Дифференциальное центрифугирование клеточных структур (часть 5)
В клеточных оболочках листьев бобов количество цинка в процессе вегетации возрастает с 16,6 до 40,5% от общего его содержания. В листьях сахарной свеклы оно за этот же период уменьшается вдвое. Эти данные свидетельствуют о важной роли, которую играет цинк в структуре клеточных оболочек. Необходимо было проследить, какие формы цинка в оболочках наиболее подвержены изменению. Оказалось, что цинк довольно прочно связан с клеточными оболочками и почти не извлекается такими растворителями, как вода и спирт (ионные и слабосвязанные формы) (табл. 57). Однако 65% цинка от его содержания в клеточных оболочках извлекается 0,02 M раствором трилона Б (хелатная форма) и до 19,6% — 1-н. HCl (кислоторастворимая форма); 10,9—13,0% цинка остается в оболочках и после последовательного извлечения его указанными растворителями. В онтогенезе связь цинка с клеточными оболочками несколько ослабевает, как это имело место и при исследовании органоидов клетки.
Мы уже указывали, что в надосадочной жидкости часть цинка находится в связи с белками. Аналогичное явление отмечено нами при осаждении этих белков из вакуолярного и плазматического соков, выделенных из листьев бобов и сахарной свеклы по методу Массона, Филлиса (Masson, Phillis, 1939). Так, в вакуолярном соке листьев бобов содержание цинка колеблется от 41% в молодых до 63% в старых листьях (табл. 58). В плазматическом соке наблюдали обратную картину: 16% цинка в молодых листьях и 6,6 — в старых. Таким образом, по мере старения листа количество цинка в вакуолярном соке увеличивается, а в плазматическом — уменьшается. Это, возможно, объясняется ослаблением связи между цинком и белками плазматического сока.
Такая закономерность характерна и для листьев сахарной свеклы. С целью выяснения вопроса о связи цинка с белками вакуолярного и плазматического соков нами был поставлен следующий опыт. В вакуолярном и плазматическом соках, полученных из листьев бобов по методу Массона, Филлиса, производили осаждение белков 10%-ной трихлоруксусной кислотой. Белки последовательно промывали водой, раствором 1-н, уксуснокислого аммония и 0,02 М раствором трилона Б. Фильтраты выпаривали, сжигали и в полученном остатке определяли содержание цинка. Анализ полученных данных (табл. 59) показал, что в молодых и среднего возраста листьях количество ионного цинка в вакуолярном и плазматическом соках почти одинаково (36,79 против 35,74% и 15,52 против 14,89%). В старых листьях в вакуолярном соке оно одинаково с количеством в листьях молодого и среднего возраста (35,58%) и резко снижено (почти в пять раз) в плазматическом соке.
Обменная форма цинка отсутствует в белках молодых листьев и обнаруживается в белках старых. Средневозрастные листья занимают промежуточное положение. Хелатные формы связи цинка с белками обнаружены только в вакуолярном соке средних и старых по возрасту листьев.
Цинк наиболее прочно связан с белками вакуолярного и плазматического соков молодых листьев и менее прочно — с белками вакуолярного сока средних. В молодом возрасте эта связь настолько прочна, что он не извлекается из белков даже раствором трилона Б. В листьях среднего возраста цинк частично извлекается из белков вакуолярного сока раствором 1-н. уксуснокислого аммония и почти нацело извлекается раствором трилона Б. По мере старения листьев связь цинка с белками ослабевает. Это подтверждается полным отсутствием его в белках плазматического сока листьев среднего возраста и в белках вакуолярного и плазматического соков листьев старого возраста после обработки их растворами уксуснокислого аммония и трилона Б. Данные табл. 58 также показывают, что с возрастом содержание цинка в вакуолярном соке возрастает с 41,15 до 62,96% от общего его содержания в листьях, а в плазматическом — падает с 16,12 до 6,64%. Возможно, что накопление цинка в вакуолярном соке с возрастом происходит за счет десорбции его из плазматического сока и клеточных структур.
На основамии изложенного можно сделать такие выводы:
1. Изучена локализация марганца, молибдена, цинка в клеточных структурах сахарной свеклы и кормовых бобов в процессе их индивидуального развития. В результате центрифугирования выделены крупные фрагменты клеток, более мелкие осколки их, ядра, хлоропласты, митохондрии, а также цитоплазма, лишенная органоидов.
2. Основное количество марганца, молибдена, цинка при пересчете на сырое вещество сосредоточивается в цитоплазме и крупных фрагментах клеток. В убывающем порядке следуют хлоропласты, митохондрии, ядра. В пересчете на золу наиболее богаты марганцем, молибденом, цинком хлоропласты и митохондрии. Значительно меньшее количество этих элементов приходится на долю цитоплазмы и крупных фрагментов клеток.
3. В течение онтогенеза клеточные структуры, за исключением митохондрий, обогащаются марганцем и молибденом. Однако процентное содержание их в каждой структуре по отношению к общему количеству является довольно постоянной величиной. Содержание цинка в клеточных структурах, особенно в ядрах, хлоропластах и митохондриях, заметно падает. В цитоплазме и крупных фрагментах клеток идет усиленная его аккумуляция.
4. В хлоропластах марганец находится в легко подвижном состоянии. Основное его количество извлекается водой и трилоном Б (ионный или хелатный марганец). Уксусной кислотой извлекается меньше марганца (фосфаты марганца, а также четырехвалентные и семивалентные его окислы). Минимальная часть марганца в остатке после сжигания, очевидно, связана с белковой стромой хлоропластов. Молибден более прочно связан с хлоропластами, но к концу вегетации эта связь ослабевает.
5. В молодых листьях бобов и сахарной свеклы цинк прочно связан с клеточными оболочками и белками вакуолярного и плазматического соков. В онтогенезе эта связь ослабевает.
