組織勻漿的差速離心法技術(shù)

我們將對(duì)兩種類型研究的結(jié)果加以探討：首先討論細(xì)胞分級(jí)分離的
結(jié)果，然后討論放射自顯影的結(jié)論。在研究中，對(duì)受到隔離的細(xì)胞部
分而言，最基本和最明確的要求是：必須弄清受到檢測(cè)的部分恰好就是
研究者認(rèn)為正在接受檢驗(yàn)的那些部分。  即是說(shuō)，任何片段的特征都必
須確定到這樣一種程度，以至于保證它會(huì)包含著人們所預(yù)期的東西，并
且，要確保這些成分沒有受到其他物質(zhì)的污染，而不至于混淆解釋的意
義。為達(dá)此目的，帕拉德和他的同事采用了兩種操作方法。第一種方

法是電子顯微鏡的運(yùn)用：將各種細(xì)胞片段在電子顯微鏡下加以檢測(cè)，然
后再將它們拼配到一起，從而看上去類似于整體細(xì)胞切片的結(jié)構(gòu)。第
二種方法是化學(xué)分析：將細(xì)胞片段化驗(yàn)為我們已知的特定化學(xué)組成，或
者被認(rèn)為是包含在具體細(xì)胞結(jié)構(gòu)之中的特定化學(xué)組成。

  由于酶原粒具有明顯的外表特征，所以相對(duì)易于在細(xì)胞片段的顯微
鑒定中得到確認(rèn)。  同樣，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上核糖體的出現(xiàn)，會(huì)為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的確
認(rèn)提供方便的途徑(至少能鑒別出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一部分)。作為對(duì)細(xì)胞進(jìn)
行勻漿化的結(jié)果，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)斷裂為微小的、類似囊泡的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)物
被稱作微粒體。就好像在一一張完整的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)一樣，核糖體附著在這
些微粒體的外膜上。

由于酶原粒和微粒體具有不同的沉淀特性，所以它們易于被分離開
來(lái)。作為最大和最粘稠的細(xì)胞片段之一，在離心力是100 000克的情形
下，酶原粒的沉淀量大約是1000克，而微粒體在同樣的情況下只能沉
淀很少，而且是在離心力的作用下才能從懸濁液中分離出來(lái)。從這種
巨大的差異中可以得出結(jié)論：在這兩種細(xì)胞片段之間，基本上不存在交
叉污染。而且，這兩種細(xì)胞片段的組成也由化學(xué)分析得到證實(shí)。酶原
粒由于其高濃度狀態(tài)的消化酶而得到確認(rèn)，微粒體則是根據(jù)高層RNA
(是蛋白質(zhì)合成所必需的)的出現(xiàn)而得到確定，或者根據(jù)已知的、與這
些結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的細(xì)胞酶而得到確認(rèn)。

  其他細(xì)胞片段也以不同的沉淀特性在顯微觀察和化學(xué)分析中得到確
定。某種包含高層次DNA的細(xì)胞核片段，在顯微圖像中可以看到它們
包含著細(xì)胞核；在線粒體片段中，可以看到其特征性的線粒體和內(nèi)膜，
以及氧化代謝作用的酶(食物的氧化作用發(fā)生在線粒體之中)等。  由
于細(xì)胞成分化學(xué)組成的知識(shí)首先大部分來(lái)自于分級(jí)分離的研究，所以，
對(duì)這些成分的化學(xué)鑒定都具有循環(huán)的性質(zhì)。  但是，盡管有這種約束，
對(duì)某些細(xì)胞部分的確定，尤其是對(duì)酶原粒和微粒體的確認(rèn)，都被認(rèn)為是
可靠的。

