МИЦЕЛЫ

МИЦЕЛЫ
МИЦЕЛЫ (от латинск. micella — частица), мельчайшие кристаллические частицы, являющиеся согласно Негели (Nageli) основой строения коллоидальных веществ и многих биологических структур. Ботаник Негели обратил внимание на то обстоятельство, что многие органические образования, в частности различные растительные волокна, обнаруживают двойное лучепреломление, представляющее характерное оптическое свойство кристаллов. Он пришел поэтому к выводу, что органическое вещество состоит из мельчайших, невидимых в микроскоп кристалликов, или мицел. Их правильное последовательное срастание дает начало полукристаллической структуре органических волокон, между тем как в случае беспорядочного, хаотического соединения кристаллических М. получаются внешне аморфные тела. Сходные соображения Не гели применил к коллоидальным растворам, к-рые он представлял себе состоящими из мельчайших М. и в отличие от истинных молекулярных растворов называл «мицелярными растворами». И здесь подтверждением его взглядов являлась возможность получать при медленном осаждении НЬ и нек-рые другие белковые вещества в кристаллическом состоянии, между тем как при быстром осаждении они дают внешне аморфные студни. Мицелярная теория Негели была разработана в 1858 году, следовательно еще до исследований Грэма (Graham), положивших начало учению о коллоидах. Грэм считал одним из важнейших отличительных признаков коллоидов их аморфность, отсутствие кристаллической структуры. Под влиянием этих идей, долгое время господствовавших в коллоидной химии, мицелярная теория была оставлена и не получила признания. Только в последние годы благодаря усовершенствованию методов исследования кристаллических структур она была вновь возрождена исследованиями Веймар на, Амбро-на, Шеррера и других (Weimarn, Ambronn, Scherrer) (см. Аггрегатное состояние, Коллоиды, Коллоидная химия). Важнейшим из этих методов является рентгеновский, позволяющий обнаруживать характерное для кристаллов расположение атомов («кристаллическую решотку атомов») (см. Кристаллы) даже при совершенно беспорядочном сочетании отдельных кристалликов. Применение этого метода показало, что очень многие коллоиды имеют в действительности кристаллическое строение. Оно может быть обнаружено также непосредственно оптическими методами, если отдельные кристаллики занимают одинаковое положение, располагаясь параллельно друг другу. Так напр. в сильном электромагнитном поле коллоидальный раствор окиси железа ведет себя как одноосный кристалл и обнаруживает двойное лучепреломление . М., имеющие удлиненную палочковидную форму, принимают такое же параллельное положение — под влиянием чисто механических условий—в текущем золе. Подобным же образом в геле, построенном из палочковидных М., их параллельная ориен- тировка может быть получена, в результате одностороннего натяжения. Однако существование двойного лучепреломления исследуемого тела не всегда служит достаточным доказательством кристаллической природы его М. Если дисперсные частицы сами являются одноосными двояко-преломляющими кристалликами, имеют собственное двойное лучепреломление («Eigen-doppelbrechung»), то при параллельной их ориентировке вся жидкость будет вести себя как один кристалл. Однако и не кристаллические частицы, имеющие удлиненную^ форму и одинаково ориентированные в пространстве, обнаруживают такое же двойное лучепреломление, как кристалл, оптическая ось которого совпадает с продольной осы»' частиц. Для этого необходимо только, чтобы по величине показателя преломления последние достаточно сильно отличались от своей дисперсионной среды. Такое двойное лучепреломление, зависящее от положения и формы частиц («Formdoppelbrechung», или «Stabchendoppelbrechung»), по своему внешнему эффекту вполне подобно предыдущему. Оба явления удается однако безошибочно различать при помощи метода, разработанного Амброном и находящего себе применение при исследовании биологических структур. Он заключается в том, что исследуемое органическое волокно пропитывают жидкостями, имеющими различные показатели преломления. Если двойное лучепреломление зависит только от продольного расположения структурных элементов волокна, то оно исчезает при пропитывании волокна жидкостью, имеющей такой же показатель преломления. Напротив, двойное лучепреломление в полной мере сохраняется и при этих условиях, если сами М. являются двоякопреломляющими кристалликами. При помощи этого метода с несомненностью доказана кристаллическая природа многих органических волокон. Следует однако заметить, что в отличие от истинных кристаллов, элементы к-рых строго ориентированы в направлении всех своих осей, отдельные мицелярные кристаллики в таких фибриляр-ыых структурах располагаются параллельно только своей главной, продольной осью» сохраняя беспорядочное расположение своих поперечных осей. Подобные полукристаллические структуры называются «мезоморфными» .