1945 год: прорыв Часть 2

Вторым методом, радикально изменившим .химическое исследование живых клеток, явился метод изотопного мечейия. Изотопы — это разновидности одного и того же химического элемента, отличающиеся по атомной массе. Некоторые изотопы существуют в природе, а многие могут быть получены искусственным путем в процессе ядерных реакций. Так, помимо атома водорода ‘Н с атомной массой 1, наиболее распространенного в природе, существуют тяжелый природный изотоп 2Н (дейтерий) и еще более тяжелый искусственный изотоп 3Н (тритий). Все три разновидности водорода имеют весьма схожие химические свойства: они соединяются с кислородом с образованием воды, с углеродом — с образованием углеводородов и т. д. Но они отличаются друг от друга по масс-спектрографии, которая, как явствует из самого названия, разделяет атомы в соответствии с их массой. Особенно легко выявляется тритий, так как в дополнение ко всему он радиоактивен, как и большинство изотопов, используемых для мечения.
Преимущество исследований с помощью изотопов заключается в том, что они используются для специфического мечения определенных молекул или частей молекул; таким образом, эти молекулы можно узнать и отличить от родственных им молекул почти без нарушения общей структуры. Наиболее плодотворно этот метод используется при анализе биосинтетических процессов, большая часть которых не могла бы быть раскрыта иным путем. Например, с получением меченых аминокислот появилась возможность изучать их соединение в белки в живом организме или в экспериментальных условиях, даже несмотря на бесконечно малое количество вновь образованного белка по сравнению с предсуществующим содержанием белка. Вновь образованные белки, не выявляемые химическим путем, могли быть определены и даже измерены благодаря их радиоактивности. Использование изотопов для подобных исследований началось накануне второй мировой войны; в то время были доступны несколько природных (2Н, 15М) или искусственных (32Р) изотопов. Однако широкое распространение этот метод получил лишь с созданием атомных реакторов и производством широкого спектра радиоизотопов по доступной цене. Без метода меченых атомов поистине феноменальные достижения последних десятилетий в клеточной и молекулярной биологии были бы невозможны. Метод служит одним из важных примеров использования атома в мирных целях.
Хотя и морфология, и биохимия, обога-щенные новыми методиками, постоянно совершенствовались, все же для ликвидации существующего между ними разрыва по- прежнему испытывалась необходимость в создании мостика. Этот разрыв становился все меньше по мере развития методов разделения клетки на части таким образом, что каждую из них можно было полностью изучить. Для этого биохимики должны были прежде всего научиться «раскрывать» клетку настолько осторожно, чтобы выделить ее хрупкие составные части, но при этом не повредить их. Как только это было достигнуто, появилась возможность использовать различия в физических свойствах, в частности величине и плотности, тех или иных составных частей клетки для отделения их друг от друга. Методы, применяемые для подобного фракционирования, основывались главным образом на центрифугировании. В этом отношении развитие центрифугирования как аналитического метода и создание высокоскоростных ультрацентрифуг в 20-е — 30-е гг. сыграли весьма важную роль.
Благодаря удивительному историческому совпадению все новые методы стали доступными почти одновременно в середине 40-х гг. Среди многих имен, связанных с этими событиями, имя Альбера Клода, умершего в мае 1983 т., заслуживает особого упоминания. Клод родился в Бельгии на пороге нового века, а в 1929—1949 гг. работал в Рокфеллеровском научно-исследовательском медицинском институте в Нью-Йорке, где впервые самостоятельно, практически без посторонней помощи использовал электронный микроскоп для изучения клеток, а также разработал основные методы фракционирования клеток при помощи центрифугирования. Тем самым, образно говоря, он ввел армии морфологов и химиков на девственные территории клетки, объединил их и показал, сколь плодотворно такое объединение. Сегодня область, открытая Клодом, настолько хорошо изучена, что позволяет даже совершать путешествие по ней, что мы и собираемся сделать. Однако одна часть клетки — ее важнейшая центральная часть, ядро — осталась бы в значительной степени недоступной, если бы не произошло еще одно событие.

Добавить комментарий