Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рисунок 6. «Схематическое изображение аксонемы жгутика». Показана взаимосвязь между элементами структуры на разных уровнях: а — на конце жгутика, б — в средней части и в — на уровне базального тела.

Рисунок 7. «Схематическое изображение расположения тубулиновых субъединиц в микротрубочке»: а — поперечный срез; б — вид сбоку.

Специализированная структура — базальное тело, — из которой исходит жгутик, находится в цитоплазме клетки у основания жгутика. Она может быть различна в клетках разных типов, однако при этом основные, общие черты сохраняются. В базальном теле ресничек Tetrahymena piriformis наряду с микротрубочками А и В имеются еще микротрубочки С (они образованы десятью протофибриллами), так что по периферии реснички располагаются не дублеты, а триплеты микротрубочек, Эти триплеты связаны между собой боковыми выступами (поперечными мостиками) и прикреплены к центральному кольцу радиальными спицами (рис. 6). Базальное тело реснички или жгутика по своей структуре, похоже на центриоль животных клеток. И базальное тело, и центриоль действуют как организаторы ассоциации микротрубочек; в первом случае/образуется ресничка или жгутик, во втором — мнтотическое веретено.

Еще одна интересная часть жгутика — это так называемый воротничок, кольцевой валик, окружающий основание жгутика там, где он выходит из клетки. В электронный микроскоп па поперечных срезах воротничка в этой области видны волокнистые соединения между периферическими дублетами жгутика и внутренними слоями клеточной мембраны. Они жестко закрепляют микротрубочки в клеточной мембране и участвуют в движении жгутика.

Подвижность ресничек и жгутиков обусловлена свойствами именно аксонемы, но не других компонентов этих органелл (т. е. клеточной мембраны, цитоплазмы и др.).

4.1.2 Самосборка микротрубочек и ее регуляция

В любой живой клетке происходит агрегация тубулина с образованием микротрубочек и распад этих структур. Вопрос о том, как регулируются процессы сборки и деструкции микротрубочек имеет первостепенное значение для понимания многих проявлений жизнедеятельности клетки.

Изучение in vitro полимеризации тубулина, выделенного из нервных клеток, оказалось ценным источником информации для понимания механизма сборки микротрубочек in vivo и путей управления этим процессом. Если нейротубулин находится в растворе в виде димеров в присутствии связанных с ним белков, то в определенных условиях легко идет процесс самосборки. Полимеризация происходит в условиях умеренной ионной силы, при слабо кислом рН (около 6,6—0,7), в присутствии нуклеотидов (GTP) и ионов, магния. Направление реакции зависит также, от температуры: in vitro при физиологических температурах идет полимеризация тубулина с образованием микротрубочек, а снижение температуры до 0°С вызывает их быструю деполимеризацию (рис. 8).

Рисунок 8. «Реакция полимеризации димеров тубулина с образованием микротрубочек. Указано влияние двухвалентных ионов и температуры».

4.2 Микрофиламенты

Микрофиламенты эукариотических клеток представляют собой длинные нитевидные структуры толщиной 5-7 нм, находящиеся в цитоплазме. Они состоят главным образом из актина (хотя можно обнаружить и другие белки), в связи, с чем их часто называют актиновыми филаментами (или нитями). Они иногда образуют группы или пучки, а в некоторых высоко специализированных клетках, например в мышечных волокнах, упорядоченные и стабильные структуры. Чаще, однако из микрофиламентов формируются нестабильные пучки или тонкие сетчатые структуры, их форма и локализация в клетке изменяются в зависимости от фазы жизненного цикла клетки, ее движения и т. п. Это означает, что, подобно цитоплазматическим микротрубочкам, микрофиламенты немышечных клеток представляют собой изменяемые структуры, способные к самосборке или деполимеризации на составляющие их молекулы в зависимости от нужд клетки.

Морфологию микрофиламентов и их поведение в процессе клеточного движения и цикла развития клетки много изучали на культуре животных клеток с помощью флуоресцирующих антител против актина, а также против других белков (миозин, тропомиозин и а-актинин), которые часто обнаруживаются в микрофиламентах. Когда клетки находятся в состоянии покоя и прикреплены к стенкам сосуда, в котором живут, в них можно наблюдать длинные пучки микрофиламентов, тянущиеся сквозь всю клетку, по-видимому, непосредственно под клеточной мембраной. В «возбужденные» выступы клетки с нестабильными, как бы волнующимися краями они обычно не заходят. Пучки микрофиламентов называются стрессовыми, типичны для нормальных клеток и отсутствуют в клетках, трансформированных онкогенными вирусами. Когда клетки движутся, в дополнение к стрессовым волокнам появляются топкие пучки актиновых нитей, рассеянные в цитоплазме; они особенно заметны в направленных вперед выступах клеток.

Рисунок 9. «Сеть микротрубочек, окрашенная мечеными антителами к тубулину в клетке культуры ткани в G_j-периоде». В клеточном центре желтым окрашена центриоль, связанная с антителами к γ-тубулину, Я – ядро.

4.2.1 Свойства актинов немышечных клеток

Актин широко распространен во всех эукариотических клетках. Его можно обнаружить как в растворимой мономерной форме, так и в полимерной — в виде филаментов. В некоторых активно передвигающихся клетках (амебы, макрофаги, тромбоциты) актин преобладает среди белков клеточного экстракта: его содержание может достигать 20—30% от общего белка, В менее подвижных клетках содержание актина заметно меньше—1—2% от общего белка. Однако если вспомнить, что в эукариотической клетке одновременно присутствуют многие, тысячи различных белков, то такое небольшое количество весьма существенно.

