Описание общих принципов различных методов выделения митохондрий.

Митохондрии и после выделения сохраняют свой вид, не смотря на то, что мембраны их несколько повреждаются и контуры сглаживаются. В сущности, в наше время их выделяют тем же самым способом, которым пользовался еще Варбург. Прежде всего ткани гомогенизируют, используя для этого изотонический или гипертонический раствор сахарозы (сахароза способствует сохранности митохондрий, стабилизируя митохондриальную мембрану). Затем методом дифференциального центрифугирования отделяют ядра и неразрушенные клетки, а полученную надосадочную жидкость вновь центрифугируют при более высоких скоростях. Митохондрий оседают при этом на дно, образуя плотный буроватый осадок. Промыв этот осадок несколько раз можно получить довольно чистую митохондриальную фракцию. Таким путем очищенные фракции митохондрий были выделены из самых различных клеток животного и растительного происхождения и даже из некоторых простейших.

В более ранних исследованиях митохондрий, как правило, получали из печени животных, так как её клетки очень легко разрушить, а так же потому, что она богата митохондриальной фракцией. После того, как было обнаружено, что бактериальная протеиназа разрушает клетку, не повреждая митохондрий, был разработан простой и быстрый метод получения мышечных митохондрий. Сахароза способствует сохранности митохондрий, стабилизируя митохондриальную мембрану.

Гомогенизация материала. Методы гомогенизации:

• Разрушение клеток

(гомогенизатор Даунса 5-12 мл + плотно прилегающий пестик). Гипотонический шок + гомогенизатор.

• Метод основанный на кавитации газов

( клеточная суспензия обогащенная газообразным азотом на 15-30 минут выдерживается при давлении до 65 атм., при быстром понижении давления до атмосферного, вследствие выделения азота происходит разрушение клеток. Органеллы остаются интактными).

• Ультразвук.

Состав среды в которой разрушают клетки определяется применяемым методом гомогенизации. Для разрушения тканей используют изоосмотический раствор сахарозы из расчета 100 мл на 10 г сырого веса ткани, при этом нестрашно если раствора сахарозы будет немного больше, особенно при центрифугировании в роторе с большим объемом. Гипотоническая среда способствует разрушению клеток, но, если обработка длится слишком долго, при этом может происходить разрушение клеточных органелл. Остальные параметры среды трудно обобщить и каждый мембранный препарат требует индивидуального подхода.

Разделение субклеточных компонентов.

• Центрифугирование.

Основан на различиях по скорости седиментации (определяется весом, размером и формой частиц). Вещество, используемое для приготовления градиента должно быть легко растворимо в воде, физиологически безвредно и химически инертно; его раствор должен быть невязким, прозрачным в видимой и УФ-областях спектра, должен создавать низкое осмотическое давление. Обычно разделение субклеточных компонентов проводят в градиенте плотности сахарозы. Он удовлетворяет большинству указанных требований, но при высоких концентрациях он весьма вязок. Как правило разделение осуществляется за 3-4 часа или в течение ночи при 80.000 д или выше в роторе с подвесными стаканчиками.

Обработка гомогената из печени крысы 10 мМ фосфатом калия увеличивает скорость седиментации митохондрий, не влияя на осаждение лизосом, что позволяет очищать последние в градиенте плотности перколла.

• Разделение в двухфазной системе, содержащей два полимера.

Полезным и быстрым способом выделения мембран является разделение их в водной двухфазной системе декстран - полиэтиленгликоль (ПЭГ), особенно если отсутствуют необходимые ультрацентрифуги и роторы. Метод, продуктивность которого может быть легко повышена, основан на использовании целого ряда свойств мембран, включая электрический заряд, плотность, массу и гидрофобность. Различие в этих свойствах обуславливает разное распределение компонентов смеси между верхней и нижней фазами и поверхностью раздела. По сродству к верхней фазе компоненты животной клетки располагаются в следующем порядке: эндоплазматический ретикулум / митохондрий / лизосомы / аппарат Гольджи / плазматические мембраны Успех в применении фазовых систем зависит от адекватности выбора их состава. Качество разделения зависит не только от конкретного полимера (пока число их ограничено - в основном используют декстран и ПЭГ), но и от других параметров: молекулярной массы полимера, концентрации солей, рН, химической модификации полимера.