Каппуччинелли - Подвижность живых клеток - 1982

Моб! Ыу оФ Бч~пя СеИз Р, Саррисс~пей е«офл«««г о~ м««гоь«»голл, 1«и«««еи я лг««п«ыоьвь в«е««««г ««/л«««в«««««. ое« ° ««лего «. а Ввожу КЛЕТО Перевод г английского канд. биол. наук Н. А. Габеловой под редакцией д-ра биол. наук Б. Ф, Поглаюва П. НАППУЧЧИНКПЛИ ПОДВИЖНОСТЬ ЖИВЬ Х К Спаргпап аль НаП ~ опаоп апа Ме«н уо««« «Мир» Москва 1982 УДК 3У6.30 ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА Канпуччннелли П. К20 Подвижность живых клеток: Пер.

с англ.— Мд Мнр, 1982.— 124 с., нл. В небольшой по объему, но очень содержзтельной моногрефии итальянского нсследовятеля излегвются основные данные о природе н мехеииэмвх движенья клеток. Автор рассматривает кек подвижность бектерий, твк и мехвнизмы движения эукериотнческих клеток: микро- трубочки и физиологическую роль тубулинов, мнкрофнлемеиты н ектомнозиновую систему, перемещение с помощью ресиичен и жгутиков, емебоидное движение.

Для цнтологов, биохимиков, биофнзиков, е также медиков, преподеввтелей и студентов биологических спецнельностей. Редакция литературы ло биологии 2001040000 21003 — 113 К „113 — 82, ч. 1 041(01) — 82 $ 1980 Р. СаррпссгпеРВ Перевод иа русский язык, «Мир», 1982 Исследование механизмов двигательных реакций у живых существ началось с изучения поперечнополосатых мышгц обладающих ярко выраженной способностью к сокращению. Именно из мышц были впервые выделены основные сократительные белки актин и миозин, регуляторные белки и т.

д. Особенно интенсивна эти исследования стали развиваться после того, как В. А. Энгельгардт и М. Н, Любимова открыли АТРазную активность миозина, в связи с чем прояснились энергетические механизмы движения Впоследствии оказалось, что актин и миозин присутствуют во всех живых клетках без исключения.

Сейчас считается установленным, что в основе механизма биологической подвижности в самом широком плане лежит одна и та же универсальная реаюгня взаимодействия между миозином, актином и АТР. Наряду с этим были обнаружены и другие двигательные системы: во-первых, систеыа тубулин — дииеии, свойственная немышечным клеткам, и, во-вторых, вращательный жгутиковый аппарат бактерий, который, как предполагают, не требует для своей работы АТР. Попытки как-то суммировать и обобщить накопленный в этой области материал делались и раньше. Но в настоящее время, когда исследования биологической подвижности развиваются особенно быстро, такая обобщающая работа представляется очень важной н актуальной.

В связи с этим предлагаемая книга П Каппуччинелли, несомненно, очень ценна для уяснения общих закономерностей подвижности живых клеток. Большой интерес представляют данные, касающиеся движения бактериальных жгутиков, особенно тот факт, что вращение жгутика осуществляется за счет трансмембраниого потенциала. Не менее важны структурные, биохимические и генетические исследования тубулнновой двигательной системы и данные о движении с участием актнновых микрофиламентов. Следует отметить, что книга написана просто, в легкой и доступной манере; привлечены наиболее показательные примеры, очень наглядны иллюстрации.

Монография воспринимается как единое целое, читается легко и с интересом. Такое изложение материала возможно толька при очень глубоком знании проблемы. Важно, что автор непосредственно участвовал в ее экспериментальной разработке; это придает книге особую ценность. Книга П. Каппуччинелли будет, без сомнения, интересной и полезной как для специалистов, работающих в данной области, так и для более широкого круга биологов.

Б, ф, Ууогяазов БЛАГОДАРНОСТЬ 1. ВВЕДЕНИЕ Я должен особенно поблагодарить мою жену Марию за замечательнме рисунки, друзей— Теда Вайнера и Сальвадора Рубино — за помощь в подготовке книги к печати и мою собаку Келли за то, что ова не'съела рукопись за то долгое время, пока мы над ней работали (смею надеяться — не из-за неудобоваримости ее содержания). С давних времен философы проницательно отмечали, что жизнь в ее разнообразных проявлениях представляет собой непрерывное движение. Все во Вселенной — от космических объектов до атомов — находится в состоянии движения в той или иной его форме.

Способность двигаться — одно из неотъемлемых свойств всего живого на Земле. В ХЧП в. во времена Антони вап Левенгука, который создал первый простой микроскоп, понятие подвижности было, в сущности, синонимом жизни. С помощью своего примитивного инструмента Левенгук наблюдал, как микроорганизмы (которые он называл <анималькули») активно плавают в капле воды, и на основании этого утверждал, что. «они, по-видимому, живые».

Теперь мы знаем, что движенце в такой форме нельзя считать необходимым критерием жизни, хотя для многих живых организмов это свойство первостепенной важности. Принимая во внимание общее значение подвижности в мире живого, основное внимание в данной кингс мы уделили рассмотрению подвижности на клеточном уровне.