Различные кристаллические и мезоморфные структуры значительно шире распространены в живом организме, чем это прежде-предполагали.                                Д. Рубинштейн* В отношении биол, объектов мицелярная гипотеза в наст, время выросла в стройное учение. С помощью методики Амброна мы получили возможность открывать М. и судить об их форме, а методы рентгеноспек-трографии позволяют проникнуть в их строение. Лучшие объекты—фибрилярные структуры (метаплазматич. и параплазматн-ческие). Так, было найдено (Меринг; 1922), что хитин (вещество, образующее панцырь. ракообразных и насекомых), состоит из палочковых М., которые обладают собственным отрицательным одноосным двулучепрелом-лением, в то время как хитин в целом+ани-зотропен, что зависит от периодически пра- 466; вильного расположения его М. В противоположность хитину шелковая нить обладает положительным собственным и положительным палочковым двулучепреломлением. Такие же оптические свойства, как шелк, обнаруживают и коллагеновые волокна, т. е, они состоят из+двулучепреломляющих М., и расположение их обусловливает+двулу-чепреломление всего волокна. В противоположность коллагенным волокнам эластические оптически не деятельны, но при растягивании или высыхании делаются+одноос-но двулучепреломляющими. Это служит указанием, что в норме М. в эластическом волокне расположены в беспорядке, в то время как при растягивании они располагаются периодически параллельными рядами. Зубная эмаль при своем развитии имеет те же оптические свойства, как и хитин (Schmidt; 1928); уплотняясь при окончательном развитии, М., образующие эмаль, располагаются так плотно," что остается только их собственное отрицательное одноосное двулу-чепреломление. По исследованиям Штюбе-ля (Sttibel; 1923) анизотропные диски Q мышечных волокон состоит из положительных одноосных М., палочковое их преломление тоже положительно, но между ними располагаются М. липоидных веществ, обладающие^—двулучепреломлением. Основное вещество кости тоже состоит из мицелы, причем можно показать, что не только оссеиновые волоконца состоят из мицел, но и щелочноземельные комплексные соли располагаются тоже в виде мицел между оссеиновыми волокнами. Далее мицелярное строение обнаружено в роговых веществах, в туницине, клетчатке растительных клеток, в нервных волокнах и т. д. Недавние исследования показали, что и жгутики простейших, реснички эпителиальных клеток, тончайшие опорные фибрилы аксоподий тоже состоят из мицел, которые однако сами по себе не являются кристаллическими. Из последних исследований наиболее интересные работы Шмидта (1928—29) над мицелярным строением хроматина ядер.Оказал ось, что хроматин головки различных спермиев состоит из мицел, обладающих—одноосным двулучепреломлением, в то время как хвостик спермия обладает положительным одноосным двулучепреломлением. Такое палочковое строение М. хроматина и их склонность при уплотневании и образовании нитчатых структур ориентироваться периодически и параллельно объясняют многие явления в динамике ядерных процессов: нитчатую форму хромосом, их продольное расщепление, увеличение поперечника в некоторых стадиях и т. д. Двулучепреломляю-щих хромосом до сих пор не обнаружено; т. к. во многих случаях фибрилярные структуры обратимы, т. е. могут исчезать и появляться вновь, то следует признать, что они образуются из предсуществующих в плазме клеток или же в межклеточном веществе мицел, хотя ни тут ни там их обнаружить не удается, так как они находятся в беспорядочном движении. Словом, почти везде, где имеются плотные волокнистые структуры, там обнаруживается их мицелярное строение. Исследования эти чрезвычайно точны и позволяют не только обнаруживать М.,но и измерять их анизотропию. Методы рентгеноскопии позволили продвинуться еще дальше в область невидимых структур. Как и в кристаллах, Х-лучи интерферируют при прохождении через мице— лярные структуры, давая типические рентгенограммы. На основании, этих рентгенограмм при помощи особой методики можно'

