водородные связи А—Т, характерные для ДНК, заменяются в РНК связями А—и связи О—С присутствуют в молекулах обеих этих нуклеиновых кислот (рис. 2.11). [c.40] Специфические свойства каждой из 20 аминокислот, входящих в состав белков, определяются ее боковой цепью (К). Молекула пролина замкнута в кольпо вследствие того, что заместителем в аминогруппе служит собственная боковая цепь аминокислоты. [c.43] И биохимия клетки приобретает аномальный или даже патологический характер. В состав некоторых ферментов входят, помимо белка, углеводы, липиды или какие-нибудь иные компоненты. В таких случаях говорят о гликопротеидах, липопротеи-дах и т. п. [c.45] клеточные ферменты, локализующиеся в различных клеточных органеллах или в цитоплазме, непосредственно управляют деятельностью всего биохимического аппарага клетки. [c.47] Все клетки таковы, каковы они есть, благодаря своему химизму химизм клеток определяется ферментами природа ферментов определяется цитоплазматической РНК специфичность же этой РНК в свою очередь определяется ДНК, содержащейся в ядре и в некоторых других клеточных органеллах. [c.48] Вернуться к основной статье