Большая Советская Энциклопедия (ЦИ)

Большая Советская Энциклопедия

М. Е. Аспиз.

Цитофотометрия

Цитофотоме'трия (от цито... , фото... и ...метрия ), один из методов количественной цитохимии , позволяющий определять химический состав клеток в гистологическом препарате по поглощению света клетками. Через препарат пропускают монохроматическое излучение (свет) в виде пучка, диаметр которого соизмерим с диаметром клетки или внутриклеточной структуры. Концентрацию (С) исследуемого вещества в клетке находят по Бугера — Ламберта — Вера закону : Ф = Ф _{xе^{– kch}} , где Ф — интенсивность света после его прохождения через клетку; Ф — интенсивность падающего на клетку света; k — удельный монохроматического поглощения показатель исследуемого вещества (рассчитанный

на единицу его концентрации) при данной длине волны света; h — длина пути, проходимого светом в клетке (практически — толщина гистологического препарата). Найдя концентрацию вещества внутри клетки и измерив её объём, можно рассчитать общее количество этого вещества в клетке. Ц. разработана шведским гистологом Т. Касперсоном в 1936. Чувствительность метода порядка 10^{– 12} г. Точность Ц. снижается из-за ошибки измерения вследствие неравномерности распределения вещества внутри клетки; для предотвращения этой ошибки используют т. н. сканирующую, или Ц. при двух разных длинах волн излучения. Ультрафиолетовая (УФ) Ц. позволяет определять в неокрашенных препаратах количество нуклеотидов, нуклеиновых кислот, белков по естественному поглощению ими УФ-лучей. Шире распространена Ц. в видимой области спектра; при этом используют естественную окраску отдельных веществ или чаще искусственное окрашивание препаратов специфическими гистохимическими красителями, связывающимися с химическими компонентами клетки в определённых количествах. С помощью большинства красителей выявляют в клетке нуклеиновые кислоты, белки и их отдельные реактивные группы, а также определяют активность ряда ферментов.

Лит.: Бродский В. Я., Трофика клетки, М., 1966; Введение в количественную цитохимию, пер. с англ., М., 1969; Gaspersson Т., Cell growth and cell function, N. Y., 1950.

Л. З. Певзнер.

Цитохалазины

Цитохалази'ны (от цито... и греч. ch'alasis — расслабленность), группа родственных антибиотиков, продуцируемых различными несовершенными грибами .

R₁ , R₂ — различные радикалы

Выделены в 1967 английскими исследователями (С. Б. Картер с сотрудниками). Установлено существование Ц. А, В, С, D, Е и F, различающихся боковыми группами R₁ и R₂ . Ц. — кристаллические соединения с молекулярной массой от 477 до 507 и t_пл от 182 до 270°С; нерастворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях. В низких концентрациях (1 мкг/мл ) Ц. задерживают образование внутриклеточной перегородки после завершения расхождения хромосом в процессе клеточного деления — митоза , что приводит к образованию многоядерных клеток. В концентрации 10 мкг/мл вызывают выход ядра из клетки — энуклеацию. Способны останавливать эндоцитоз у макрофагов . Действие Ц. обратимо: при их удалении восстанавливается эндоцитоз: ядро, вышедшее из клетки, но не потерявшее с ним связи через цитоплазматический мостик, входит обратно внутрь клетки. Полагают, что Ц. действуют на элементы сократительной системы клетки — микрофиламенты. Используются для цитофизиологических исследований.

Лит.: Carter S. В., Effects of cytochalasins on mammalian cells, «Nature», 1967, v. 213, № 5073; его же, The cytochalasins as research tools in cytology, «Endeavour», 1972, v. 31, № 113.

А. Д. Морозкин.

Цитохимия

Цитохи'мия, раздел цитологии, изучающий химическую природу клеточных структур, распределение химических соединений внутри клетки и их превращения в связи с функцией клетки и её отдельных компонентов. Ц. возникла в 20-х гг. 19 в. благодаря работам главным образом французского ботаника Ф. В. Распая, суммировавшего представления о Ц. в книге «Очерки микроскопической химии в применении к физиологии» (1830). В дальнейшем были разработаны методы цитохимического окрашивания (для наблюдения под микроскопом) углеводов, белков, аминокислот, минеральных соединений, липидов. Значительным прогрессом для Ц. явилось применение анилиновых красителей (конец 19 — начало 20 вв.). Основной методический подход Ц. — проведение соответствующих химических реакций в гистологических препаратах и их оценка под микроскопом. Оценка может быть качественной (визуальной) или количественной — с помощью методов цитофотометрии , авторадиографии и др. За последние годы интенсивно развиваются электронно-микроскопическая (ультраструктурная) Ц. и иммуноцитохимия. К методам Ц. относятся также микрохимические, позволяющие иссекать и исследовать отдельные клетки, и центрифугирование, позволяющее получать из ткани фракции, обогащенные определёнными видами клеток или субклеточных структур: ядрами, митохондриями, микросомами, цитоплазматическими мембранами и т.п. Основные достижения Ц.: доказаны постоянство количества ДНК в хромосомном наборе, участие макромолекул (нуклеиновых кислот и белков) в специфической функциональной активности клетки, миграция макромолекул внутри клетки (из ядра в цитоплазму, из тела клетки в отростки и обратно и т.д.).