Рисунок 1—6. Субмикроскопическое строение цел— люлезы, начиная от атомных соединений и кончая мицелой по исследованиям Мейера (все рисунки сделаны отчасти ни основании вычислений, отчасти на основании рентгено—

спектрографических исследований). Рисунок 1 и 2. Схемы пространственной модели частицы глюкозы, сконструированные так, как. это принято в химии кристаллов, т. е. каж^-дому атому или атомной группе соответствует определенное пространство, которое и представлено как шар определенного радиуса, выраженного в ангстремах (для алифатических соединений атому углерода соответствует пространство^,5 А, для ароматических=1,45 А;. атому кислорода соответствует пространство^,! А. Заштрихованные кружки—атомы* углерода. Рисунок 1 демонстрирует ширину, рис. 2—толщину частицы глюкозы. Рисунок 3. Пространственное расположение атомов в двух остатках глюкозы—частица цел-лобиозы. Соединяясь в длинные цепочки, цел-лобиозные остатки образуют цепи главных валентностей. Длина целлобиозной частицы должна быть равной 10,2 А, что в точности соответствует длине элементарной частицы, найденной рентгеноспектрографически. Рисунок 4. Элементарная частица кристаллитов целлюлезы; ее размеры вычислены на основании измерения расстояний между темными интерференционными полосками и вертикальной плоскостью симметрии. Размеры ее следующие: а: Ь: с=8,35:10,3:7,9 А. На основании интенсивности темных полос рентгено-спектрограммы можно рассчитать, как плотно расположены атомы в различных плоскостях этого тела; ширина темных интерференционных полос позволяет вычислить величину частичек. Подобные исследования позволяют утверждать, что элементарная частица целлюлезы состоит из 5 целлобиозных остатков и. имеет форму параллелепипеда. Рисунок 5. Примерная величина (форма может быть различной) мицелы целлюлезы в миллимикронах. Вычисления показывают, что мицела должна состоять из 60—100 цепочек глюкозо-вых остатков, каждая из которых в свою очередь состоит иа, 100 глюкозовых частиц. Толщийа мицелы равна 40 г— 50 глюкозовым остаткам. Рисунок 6. Поперечный разрез мицелы. вычислить кристаллическую решотку, образованную субмикроскопическими частицами, из которых состоят М., узнать, как плотно расположены атомы в различных 4ft8 плоскостях этой решотки, и наконец вычислить величины этих частиц. Лучше всего *с помощью Х-лучей исследована целлюлеза (Herzog,Meyer; 1924—29).Целлюлеза состоит JH3 глюкозовых остатков т. н. целлобиозы. Вычисленные в ангстремах по конституционной формуле величины этой частицы оказались в точности совпадающими с величинами элементарной частицы, найденными путем рентгеноспектрографии. Следовательно элементарная частица и есть частица целлобиозы. В целлюлезе эти глюкозовые остатки соединены друг с другом в направлении волокна. Приведенные схематические рисунки хорошо демонстрируют соотношения ■структурных элементов целлюлезы. На основании подобных данных Мейер для целлю-лезовой элементарной частицы дает следующие измерения: а = 8,35 А; 6 = 10,3 А; с — =7,9 А. Следовательно она состоит из пяти целлобиозных частиц. Соединяясь в длинные цепи, эти глюкозовые остатки формируют кристаллит, или мицелу. Можно вычислить, что длина мицелы будет соответствовать 50—80 глюкозовым остаткам, ширина—-40—60. Не менее точно величины М. •определены и для других веществ биол. происхождения. Так например М. хитина ■с длинным периодом,равным целлюлезе, 10,4 А, содержат от 1 000 до 2 000 ацетил-глю-козаминовых остатков. Элементарная частица шелка дает следующие периоды: а=9,3 А; Ь = 10,4 А; ^=7,0 А. Основные элементы, из к-рых она построена,—4 глицил-ала-ниновых остатка. Хорошо обследован каучук; он состоит из изопреновых остатков. Длина его мицелы 300 — 600 А, что соответствует 75 —150 изопреновым остаткам; толщина мицелы от 30 до 50 А. По Кларку (Clark; 1927), элементарная частица растянутого на 75% каучукао дает следующие размеры: 8,1x12,3x8,3 А. Кератин волос по исследованиям Эстри и Вудса (Oestri, Woods; 1930) состоит из пептидных цепей ^характеризуется периодичностью в 5,15 А, в то время как в вытянутом состоянии периодичность равна 3,4 А. Это объясняется тем, ^что гексагональные цепочки превращаются при вытягивании в зигзагообразные цепочки. Этих примеров вполне достаточно, чтобы показать, насколько точен рентгеноспектро-графический анализ. Во всех случаях, где он осуществим, можно установить, что ми-щела сформирована из химически соединенных друг с другом цепочек, состоящих из элементарных основных частиц. Эти химически замкнутые цепочки — возможно не всегда подобные, Мейер предлагает назвать ^цепями главных валентностей (Hauptvalenz-ketten); от 30 до 100 таких цепей и образуют М.—В настоящее время все имеющиеся в нашем распоряжении данные заставляют нас признать, что и высокополимерные вещества коллоидной природы, как-то: альбумины, лигнины, крахмал, а также вероятно и протоплазма клеток, построены по тому же типу из «цепей главных валентностей». Следует упомянуть, что М. удерживаются друг около друга межмицелярными -силами сцепления(кохезии). Эти силы можно -вычислить; мерой ик может служить тепловая энергия, которую нужно затратить для отделения одной мицелы от другой. По расчетам Мейера и Марка для разделения двух целлюлезных М. требуется от 1 до 2 млн. калорий, в то время как для разделения например простой двойной углеродной связи (первичная валентность)"—всего 75 000 калорий. Цепочке из 100 изопреновых остатков соответствует сила в 500 000 калорий. Этим между прочим и объясняется, что при перегонке мицелярных соединений вещество быстрее разрушается, чем превращается в пар, так как для превращения в пар нужно приложить такое количество тепловой энергии, к-рое вполне достаточно чтобы разорвать химич. связи внутри молекулы. Отсюда же и прочность М. Что касается межмицелярных пространств, то свойства их обследованы очень мало, но несомненно и они играют большую роль в различных состояниях мицелярно построенных коллоидных СИСТем.                              А. Румянцев. Лит.: Кольцов Н., Физико-химические основы морфологии, М.—Л., 1929; Ambronn H., tlber Stabcb.endoppelbrecb.ung in Zelloidin und in der Gelatine, Zeitschrif t f. wissenschaftl. Mikroskopie, Band XIII, 1915; Frey A., Der submikroskopische Feinbau der Zellmembranen, Die Naturwissenschaf-ten, 1927, № 15; MeyerK. H., Neue Wege in der organischen Strukturlehre, ibid., 1928, № 16; Nage-li C, Die Mizellartlieorie, Lpz., 1928 (в серии—Ost-walds Klassiker, № 227); SchmidtW. J., tfber den Feinbau tierischer Fibrillen, Die Naturwissenscbaf-ten, 1924, № 12.

