Инновационный сетевой проект
Перейти на Учительский сайт Радиной М.В.
МО учителей химии и биологии (перейти на сайт)
Темы на форуме Автор Дата

Диффузия молекул в бактериальных клеткахБиология / Новости с мира биологии

Броуновское движение молекул в растворе. Благодаря постоянным столкновениям движущихся случайным образом молекул они диффундируют из одной части клетки в другую за доли секунды

Биологи из Принстонского университета, проследив за перемещением отдельных молекул мРНК внутри живой бактерии, выяснили, что процесс их диффузии вовсе не похож на обычное броуновское движение.

Известно, что все биологические молекулы в клетке – нуклеиновые кислоты, белки и т.д. – cинтезируются в строго определенных местах и затем перемещаются к «месту назначения», туда, где они должны выполнить свою специфическую функцию.

В высокоорганизованных клетках эукариот имеются разнообразные структуры, оптимизирующие этот процесс перемещения, — внутриклеточные мембраны и цитоскелет, служащий не только механической опорой клетке, но и направляющий внутриклеточные «транспортные потоки». В клетках прокариот ничего подобного нет, поэтому до сих пор считалось, что в них перенос макромолекул происходит за счет самой обыкновенной диффузии, когда молекулы, синтезированные в каком-либо месте клетки, «разбредаются» из него со скоростью, пропорциональной квадратному корню из времени. Однако в сильно неоднородных средах процесс диффузии может значительно замедляться.

Чтобы проверить, подтверждается ли обычный закон диффузии при движении макромолекул в клеточной цитоплазме, сотрудники биологического факультета Принстонского университета Идо Голдинг (Ido Golding) и Эдвард Кокс (Edward Cox) разработали оригинальную методику слежения за отдельными молекулами мРНК в бактерии Escherichia coli. Одновременно с транскрипцией мРНК они с помощью специальных добавок включали синтез специфического флуоресцирующего белка, который связывался с молекулами мРНК по мере их синтеза. При малых скоростях транскрипции им удавалось получить буквально одну-единственную мРНК и «посадить» на нее несколько флуоресцентных белков. В результате этого мРНК становилась менее активной, а значит, более долгоживущей, и путешествовала по клетке по крайней мере в течение часа. Белок же, ярко светившийся при облучении ультрафиолетом, позволял следить за перемещениями отдельных молекул в обычный микроскоп.

Результаты наблюдений доказали, что диффузия мРНК в бактериальной цитоплазме происходит медленнее, чем обычная, – средняя скорость удаления молекул от точки рождения зависела от времени, как корень кубический и сохранялась на протяжении всего времени наблюдения над молекулой: от одной секунды до получаса.

Авторы повторили опыты с колониями бактерий, выращенных под воздействием антибиотиков, а также с бактериями-мутантами с нарушенным синтезом зачатков цитоскелета. Во всех экспериментах молекулы разбредались по цитоплазме всё по тому же закону: t0,35.

Каковы причины такого поведения молекул, пока доподлинно не известно. Из экспериментов, однако, непосредственно следует, что элементы цитоскелета у бактерий играют незначительную роль в диффузии. По-видимому, всё дело в чересчур концентрированном составе цитоплазмы. Например, один из возможных механизмов замедленной диффузии таков: в процессе диффузии молекулы постоянно натыкаются на менее подвижные препятствия, которые их ненадолго привязывают к себе и затем вновь выпускают. Чтобы выяснить, так это или нет, потребуются дополнительные эксперименты.

Интерес к точному закону диффузии молекул в клетке далеко не праздный. Более медленная диффузия означает, что молекулам требуется существенно больше времени, чем считалось ранее, чтобы достичь цели. Но, достигнув ее, молекулы, в силу того же самого закона, будут дольше находиться рядом с целью, а значит, имеют бoльшую вероятность выполнить «свое предназначение». Обе эти особенности важны для правильного понимания физиологии бактерий.




Своё Спасибо, еще не выражали..

Автор новостиFnX Теги новости
Новость опубликована 31-03-2010, 22:18, её прочитали 8 890 раз.
Версия для печати
Похожие публикации:
Написать комментарий
Ваше Имя:
Введите Ваше реальное имя, или ник.
Ваш E-Mail:
Внимание! Вводите реально действующий адрес email.
Текст комментария:
Внимание! Текст комментария не должен нарушать правила сайта
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Код безопасности:
Введите код с картинки
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив