Фракционирование клеток и клеточного содержимого

Подобно тому как ткань можно разделить на составляющие клетки различных типов, клетки можно разделить на ее функциональные органеллы и макромолекулы. При осторожном применении методов разрушения некоторые органеллы сохраняются в интактном состоянии (ядра, минтохондрии, апарат Гольджи, лизосомы и тд). Суспензия клеток превращается в растворимый экстракт, содержащий довольно грубую суспензию связанных с мембраною частиц, обладающих характерными размерами, зарядом и плотностью.

После начала использования центрифуги, разделение различных компонентов стало реальным. Такая обработка делит клеточные компоненты по их размеру: более крупные частицы при центрифугировании движутся быстрее. Крупные компоненты экстракта, в том числе ядра или неразрушенные клетки, быстро оседают при относительно низких скоростях и образуют осадок на дне центрифужной пробирки.

Ультрацентрифуга разделяет клеточные компоненты не только по массе, но и по плавучей плотности. Компоненты клеток опускаются до тех пор, пока не достигнут участка, плотность раствора в котором равна собственной плотности компонентов. Дальше они "застревают" на этом уровне. В центрифужной пробирке возникает набор различных полос. Фракционированные клеточные экстракты, называемые также бесклеточными системами, широко используются для изучения внутриклеточных процессов. Только работая с бесклеточными экстрактами можно установить молекулярный механизм биологических процессов. Использование бесклеточных систем внесло первый успех при изучении механизмов биосинтеза белка.

Метод дифференциального центрифигурирования.

Для того чтобы изучить состав и функции тех или иных клеток, применяют метод дифференциального центрифугирования. Он основан на том, что различные клеточные органеллы и включения имеют различную плотность. При очень быстром вращении в специальном приборе - ультрацентрифуге - органеллы тонко измельченных клеток выпадают в осадок из раствора, располагаясь слоями в соответствии со своей плотностью: более плотные компоненты осаждаются при более низких скоростях центрифугирования, а менее плотные - при более высоких скоростях. Эти слои разделяют и изучают отдельно.

Константа седиментации.

Константа седиментации – скорость осаждения при ультрацентрифугировании. Частное от скорости частиц (V) в гравитационном поле на центробежное ускорение. Обычно

выражают в единицах Сведберга (S). Одна S равна скорости седиментации частиц в воде при 20°С под воздействием единицы центробежной силы.

Рибосомы прокариот – 70S.

Рибосомы эукариот – 80S.

Структурная организация клетки.

Содержимое прокариотической клетки одето плазматической мембраной, играющей роль активного барьера между цитоплазмой клетки и внешней средой. Обычно снаружи от плазматической мембраны расположена клеточная стенка, или оболочка, - продукт клеточной активности. У прокариотических клеток нет морфологически выраженного ядра, но присутствует в виде так называемого нуклеоида зона, заполненная ДНК. В основном веществе цитоплазмы прокариотических клеток располагаются многочисленные рибосомы, цитоплазматические же мембраны обычно выражены не так сильно, как у эукариотических клеток, хотя некоторые виды бактерий богаты внутриклеточными мембранными системами. Обычно все внутриклеточные мембранные системы прокариот развиваются за счет плазматической мембраны.Но не только присутствие морфологически выраженного ядра является отличительным признаком эукариотических клеток. У эукариотических клеток кроме ядра в цитоплазме существует целый набор специальных структур — органелл, выполняющих отдельные специфические функции. К ним относят мембранные структуры: систему эндоплазматической сети, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, пластиды. Для эукариотических клеток характерно наличие немембранных структур, таких, как микротрубочки, микрофиламенты, центриоли и др. Эукариотические клетки обычно намного крупнее прокариотических. Несмотря на четкие морфологические отличия, и прокариотические и эукариотические клетки имеют много общего, что и позволяет отнести их к одной клеточной системе организации живого. И те и другие одеты плазматической мембраной, обладающей сходной функцией активного переноса веществ из клетки и внутрь ее; синтез белка у них происходит на рибосомах; сходны и другие процессы.

Цитоплазма.

Цитопла́зма — внутренняя среда живой или умершей клетки, кроме ядра, ограниченная плазматической мембраной. Включает в себя гиалоплазму — основное прозрачное вещество цитоплазмы, находящиеся в ней обязательные клеточные компоненты — органеллы, а также различные непостоянные структуры — включения.

В состав цитоплазмы входят все виды органических и неорганических веществ. В ней присутствуют также нерастворимые отходы обменных процессов и запасные питательные вещества. Основное вещество цитоплазмы — вода.

Цитоплазма постоянно движется, перетекает внутри живой клетки, перемещая вместе с собой различные вещества, включения и органоиды. Это движение называется циклозом. В ней протекают все процессы обмена веществ.

Цитоплазма способна к росту и воспроизведению и при частичном удалении может восстановиться. Однако нормально функционирует цитоплазма только в присутствии ядра. Без него долго существовать цитоплазма не может, так же как и ядро без цитоплазмы.Важнейшая роль цитоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур и обеспечении их химического взаимодействия.