В клетках харовых водорослей
Как видно из приведенных данных, подбор специфически действующих агентов позволяет не только охарактеризовать действие ксенобиотиков, но и понять механизм движения цитоплазмы.
Рассказывая о движении протоплазмы внутри клеток, нельзя не упомянуть о непрерывном токе аксоплазмы в отростках нервных клеток позвоночных. Это движение направлено от тела нервной клетки к периферии, и совершается оно с относительно малыми скоростями (0,5–12 мм/сутки). С движением аксоплазмы транспортируются в основном растворимые белки. Непрерывный отток цитоплазмы в аксон и дендриты обеспечивает постоянное обновление оставшейся части за счет новых синтезов. Помимо медленного течения белков существует быстрое (40-500 мм/сутки), связанное, видимо, с транспортом структурного белка внутриклеточных органелл; оно может происходить не только к периферии, но и в обратном направлении. Скорость аксотока зависит от количества АТФ и ионов кальция, регуляция его определяется уровнем метаболизма в теле нейрона. Большинство исследователей считают, что микротрубочки и нейрофиламенты, обладающие сократительными свойствами, регулируют пульсацию веществ по аксону и дендритам в том или ином направлении. Если их разрушить митотическими ядрами (колхицин, винбластин), то аксоток блокируется.
Возможно, что в течении аксоплазмы имеют значение медленные перистальтические волны, распространяющиеся по поверхности нервного волокна от центра к периферии, которые были обнаружены Вейссом (1962) с помощью микрокиносъемки.
Изоэлектрическая точка цитоплазмы. Все амфолиты способны давать двойственные ионы: положительные и отрицательные. Такими веществами являются аминокислоты с группами NH2 и СООН. Связь между аминокислотами при образовании полипептидных цепей осуществляется через эти группы, поэтому свободными остаются только концевые СООН и NН2-группы, а также СООН-группы из дикарбоновых кислот и NН2-группы из диаминокислот. Кислые группы, теряя протон, становятся отрицательно заряженными СОО– (+Н+), основная группа, присоединяя протон, становится положительно заряженной NН2 +Н+ NН3+.
При конденсации полипептидов образуется белковая молекула, сохраняющая амфотерный характер, а также кислые и основные группы. Эти ионные группы и определяют электрические свойства белковых молекул. Действительно, заряд белковой молекулы равен сумме зарядов ионных групп. На ионизацию кислых и основных групп белка сильно влияет значение рН среды. В кислой среде аминокислоты присоединяют ион водорода (R – N Н2+Н+ R – NН3+), образуя положительный заряд, в щелочной диссоциирует карбоксильная группа (СООН СОО–+Н+), становясь отрицательно заряженной. При определенном значении рН образуется одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов, т. е. сумма их равна 0, белок становится нейтральным.
Значение рН, при котором белок имеет минимальный электрический заряд, принято называть ИЭТ. В растворе с рН, равном ИЭТ, белок не движется ни к одному из полюсов, тогда как в кислой перемещается к катоду, а в щелочной – к аноду. Этот прием, называемый электрофорезом, широко используется для разделения белков.
Многие физиологические свойства белка зависят от его электрических свойств, поэтому в ИЭТ он имеет минимальное значение вязкости, растворимости, степени гидратации, осмотического давления и электропроводности.
Различные ксенобиотики, имеющие кислотные или щелочные свойства, способны сдвигать величину рН в ту или иную сторону и тем самым изменять ИЭТ цитоплазмы. Каждый белок имеет строго определенную величину ИЭТ в зависимости от преобладания диамино- или моноаминокарбоновых кислот. Величина рН изоэлектрической точки некоторых белков: казеина – 4,6–4,7; желатина – 4,6–4,7; сывороточного альбумина – 4,6–4,7; сывороточного глобулина – 5,4; протамина – 10–12 и т. д.
Проницаемость мембран. Биологическая способность ксенобиотиков определяется их способностью взаимодействовать с клеточной мембраной и, следовательно, изменять ее проницаемость для ионов и органических субстратов. В частности, механизм действия многих антибиотиков связан с их влиянием на проницаемость бактериальных мембран.
Рассмотренные выше механизмы прохождения веществ через мембраны дают возможность представить закономерности, по которым ксенобиотики могут воздействовать на проницаемость клеточных мембран. Например, химические соединения, вызывающие структурные перестройки в мембранах, могут изменять условия для диффузии других соединений как через гидрофобные липидные участки, так и через гидрофильные поры (каналы). Вещества, способные воздействовать на переносчики, могут влиять на транспорт соединений, которые переносятся через биологические мембраны. Активный перенос может ингибироваться также соединениями, нарушающими сопряжение между транспортной системой и источником энергии.
Для иллюстрации влияния некоторых соединений на клеточную проницаемость приведем несколько примеров (табл. 5.2).
Таблица 4.3