Выделение клеточных органелл:
Разработан ряд методик для исследования изолированных отделов клетки. Для того чтобы выделить клеточные органеллы, исследуемый образец измельчают и затем гомогенизируют в забуференной среде с использованием гомогенизатора Поттера-Элведжема (тефлоновый пестик, вращающийся в стеклянном цилиндре). Это сравнительно мягкий метод, который особенно предпочтителен для выделения лабильных молекул и ультраструктур. Другие методики разрушения клеток включают ферментативный лизис, разрушающий клеточные стенки, или механическое разрушение замороженных тканей (размолом или с помощью вращающихся ножей; под большим давлением; осмотическим шоком; многократным чередованием замораживания и оттаивания).
Для выделения интактных органелл важно, чтобы среда, в которой проводится гомогенизация, была изотонической, т.е. осмотическое давление буфера должно соответствовать давлению внутри клетки. Если раствор гипотоничен, органеллы будут «впитывать» дополнительную воду и лопнут, а в гипертонических растворах они, напротив, сморщиваются.
Вслед за гомогенизацией следует фильтрование через марлю для удаления интактных клеток и соединительных тканей. Собственно фракционирование клеточных органелл проводится с помощью дифференциального центрифугирования, т.е. центрифугирования при различных скоростях вращения ротора. При этом ступенчатое увеличение центробежной силы приводит к последовательному осаждению различных органелл, т.е. их разделению в соответствии с плотностью и размером.
Ядро седиментирует уже при ускорении, достигаемом о помощью настольных центрифуг. Декантирование супернатанта и тщательное повторное ресуспендирование осадка дает фракцию, обогащенную клеточными ядрами. Однако эта фракция все еще содержит другие клеточные компоненты в качестве примесей, например фрагменты цитоскелета.
Частицы меньших размеров и менее плотные, чем ядро, получают при воздействии на супернатант постепенно увеличивающегося ускорения. Эта операция проводится на более мощных центрифугах, таких, как высокоскоростные центрифуги с охлаждением и ультрацентрифуги. Порядок освещения фракций следующий: митохондрии, затем мембранные пузырьки (везикулы) и рибосомы. Супернатант последнего центрифугирования представляет собой «цитозоль», т.е. растворимые компоненты клетки, перешедшие при гомогенизации ткани в буферный раствор.
Выделение клеточных органелл обычно проводят при низких температурах (0-5°С) для того, чтобы уменьшить степень деградации материала за счет реакций, катализируемых ферментами; последние высвобождаются в процессе разрушения ткани. Добавление тиолов и хелатирующих агентов необходимо для защиты функциональных SH-групп от окисления.
Молекулы-маркеры:
В процессе фракционирования важно контролировать чистоту фракций. Присутствие в определенной фракции той или иной органеллы и наличие других компонентов определяют с помощью молекул-маркеров. Обычно это органеллоспецифичные ферменты (ферменты-маркеры). Распределение ферментов-маркеров в клетке отражает локализацию в ней соответствующих каталитических реакций. Более детально эти вопросы обсуждаются в разделах, посвященных отдельным органеллам.
Клеточная инженерия
Большой вклад в биологию клетки вносят методы клеточной инженерии. Было найдено, что различные живые клетки могут сливаться друг с другом, если специальными способами обработать их плазматические мембраны. Так можно слить эритроцит курицы и лимфоцит человека. При этом получается двуядерная клетка, гетерокарион, в котором происходит активация ядра куриного эритроцита. Если гетерокарион образуется из близкородственных клеток (например, мыши и хомячки), то при вступлении их в митоз хромосомы могут объединиться в одну метафазную пластинку. После разделения такой клетки получится истинно гибридная клетка. Другие приемы позволяют конструировать клетки из разных по происхождению ядер и цитоплазмы. Так, разрушив актиновый компонент цитоскелета и подвергнув клетки центрифугированию можно клетку разделить на две части: ядро с узким ободком цитоплазмы – кариопласт и на оставшуюся часть цитоплазмы – цитопласт. Затем используя разные кариопласты и цитопласты, можно создавать разные комбинации реконструированных клеток.
Заключение
В настоящее время метод ультрацентрифугирования является наиболее точным и теоретически обоснованным, однако сложен в аппаратурном оформлении. В ультрацентрифуге при больших частотах вращения создается сильное центробежное поле, под воздействием которого происходит седиментация (осаждение) макромолекул в растворе. Метод дает возможность определять молекулярные массы в очень широком интервале от 50 до 50-10.
Список литературы
1. https://yanko.lib.ru/books/biolog/nagl_biochem/200.htm
2. https://yanko.lib.ru/books/biolog/nagl_biochem/202.htm
3. https://www.laboratorii.com/stati/vidy-laboratornykh-tsentrifug.html
4. https://mylektsii.ru/12-96954.html
5. https://studfiles.net/preview/1823367/page:13/