Большая медицинская энциклопедия. 1970.

Поможем сделать НИР

Полезное


Смотреть что такое "МИЦЕЛЫ" в других словарях:

  • КОЛЛОИДЫ — КОЛЛОИДЫ, КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ. Коллоиды (от греч. ко 11а клей, желатина), название, данное Грэмом (Graham) группе веществ, типичными представителями которых являются желатина или гум ми арабик. Коллоидная химия является наиболее молодой хим.… …   Большая медицинская энциклопедия

  • ЖИЗНЬ — ЖИЗНЬ. Содержание: Определение понятия «жизнь» ........292 Проблема возникновения жизни на земле . . 296 Жизнь с точки зрения диалектического материализма....................299 Жизнь, основное понятие, выработанное первобытным… …   Большая медицинская энциклопедия

  • ФЕРМЕНТЫ — (син. энзимы; франц. диастазы), биол. агенты, катализирующие большинство хим. реакций, лежащих в основе жизнедеятельности клетки и организма. Ряд характерных свойств термолябильность, специфичность действия, высокая каталитическая эффективность,… …   Большая медицинская энциклопедия

  • ЦЕЛЛЮЛЕЗА — ЦЕЛЛЮЛЕЗА, клетчатка, главная составная часть стенок растительных клеток, полисахарид (С6Н10О5)ж. В наиболее чистом виде встречается в волокнах хлопка до 85 90%; в древесине различных деревьев содержание Ц. составляет 40 60%; в хвойных породах ее …   Большая медицинская энциклопедия

  • ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ — ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ, учение о преемственном, рассматриваемом во времени историческом развитии живых форм (животных и растений). Согласно Э. у. все ныне существующие живые формы произошли путем изменения (превращения, трансформации) ранее… …   Большая медицинская энциклопедия

  • ИММУНИТЕТ — ИММУНИТЕТ. Содержание: История и современ. состояние учения об И. . 267 И. как явление приспособления........ 283 И. местный.................... 285 И. к животным ядам.............. 289 И. при протозойн. и спирохета, инфекциях . 291 И. к… …   Большая медицинская энциклопедия

  • КЛЕТКА — КЛЕТКА. Содержание: Исторический очерк............... 40 Строение К.................... 42 Форма и величина К............. 42 Клеточное тело................ 42 Ядро...................... 52 Оболочка.................... 55 Жизнедеятельность К …   Большая медицинская энциклопедия

  • КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ — КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ. Вещество зем ! ной коры находится в. непрерывном движе I нии, вызванном разнообразными причинами, | связанными с физ. хим. свойствами вещества, | планетными, геологическими, географиче | скими и биол. условиями земли. Это… …   Большая медицинская энциклопедия

  • МЕЖКЛЕТОЧНЫЕ ВЕЩЕСТВА — МЕЖКЛЕТОЧНЫЕ ВЕЩЕСТВА, собирательное обозначение для различных в морфологическом, химическом и биологическом отношениях материалов, располагающихся в тканях между клетками. К М. в. относятся различные жидкие и полужидкие вещества, находящиеся… …   Большая медицинская энциклопедия

  • НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ — НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ, явление передачи потомству материальных факторов, определяющих развитие признаков организма в конкретных условиях среды. Задачей изучения Н. является установление закономерностей в возникновении, свойствах, передаче и… …   Большая медицинская энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»