Благодаря относительно высокому его содержанию актин удается выделить из клеточных систем. Более акриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия. Выявились три основных полипептида, один из которых соответствует актину. Два других белка (мол. массы 230 000 и 250000), по-видимому, ответственны за I поддержание актина в неполимеризованном состоянии. Обработка протеолитическим ферментом (трипсином) позволяет отделить мономерный актин от высокомолекулярных белков. Акросомальную реакцию у сперматозоидов Thyone можно вызвать различными актива- I торами; повышение, внутреннего рН освобождает актин от связанных с ним белков, делая тем самым возможной полимеризацию. Процесс полимеризации инициирует 1 специфическая структура, которую можно увидеть на дне акросомальной чаши и которая называется актомером. Она представляет собой пучок из примерно 25 коротких микрофиламентов, заключенный в плотное аморфное вещество. В момент активации актомер начинает действовать как ядро полимеризации, из которого вырастают микрофиламенты.

Па основании этих и других данных высказано предположение, что полимеризацией и ростом микрофиламентов управляют какие-то организующие центры, подобно тому, как центр, управляющий жгутиковым синтезом, регулирует сборку микротрубочек.

Специфические точки роста актиновых филаментов обнаружены в семенных клетках Mitylus и Limulus, a также при формировании кишечных ворсинок; вполне возможно, что они есть и во многих других объектах. Действительно, в немышечных клетках часто видно, что микрофиламенты прикреплены к определенным точкам клеточной мембраны, однако пока неясно, управляют ли эти точки сборкой микрофиламентов или же прикрепление к ним происходит уже после.

Рисунок 10. «Пучки актиновых микрофиламентов в клетках культуры ткани, окрашенных флуоресцирующими антителами Ядра – фиолетовые».

4.3 Микротрубочки, микрофиламенты и клеточные мембраны

Есть основания считать цитоплазматические микротрубочки и микрофиламенты тесно взаимосвязанными структурами одной и той же системы. Они играют сходную роль в генерации движения, встречаются в одних и тех же клетках в роли опорных структур, ведут себя сходным образом в зависимости от фазы клеточного цикла и образуют морфологически похожие структуры. К сожалению, приходится отметить, что, несмотря на приведенные выше соображения, у нас нет прямых доказательств взаимосвязи между микротрубочками и микрофиламентами. Многие данные, полученные различными методами, косвенно, но с большой вероятностью указывают на то, что между этими двумя системами есть связь, так что почти все признают, что такая связь на самом деле существует.

Например, с морфологической точки зрения исследовали распределение в клетке микротрубочек и микрофиламентов, особенно в процессе митоза. Фудживара и Поллард с помощью антител к тубулину, меченных флуоресцеином, и антител к миозину, меченных родамином, сравнили распределение микротрубочек и микрофиламентов в одной и той же клетке. В полностью распластанных клетках они не обнаружили морфологических связей между этими двумя типами волокон. Однако в митотическом веретене обусловленная миозином флуоресценция так сочеталась с флуоресценцией микротрубочек, что это указывало на тесную взаимосвязь между микрофиламентами и микротрубочками.

Более косвенные данные получены в опытах с ингибиторами микротубулярных структур (колхицин или его производное колцемид) и ингибиторами микрофиламентов (цитохалазин В). В качестве примера такого подхода мы рассмотрим влияние ингибиторов микротрубочек и микрофиламентов на явление образования «шапки» (capping), наблюдаемое в клетках млекопитающих. Реакция образования «шапки» возникает после обработки клетки бивалентными антителами или другими лигандами, способными взаимодействовать с белками на клеточной мембране. Она заключается в том, что связываемые молекулы лиганда скапливаются на ограниченном участке клеточной поверхности, образуя как бы шапку. Образование такой шапки угнетается цитохалазином-В, откуда следует, что микрофиламенты играют активную роль в перемещении молекул в мембране клетки. Во многих системах угнетение образования шапки удается снять колхицином или другими веществами, вызывающими деполимеризацию микротрубочек. Если разрушить и микротрубочки, и микрофиламенты комбинированным действием колхицина и цитохалазина-В, образовавшаяся шапка, которая обычно довольно стабильна, распадается, так что молекулы, из которых она состояла, распределяются по всей поверхности клетки. Эти результаты указывают на то, что и микротрубочки, и микрофиламенты участвуют в регуляции перемещения молекул в клеточной мембране: микрофиламенты проявляют сократительную активность, а микротрубочки служат для них опорой. Можно также предполагать, что для латерального перемещения белков в липидном бислое мембраны необходимо прямое взаимодействие между микрофиламентами и мембранными белками.

Есть, однако, и более прямые данные о том, что микрофиламенты соединены с поверхностными белками, т. е. с клеточными мембранами. В разных лабораториях различными методами показано, что непосредственно под шапкой, образующейся на лимфоцитах (после обработки антителами) или на клетках гранулезы яичников (после обработки конканавалином А), собирается много микрофиламентов. Там же накапливаются миозин и тубулин. В более поздней работе применили метод осаждения актина из лизатов клеток мышечным миозином, после чего идентифицировали вещество, преципитирующее вместе с актином; показано, что актин осаждается вместе с молекулами, обычно находящимися на внешней поверхности клеточных мембран, такими, как антигены Н-2 и иммуноглобулины. Количество иммуноглобулинов, связанных с актином, больше в клетках с «шапками», чем в клетках с неизмененным распределением антигенов по поверхности. Исходя из полученных результатов, можно предположить, что агрегация поверхностных белков в «шапку» вызывается возникновением новых связей с актином. Это может служить дополнительным свидетельством в пользу того представления, что микрофиламенты контролируют, по крайней мере, некоторые типы перемещения компонентов мембраны.

Характеристики

Список файлов курсовой работы