Построение новой клеточной оболочки

Необходимо различать пролиферацию цитоплазматической мембраны и клеточной стенки (т. е. динамику накопления в них нового материала на протяжении клеточного цикла) и сегрегацию поверхностных структур (т. е. способ включения нового материала в предсуществующие структуры, а именно, локализацию соответствующих центров, или сайтов включения новых фрагментов).

При изучении пролиферации используют, как правило, синхронные культуры микроорганизмов и изучают включение меченных радиоизотопами соединений (для мембранных белков — аминокислот, для мембранных липидов — глицерина, для мукопептида клеточной стенки — N-ацетилглюкозамина, диаминопимелино-вой кислоты или лизина ит.д.) путем равновесного (в течение длительного срока) или импульсного (кратковременного) введения этих соединений.

Таким путем установлено, что включение белков в цитоплазматическую мембрану Escherichia coli и Bacillus subtilis следует сложной кинетике, свидетельствующей о запасании предобразован-ных белков в цитоплазме, в период подготовки клеточного деления и быстрой их мобилизации — в процессе построения клеточной перегородки. В период деления возрастает активность некоторых литических ферментов (в частности, муреингидролаз), участвующих в образовании «брешей» в предсуществующем каркасе клеточной стенки, необходимых для включения новых ее фрагментов. Таким образом, регуляция активности этих ферментов осуществляется путем временного перевода их в скрытое (латентное) состояние с последующей мобилизацией в необходимый момент. Точных данных о механизмах такой регуляции нет, но можно полагать, здесь имеет место взаимодействие ферментов с мембранами (см. соответствующий раздел в гл. 13).

При изучении сегрегации поверхностных слоев также используют введение в эти структуры меченых предшественников с прослеживанием их судьбы через несколько генераций после переноса клеток на среду, не содержащую метки (так называемые эксперименты pulse-chase). Наблюдения обычно осуществляют методом электронно-микроскопической радиоавтографии, где в качестве метки используется тритий (Н3), который в силу небольшой энергии р-частиц дает на радиоавтографах короткие треки, удобные для определения мест локализации метки.

Другой подход — наблюдение за образованием и распределением маркеров структурных компонентов оболочки в течение нескольких генераций после их индукции. В этом случае удобно использовать специфические маркеры клеточной стенки (рецепторы фагов, колицинов, а также «матриксные» белки) или цитоплазматической мембраны (интегральные мембранные ферменты), или, наконец, такие общие маркеры, как жгутики.

Можно представить себе три основных способа локализации сайтов включения предшественников: консервативный (рис. 43а), полуконсервативный (рис. 436) и дисперсивный (рис. 43в). В первом случае после второй генерации лишь четверть клеток содержит маркеры, во втором случае — половина клеток, а в третьем — все клетки.

Вопрос о механизме сегрегации поверхностных слоев можно считать более или менее однозначно решенным лишь для кокковидных форм бактерий в случае, если они характеризуются мономорфным клеточным циклом и делятся в одной плоскости (например, стрептококки). Для этих форм разные экспериментальные подходы дают сходную картину, указывающую на полуконсервативный способ сегрегации. Для палочковидных форм бактерий сведения о способе сегрегации противоречивы.

Однозначное установление локализации мест включения мембранных компонентов затрудняется их значительной латеральной

Новый материал

---------------------------->

  • ****** *******
  • *************
  • *************
  • **************

—>

  • **************
  • ***** **** ****

—>

Новый материал

Пернах генерация

Вторнч генерация

а)

Пи.....й материал Первая генерации Вторая rciiepaitna

Пошли материал

ффффф"ффч|г'ф

**************

Почин мл it риал

в)

Рис. 43. Три основных способа сегрегации компонентов оболочки:

  • а) консервативный; б) полуконсервативный; в) дисперсивный; звездочками показаны маркеры
  • (в плоскости мембраны) подвижностью (за счет диффузии), составляющей, например, для липополисахарида наружной мембраны Escherichia coli около 1 мкм за 25 с. Кроме того, способ сегрегации может определяться скоростью роста микроорганизма: у медленно растущих клеток Escherichia coli он близок к биполярному, а у быстро растущих становится дисперсивным.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >