ГОМОГЕНАТЫ

Перейти к: навигация, поиск

ГОМОГЕНАТЫ (греч. homogenes однородный) — животные или растительные ткани, измельченные до разрушения клеточных стенок и представляющие собой однородную (гомогенную ) массу.

Г. находят широкое применение в различных исследованиях, чаще всего биохимических. Приготовление Г. является необходимым этапом при получении изолированных органелл клеток: ядер (см. Ядро клетки), митохондрий (см.), микросом (см.), лизосом (см.), рибосом (см.), различных мембран (см. Мембраны биологические) и др., которые могут быть выделены из Г. методами дифференциального или равновесного центрифугирования. Средой для получения Г. чаще всего служит физиол, р-р или 0,25 М р-р сахарозы. Нередко Г. содержат соединительнотканные волокна и обрывки тканей, которые осаждаются при отстаивании в течение 20 мин. — 1 часа. После центрифугирования при 1000 g (g — ускорение силы тяжести) в течение 5—20 мин. из Г. осаждается ядра и интактные клетки; после центрифугирования при 10 000 g в течение 20 мин.— митохондрии, лизосомы, различные мембраны; после центрифугирования при 100 000 g в течение 1 — 2 час.— свободные рибосомы и микро-сомы. Наличие или отсутствие в Г. целых клеток и степень разрушения их морфол, компонентов зависит от типа исходной ткани, среды, в к-рой производится измельчение, и от техники гомогенизации.

Г. особенно удобны для определения общего содержания отдельных ферментов в тканях в условиях, наиболее благоприятных для их действия (температура, оптимальные значения pH, соответствующий ионный состав среды и т. п. ), а также для изучения локализации ферментов и других хим. компонентов в клетке.

При изучении биохим, процессов in vitro Г. можно рассматривать как препараты тканей. Фактически часть ферментов в этом случае остается связанной с митохондриями, ядрами и т. п. Разобщение естественных комплексов ферментов и увеличение объема за счет среды гомогенизации приводит к тому, что скорость ферментативного процесса может лимитироваться не количеством исследуемого фермента, а другими причинами (эффект разведения). Так, напр., при определении активности сукцинатдегидрогеназы (КФ 1.3.99.1) или цитохромоксидазы (КФ 1.9.3.1) по поглощению кислорода к Г. необходимо добавлять р-р цитохрома с. Б экстрактах из кашиц ткани при частичном разрушении клеток содержатся лишь те хим. компоненты, которые перешли в р-р; срезы тканей позволяют исследовать активность того или иного процесса практически лишь качественно.

Г. получают чаще всего путем механической обработки тканей, их растиранием или измельчением в различных гомогенизаторах, чаще всего с применением охлаждения испытуемых образцов. Для получения Г. из тканей животных наиболее часто употребляют гомогенизатор Поттера — Эльвейема, позволяющий сохранять целость клеточных структур и мембран. Широкое применение получила гомогенизация клеток в суспензиях (особенно бактериальной биомассы) при помощи ультразвука, многократного замораживания — оттаивания и пр. В ряде случаев, особенно для клеток растений и микроорганизмов, обладающих прочной клеточной стенкой, цитолиза достигают обработкой суспензии клеток детергентами (напр., дезоксихолатом Na), гликозидами или специфическими ферментами. Однако эти способы гомогенизации могут вызывать разрушение или повреждение мембран или некоторых клеточных органелл. Способ, среду и условия гомогенизации необходимо подбирать в зависимости от обрабатываемого материала и задачи исследования, с учетом необходимой степени разрушения клеток и сохранения или повреждения тех или иных клеточных органелл и мембран.

При использовании, особенно для обработки животных тканей, механических гомогенизаторов, для максимального сохранения прижизненного состояния ткани в целях изучения ее биохим, активности гомогенизацию стремятся проводить быстро и при охлаждении льдом. Большое значение имеет также и среда гомогенизации, к-рая подбирается в зависимости от цели исследования. Определяя биохим, показатели во фракциях Г., можно изучать распределение ферментов и других веществ в клетке. Отдельные очищенные фракции Г. используются не только для изучения локализации биохим, процессов в клетке, но и для исследования отдельных биохим, реакций вне организма на сравнительно простых моделях, для получения ферментных препаратов разной степени очистки.

Гомогенизаторы

Рис. 1. Гомогенизатор для измельчения относительно больших количеств тканей: 1 — стакан; 2 — режущие лопасти; 3 — ось электродвигателя; 4 — корпус с электродвигателем.
Рис. 1. Гомогенизатор для измельчения относительно больших количеств тканей: 1 — стакан; 2 — режущие лопасти; 3 — ось электродвигателя; 4 — корпус с электродвигателем.
Рис. 2. Стеклянные гомогенизаторы: а — «бактериальная мельница» (1 — стеклянный конус, растирающий бактериальные клетки, поступающие в виде суспензии через горлышко воронки; 2 — штекер для соединения с электромотором, вращающим стеклянный конус; стрелкой обозначено место подачи бактериальной суспензии); б — гомогенизатор Поттера — Эльвейема (1 — стеклянная толстостенная пробирка; 2 — пестик, пришлифованный к нижней части пробирки).
Рис. 2. Стеклянные гомогенизаторы: а — «бактериальная мельница» (1 — стеклянный конус, растирающий бактериальные клетки, поступающие в виде суспензии через горлышко воронки; 2 — штекер для соединения с электромотором, вращающим стеклянный конус; стрелкой обозначено место подачи бактериальной суспензии); б — гомогенизатор Поттера — Эльвейема (1 — стеклянная толстостенная пробирка; 2 — пестик, пришлифованный к нижней части пробирки).
Рис. 3. Микроразмельчитель тканей: 1— электромотор; 2 — вал с укрепленными внизу режущими лопастями (опущены в стакан); 3 — стакан с измельчаемой тканью.
Рис. 3. Микроразмельчитель тканей: 1— электромотор; 2 — вал с укрепленными внизу режущими лопастями (опущены в стакан); 3 — стакан с измельчаемой тканью.

Измельчение животных и растительных тканей с целью получения Г., а также энергичное перемешивание Г. при получении эмульсий и суспензий осуществляется при помощи специальных аппаратов — гомогенизаторов.

Степень измельчения ткани зависит от ее вида, от типа гомогенизатора и среды, в к-рой производится гомогенизация.

Гомогенизаторы применяются в хим., пищевой, микробиол, и фарм, промышленности, где необходимо получение большого количества высокодисперсного материала, и в лабораториях.

Простейший лабораторный гомогенизатор — ступка с пестиком, в к-рой измельчаемая ткань растирается с кварцевым песком или стеклянным порошком. Для приготовления грубых Г. в лабораторной практике пользуются различными мясорубками, которые чаще всего служат для подготовки массы к гомогенизации на высокооборотных измельчителях.

Гомогенизатор для измельчения относительно больших количеств ткани состоит из стакана, через дно к-рого пропущена ось электродвигателя с укрепленными на ней режущими лопастями (рис. 1). Для измельчения твердых тканей (костной ткани, древесины и др.) существуют гомогенизаторы, работающие по принципу терки; в качестве рабочего органа в них использован вращающийся диск с насечкой, перетирающий прижимаемый к нему особым устройством материал. Для измельчения бактериальных или дрожжевых клеток используют стеклянный гомогенизатор, называемый «бактериальной мельницей» (рис. 2,а), представляющий собой толстостенную коническую воронку, изготовленную из стекла повышенной прочности, и притертого к ее внутренней поверхности стеклянного конуса, который приводится во вращение электромотором, соединяемым с ним при помощи гибкой (вакуумный резиновый шланг) или фрикционной передачи. Подача бактериальной массы осуществляется через горлышко воронки.

Для приготовления небольших объемов гомогенатов мягких тканей пользуются простым гомогенизатором Поттера—Эльвейема, состоящим из толстостенной пробирки и стеклянного пестика, притертого к нижней части пробирки (рис. 2, б). Вращение пестика осуществляется так же, как и в бактериальной мельнице. Пестики изготовляют из различных материалов: стекла, тефлона, каучука, нержавеющей стали и др. Для измельчения плотных тканей на нижнюю часть пестика наваривают зубчики, которые в процессе вращения отрывают от плотной ткани небольшие кусочки, измельчаемые затем пришлифованными поверхностями. Зазор между пестиком и пробиркой (обычно не более 0,10—0,12 мм) подбирается в зависимости от характера измельчаемой ткани и требующейся степени гомогенизации. Поскольку разрыв клеточных оболочек осуществляется гл. обр. за счет градиента скорости течения жидкости у стенок пробирки (силы сдвига), зазор между пришлифованными поверхностями пестика и пробирки значительно превышает диаметр разрушаемых клеток.

Для гомогенизации рыхлых тканей (напр., почечной или печеночной) часто применяется гомогенизатор Даунса, в к-ром гомогенизируемая ткань продавливается сквозь зазор между шарообразным поршнем, движущимся в стальном или стеклянном цилиндре. Аналогичной конструкции гомогенизаторы с резиновым поршнем применяются для гомогенизации различных отстаивающихся жидких сред (молока, различных суспензий, эмульсий и т. п.).

Для измельчения небольших количеств животных и растительных тканей в жидкой среде, получения суспензий, эмульсий, р-ров используется микроизмельчитель тканей (рис. 3). Он состоит из укрепленного на штативе электродвигателя с насаженным на его вал режущим инструментом. Образец для измельчения помещается в стакан и подводится к рабочему органу аппарата до полного погружения режущих частей в измельчаемую массу. Размельчение производится при скорости вращения ножей 3000—5000 об/мин.

В современных конструкциях гомогенизаторов предусмотрены возможность подключения охлаждающих устройств, а также взаимозаменяемые режущие элементы и стаканы различных объемов, что практически обеспечивает универсальность таких аппаратов.


Библиография: Нуклеиновые кислоты, под ред. Э. Чаргаффа и Дж. Дэвидсона, пер. с англ., с. 51, 102, М., 1957; Руководство по цитологии, под ред. А. С. Трошина, т. 1, с. 109, .М.— Л., 1965; Хаггис Дж. и др. Введение в молекулярную биологию, пер. с англ., М., 1967, библиогр.; The cell, ed. by J. Brachet a. A. E. Mirsky, y. 1, p. 193, N. Y.— L., 1959,. bibliogr.; Methoden der enzymatischerv Analyse, hrsg. v. H.-U. Bergmeyer, Bd 1, S. 365, B., 1970, Bibliogr.; RapoportS. M. u. Raderecht H.-J. Physiologisch-chemisches Praktikum, S. 49,. B., 1972.

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Рекомендуемые статьи