  然而，在細(xì)胞成分的鑒定中還存在著兩個(gè)難題。第一個(gè)難題是，
在一種純凈或相對(duì)純凈的情形中，不可能收集到所有相關(guān)的細(xì)胞片段。
當(dāng)全部分離片段在類似的重力條件下沉淀時(shí)，會(huì)不同程度地與細(xì)胞的其
他部分混雜在一起。其中，對(duì)于囊泡理論最為重要的兩種結(jié)構(gòu)，高爾
基體(由勻漿作用產(chǎn)生的其囊泡狀片段)和微泡(位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基
體附近的小囊泡)的分離，就會(huì)成為令人棘手的問(wèn)題。這兩種物質(zhì)不
僅不能純凈地被分離開來(lái)，而且還與一團(tuán)其他同樣大小和同樣密度的、
類似于小囊泡的結(jié)構(gòu)沉淀在一起(包括細(xì)胞膜片段)。從顯微鏡上觀
察，很難對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行相互區(qū)分，同時(shí)也不易對(duì)它們的性質(zhì)進(jìn)行徹底
的化學(xué)分析。  因此，科學(xué)家們不能獲得可以被明確地認(rèn)定為是微泡還
是高爾基體囊泡的沉淀物。

此外，空的或正在填充的酶原粒(縮合空泡)也無(wú)法與充滿了的或
成熟了的酶原粒分離開來(lái)，也不能以差速沉淀方式形成不同的顆粒沉淀
分層。因?yàn)樗鼈內(nèi)慷汲恋碓谝黄?，成為一個(gè)單獨(dú)的片層。結(jié)果，放
射波無(wú)法對(duì)于新生酶原粒的最初出現(xiàn)進(jìn)行示蹤，即如同囊泡理論所預(yù)測(cè)
的，經(jīng)由顆粒填充階段～直到酶原粒成熟階段的示蹤。

  于是，不能獲得所要求的細(xì)胞片段便使研究受到了嚴(yán)格的限制——
關(guān)鍵性的證據(jù)無(wú)法獲得。未知的和需要被探索的東西是，消化酶是怎
樣從核糖體移動(dòng)到酶原粒的。但是，恰恰是那些據(jù)說(shuō)包含在這一運(yùn)動(dòng)
中的結(jié)構(gòu)，不能作為純凈、可分離的片段被發(fā)現(xiàn)。蛋白質(zhì)在小囊泡內(nèi)
運(yùn)動(dòng)著嗎?它們會(huì)進(jìn)入然后穿過(guò)高爾基體嗎?那種最初空的酶原粒被
逐漸充滿的過(guò)程能夠被確定嗎?這些核心問(wèn)題都沒有答案。

  然而，對(duì)這種檢驗(yàn)方法來(lái)說(shuō)，存在著一些更加無(wú)法彌補(bǔ)而令人難堪
的缺陷。  因?yàn)?，一旦?xì)胞經(jīng)過(guò)勻漿化作用被打碎之后，那些被放射性
物質(zhì)標(biāo)記了的蛋白質(zhì)就會(huì)有一個(gè)在細(xì)胞不同成分之間重新分配的機(jī)會(huì)。
在這種情況下，人們?cè)趺茨芸隙骋惶囟ㄆ沃袦y(cè)量到的東西是在完整
細(xì)胞中那種物質(zhì)的天然所在呢?無(wú)論是整體地還是部分地，這些東西
可能已經(jīng)從某種其他來(lái)源中附加了什么。最具破壞意味的是，人們?nèi)?br>何能夠確定這一轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象(更不要說(shuō)其內(nèi)容和特征)呢?

  無(wú)疑，勻漿化作用為細(xì)胞成分的鑒定帶來(lái)了關(guān)鍵的不確定性。  由
此一來(lái)，各種細(xì)胞片段中物質(zhì)所在的位置與其在完整細(xì)胞中的位置之間
關(guān)系的問(wèn)題，便不能有確定的解決辦法。然而，如果放射性物質(zhì)標(biāo)記
了的蛋白質(zhì)從一個(gè)位置移動(dòng)到另一位置需要加以確定的話，那么這種信
息是必需的。這個(gè)問(wèn)題我們?cè)谝郧熬陀龅竭^(guò)。這正是缺乏從整體上進(jìn)
行說(shuō)明的必然結(jié)果。在這種情況下，整體系統(tǒng)性的喪失體現(xiàn)在細(xì)胞勻
漿化過(guò)程中各個(gè)部分之間的自然關(guān)系遭到破壞的那～后果。