Лит.: Пирс Э., Гистохимия теоретическая и прикладная, пер. с англ., М., 1962; Введение в количественную цитохимию, пер. с англ., М., 1969.

Л. З. Певзнер.

Цитохромоксидаза

Цитохромоксида'за,

цитохром, а, a₃ , фермент класса оксидоредуктаз , конечный компонент цепи дыхательных ферментов, переносящий электроны от цитохрома с на молекулярный кислород. Ц. открыта в 1926 немецким учёным О. Варбургом (т. н. «дыхательный фермент Варбурга»). В растительных и животных клетках локализована во внутренней мембране митохондрий. По химической природе Ц. — сложный белок, в состав молекулы которого входят два гема , два атома меди, а также 20—30% липидного компонента. Оба гема представлены гемом а, но только часть гема а окисляется кислородом и обозначается a₃ . Является ли Ц. единым белком с двумя функционально различными формами гема или он представляет собой комплекс двух различных цитохромов, пока не выяснено. Связь меди с белком осуществляется через S-содержащий лиганд . При отделении меди Ц. теряет активность. Молекулярная масса Ц. (по разным данным) от 50 000 до 240 000. Ингибиторами Ц. являются цианид, азид, CO, гидроксиламин. См. также Окисление биологическое .

В. В. Зуевский

Цитохромредуктазы

Цитохромредукта'зы, ферменты класса оксидоредуктаз , отщепляющие ионы водорода в животных и растительных клетках от восстановленных коферментов — никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ). При этом электрон передаётся на железосодержащие белки цитохромы (например, на цитохром с при работе НАДФxН-цитохром-с– редуктазы из микросом ). Все Ц. — флавопротеиды ; являются компонентами полиферментных комплексов, составляющих цепь дыхательных ферментов и системы гидроксилирования животных и растительных клеток. Ц. из митохондрий — не индивидуальные ферменты, а комплекс дегидрогеназ и переносчиков электронов типа убихинонов , локализованных в мембране строго определённым образом.

Цитохромы

Цитохро'мы, сложные железосодержащие белки, простетическая (небелковая) группа которых представлена гемом (гемопротеиды). Впервые описаны в 1886 Мак-Манном (Шотландия) под название гистогематины, однако роль их в живых клетках оставалась невыясненной до 1925, когда Ц. были вновь открыты Д. Кейлином . Ц. широко распространены в растительных и животных клетках и микроорганизмах (дрожжах и некоторых факультативных анаэробах) и связаны с мембранами митохондрий , эндоплазматического ретикулума, хлоропластов и хроматофоров . Они играют важную роль во многих процессах, протекающих в живых организмах, — клеточном дыхании, фотосинтезе, микросомальном окислении. Все Ц. способны отдавать и принимать электрон путём обратимого изменения валентности атомов железа, входящих в состав гема. Объединённые в короткие или длинные цепи (в зависимости от величины потенциала конечного акцептора электронов) Ц. переносят электроны от дегидрогеназ к конечным акцепторам. Передача электронов от Ц. к Ц. позволяет клетке использовать энергию химических соединений или солнечного света в энергетических или пластических целях. Так, в составе цепи дыхательных ферментов митохондрий Ц. при участии цитохромоксидазы осуществляют конечные этапы окисления субстратов кислородом. Освобождающаяся при этом энергия утилизируется для образования аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) или в виде мембранного потенциала; Ц. эндоплазматического ретикулума составляют короткие нефосфорилирующие цепи, являющиеся частью системы, осуществляющей обмен и обезвреживание ароматических соединений (см. Окисление биологическое , Окислительное фосфорилирование ).

По спектральным характеристикам, химическому строению боковых цепей гема и природе связи гема с белковой молекулой Ц. подразделяют на 4 типа: а, b, с, d, каждый из которых, в свою очередь, содержит несколько видов Ц. Те Ц., индивидуальность которых установлена, обозначают курсивной строчной буквой лат. алфавита, указывающей на принадлежность к определённой группе, и подстрочным числовым индексом (например, цитохром c₁ ). В восстановленном состоянии Ц. дают чёткий спектр с тремя выраженными полосами поглощения, характерными для каждого типа Ц. и позволяющими обнаружить Ц. спектрофотометрическими методами. Известно около 30 Ц., но только часть из них получена в виде индивидуальных белков. Получение высокоочищенных Ц. затруднено тем, что они прочно связаны с мембранами и отделяются только при обработке поверхностно-активными веществами или протеолитическими ферментами. Исключение составляют цитохромы b₃ и с , легко экстрагируемые солевыми растворами. Сравнение последовательности аминокислот в белковой части молекул цитохрома с, полученного из различных организмов, показало, что последовательность 35 и 11 аминокислотных остатков в разных участках цепи остаётся неизменной. Количество замен в др. участках белковой цепи этого Ц., полученного из организмов различных видов, находится в прямой зависимости от филогенетических различий между этими видами (молекулы цитохромов с лошади и дрожжей различаются по 48 аминокислотным остаткам, утки и курицы — только по двум; у свиньи, коровы и овцы они идентичны).