Здесь оиа проявляется в различных формах: это и движение клетки как целого, т. е. ее перемещение в пространстве, и движение внутри клетки ее органелл и других компонентов. У прокариот подвижность проявляется главным образом в движении клетки как целого, так как внутриклеточный транспорт осуществляется у них гораздо проще, чем у эукариотических организмов. В клетках эукариот более сложная система внутриклеточных органелл, а также необходимость управлять мембранными процессами потребовали развития более 1. Введение сложной, со многими внутренними связями системы внутриклеточной подвижности.

В клетках высших организмов выработались также эффективные системы для передвижения клетки как целого. Способность к перемещению в пространстве необходима как отдельной клетке, для того чтобы реагировать на окружающую обстановку, так и клеткам многоклеточного организма для межклеточиых взаимодействий. Несмотря на различия между этими двумя типами подвижности, молекулярные механизмы, лежащие в их основе, в принципе одинаковы Одна из важнейших черт передвижения клеток — это направленность движения. Действительно, клетки способны ощущать изменения в окружающей среде и реагировать на них, меняя направление своего движения.

Такая способность активно реагировать на стимулы, поступающие из внешней среды, помогает клетке питаться, облегчает взаимодействие с другими клетками и дает ряд других преимугцеств. Хотя изучение клеточной подвижности относится к одной из старейших областей науки, понимание молекулярных механизмов движения пришло только в самое последнее время благодаря применению современных генетических и биохимических методов. Вместе с тем многое все еще остается спорным; в особенности это относится к механизмам регуляции подвижности.

Однако есть основания надеяться, что идущие сейчас интенсивные исследования позволят разрешить многие из этих проблем в течение ближайших лет. В следующей главе мы рассмотрим подвижность прокариот, в частности жгутиковых бактерий. Другие интересные аспекты подвижности у простейших, например скользящие движения миксобактерий или движения типа ввинчивания, свойственные лептоспнрам, обсуждаться не будут. Остальные главы посвящены системам подвижности у эукариот. Основное внимание мы уделим новейшим исследованиям на молекулярном уровне. Поскольку ни одну из тдм нельзя здесь рассмотреть исчерпывающе, в конце каждой главы дается список литературы, который поможет читателю получить более полные сведения по интересующим его вопросам, 1, Введение рекомендуемая литература Ворс! С.

(1932). Ап1опу чап 1еетчепйоей апд Ыз "1.!111е Ап1та!з", Сопя(аые, 1.опбоп. мерт!п(еб 1п рарегЬасй Ьу Вочег, Ыетч Уог1г (1960). Книга представляет собой собрание писем А. ваи Лененгука в Лондонское Королевское Общество, в которых он присущим ему очаровательным слогом описывает наблюдения, сделанные им с помощью своего микроскопа. Интересные обзоры, касающиеся различных типов движения клеток и возможных способов его осуществления, можно найти в следующих сборниках: Азрес1з о1 Сей Мо11нйу (1968). 8утр.

8ос. Ехр. Вю1., ХХИ, СагоЬгшКе 1)п!чегз11у Ргезз, Сащьг(ба. Мо(есп!ез апб се1! точетеп! (1975) (еб. Б. !попе апб и. Р. 8(ерйепз), Павел Ргезз, Ыетч Уогм 2. ПОДВИЖНОСТЬ ПРОКАРИОТИЧЕСКИХ ОРГАНИЗМОВ Ученых всегда восхищала подвижность простых организмов, таких, как бактерии. Действительно, бактерии весьма привлекательный объект для изучения подвижности и связанных с ней проблем: их клеточная организация относительно проста (по сравнению с клетками эукариот), биохимические процессы хорошо изучены; кроме того, они быстро н в больших количествах размножаются, так что представляют собой идеальную систему для изучения биологических проблем с помощью генетических методов. Объединение биохимических и генетических подходов оказалось весьма плодотворным для изучения подвижности на молекулярном уровне, а также структур, ее осуществляющих, и уже получены многообещающие результаты.

У бактерий нет того разнообразия различных типов подвижности, котород характерно для клеток эукариот. Бактерии движутся всегда с помощью особой структуры — так называемого жгутика, который может вращаться подобно пропеллеру, тем самым обеспечивая продвижение клетки, У большинства бактерий жгутик прикреплен к клетке только одним концом, а вся остальная часть его свободна. Однако у цекоторых бактерий (например, у спирохет) жгутик прикреплен к телу клетки по всей его длине с помощью наружной мембраны.

В обоих случаях подвижность клетки обусловлена вращательными движениями жгутика. Бактерии способны управлять движениями жгутиков. Они могут ощущать и как-то учитывать концентрации веществ, с которыми они вступают в контакт, и соот- 2. Подвижность нрокариотических организмов ветственно на них реагировать. Эту способность учитывать информацию можно рассматривать как примитивный вариант системы памяти. Хотя движение клетки не относится к насущно необходимым условиям ее существования (не двигающиеся штаммы способны к росту и размножению), подвижность широко распространена у бактерий, особенно у свободно живущих форм.

В некоторых условиях свойство подвижности может давать определенные преимущества бактериям, позволяя им, например, уходить из среды, содержащей токсические вещества, или, наоборот, двигаться по направлению к источнику пищи. Ниже мы рассмотрим свойства жгутиков бактерий с морфологической н биохимической точек зрения. Мы обсудим также вопрос о генетической регуляции сборки жгутика, а также о'том, как функционирует система хемотаксиса и как она определяет движение бактерии. 2.1.