  即使這種實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是為了確定完整細(xì)胞中蛋白質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，但在做
出任何檢測(cè)之前，又必須把細(xì)胞打碎，從而破壞了研究者所要探究的整
體結(jié)構(gòu)。對(duì)于所有細(xì)胞分級(jí)分離的研究來(lái)說(shuō)，盡管這是一個(gè)重要而惱
人的問(wèn)題，但它并不意味著組織勻漿化在實(shí)驗(yàn)生物學(xué)中沒有任何作用，
也不意味著從這種檢測(cè)中所衍生的任何信息都應(yīng)當(dāng)是被忽視的。將作
為黑匣的細(xì)胞打開，對(duì)于細(xì)胞進(jìn)行化學(xué)分析一直是極為關(guān)鍵的。沒有
這種“破壞性”的行為，我們對(duì)生命的化學(xué)性認(rèn)識(shí)或許還仍然停留在細(xì)
胞理論剛剛提出的初始階段。但是，如果我們完全期望以這種方式來(lái)
理解細(xì)胞的整體機(jī)制——具有空間解釋的機(jī)制，那么我們就注定要么是
一敗涂地，要么是自欺欺人。通過(guò)勻漿化作用的化學(xué)行為，我們喪失
了關(guān)鍵的信息。這些信息，永遠(yuǎn)無(wú)法依靠人類智慧的力量使其失而
復(fù)得。

  在囊泡理論的案例中，由勻漿作用導(dǎo)致的混淆不清被處理的方式，
是極具啟發(fā)性的，并且可以為相關(guān)研究領(lǐng)域中所做出的類似解釋提供一
個(gè)范例。更一般地說(shuō)，它為細(xì)胞研究的常用方法提供了最佳說(shuō)明。令
人遺憾的事實(shí)是，為了對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋，便不得不作出一些重要的推
測(cè)，尤其是，研究者不得不對(duì)勻漿作用所產(chǎn)生的重新分配的特殊情形有
所推測(cè)

  這些推測(cè)是什么呢?首先而且最乏味的推測(cè)，是假定放射性物質(zhì)
所標(biāo)記的蛋白質(zhì)能夠從一個(gè)不明確的部分到另一部分的重新分布是必定
已經(jīng)發(fā)生了的，即是說(shuō)，假定某些東西已經(jīng)移動(dòng)過(guò)。這種假定足夠合
理，甚至是顯而易見的，因?yàn)閯驖{作用導(dǎo)致了大范圍的擾動(dòng)。但是，
這對(duì)于解釋所發(fā)生的結(jié)果毫無(wú)幫助。必須假定某種更為確切的情形，
特殊地說(shuō)，何種成分已被重新分布，從哪里到哪里，對(duì)此必須作出清
晰、量化的推測(cè)。只有這樣做，我們才知道特定的細(xì)胞片段在數(shù)量上
有多少被其他來(lái)源的成分污染了，亦即，這些來(lái)源包含的僅僅是污
染物。

  哪一片段被認(rèn)為受到污染，哪一片段沒有被污染，皆取決于它們與
囊泡理論之間的關(guān)系。如果囊泡理論預(yù)測(cè)到放射性物質(zhì)所標(biāo)記的蛋白
質(zhì)將出現(xiàn)，那么就會(huì)假定它們處于這一所在，即那種未被別處來(lái)的物質(zhì)
所污染過(guò)的所在。如果它不在那里，那么就可以假定這里是一種人工
造成的混合物。最后一點(diǎn)，也是最有意思的一點(diǎn)，如果物質(zhì)沒有出現(xiàn)
在囊泡理論所預(yù)測(cè)的它應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)的部分，或者僅僅少量出現(xiàn)，那么人們
就假定這是勻漿作用的結(jié)果而使應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)的物質(zhì)丟失了。  當(dāng)囊泡理論
的有力證據(jù)開始出現(xiàn)時(shí)，上述假定便導(dǎo)致所有不符合這一理論的證據(jù)遭
受不斷的質(zhì)疑。

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