勻漿的差速離心技術詳細介紹,-電子顯微鏡的運用
組織勻漿的差速離心法技術
我們將對兩種類型研究的結果加以探討：首先討論細胞分級分離的
結果，然后討論放射自顯影的結論。在研究中，對受到隔離的細胞部
分而言，較基本和較明確的要求是：必須弄清受到檢測的部分恰好就是
研究者認為正在接受檢驗的那些部分。 即是說，任何片段的特征都必
須確定到這樣一種程度，以至于保證它會包含著人們所預期的東西，并
且，要確保這些成分沒有受到其他物質的污染，而不至于混淆解釋的意
義。為達此目的，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用：將各種細胞片段在電子顯微鏡下加以檢測，然
后再將它們拼配到一起，從而看上去類似于整體細胞切片的結構。第
二種方法是化學分析：將細胞片段化驗為我們已知的特定化學組成，或
者被認為是包含在具體細胞結構之中的特定化學組成。
由于酶原粒具有明顯的外表特征，所以相對易于在細胞片段的顯微
鑒定中得到確認。 同樣，內質網膜上核糖體的出現，會為內質網的確
認提供方便的途徑(至少能鑒別出內質網的一部分)。作為對細胞進
行勻漿化的結果，內質網斷裂為微小的、類似囊泡的結構，這種結構物
被稱作微粒體。就好像在一一張完整的內質網內一樣，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。作為較大和較粘稠的細胞片段之一，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。從這種
巨大的差異中可以得出結論：在這兩種細胞片段之間，基本上不存在交
叉污染。而且，這兩種細胞片段的組成也由化學分析得到證實。酶原
粒由于其高濃度狀態的消化酶而得到確認，微粒體則是根據高層RNA
(是蛋白質合成所必需的)的出現而得到確定，或者根據已知的、與這
些結構相關聯的細胞酶而得到確認。
其他細胞片段也以不同的沉淀特性在顯微觀察和化學分析中得到確
定。某種包含高層次DNA的細胞核片段，在顯微圖像中可以看到它們
包含著細胞核；在線粒體片段中，可以看到其特征性的線粒體和內膜，
以及氧化代謝作用的酶(食物的氧化作用發生在線粒體之中)等。 由
于細胞成分化學組成的知識首先大部分來自于分級分離的研究，所以，
對這些成分的化學鑒定都具有循環的性質。 但是，盡管有這種約束，
對某些細胞部分的確定，尤其是對酶原粒和微粒體的確認，都被認為是
可靠的。
然而，在細胞成分的鑒定中還存在著兩個難題。第一個難題是，
在一種純凈或相對純凈的情形中，不可能收集到所有相關的細胞片段。
當全部分離片段在類似的重力條件下沉淀時，會不同程度地與細胞的其
他部分混雜在一起。其中，對于囊泡理論較為重要的兩種結構，高爾
基體(由勻漿作用產生的其囊泡狀片段)和微泡(位于內質網和高爾基
體附近的小囊泡)的分離，就會成為令人棘手的問題。這兩種物質不
僅不能純凈地被分離開來，而且還與一團其他同樣大小和同樣密度的、
類似于小囊泡的結構沉淀在一起(包括細胞膜片段)。從顯微鏡上觀
察，很難對這些物質進行相互區分，同時也不易對它們的性質進行徹底
的化學分析。 因此，科學家們不能獲得可以被明確地認定為是微泡還
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)也無法與充滿了的或
成熟了的酶原粒分離開來，也不能以差速沉淀方式形成不同的顆粒沉淀
分層。因為它們全部都沉淀在一起，成為一個單獨的片層。結果，放
射波無法對于新生酶原粒的較初出現進行示蹤，即如同囊泡理論所預測
的，經由顆粒填充階段～直到酶原粒成熟階段的示蹤。
于是，不能獲得所要求的細胞片段便使研究受到了嚴格的限制——
關鍵性的證據無法獲得。未知的和需要被探索的東西是，消化酶是怎
樣從核糖體移動到酶原粒的。但是，恰恰是那些據說包含在這一運動
中的結構，不能作為純凈、可分離的片段被發現。蛋白質在小囊泡內
運動著嗎?它們會進入然后穿過高爾基體嗎?那種較初空的酶原粒被
逐漸充滿的過程能夠被確定嗎?這些核心問題都沒有答案。
然而，對這種檢驗方法來說，存在著一些更加無法彌補而令人難堪
的缺陷。 因為，一旦細胞經過勻漿化作用被打碎之后，那些被放射性
物質標記了的蛋白質就會有一個在細胞不同成分之間重新分配的機會。
在這種情況下，人們怎么能肯定某一特定片段中測量到的東西是在完整
細胞中那種物質的天然所在呢?無論是整體地還是部分地，這些東西
可能已經從某種其他來源中附加了什么。較具破壞意味的是，人們如
何能夠確定這一轉換的現象(更不要說其內容和特征)呢?
無疑，勻漿化作用為細胞成分的鑒定帶來了關鍵的不確定性。 由
此一來，各種細胞片段中物質所在的位置與其在完整細胞中的位置之間
關系的問題，便不能有確定的解決辦法。然而，如果放射性物質標記
了的蛋白質從一個位置移動到另一位置需要加以確定的話，那么這種信
息是必需的。這個問題我們在以前就遇到過。這正是缺乏從整體上進
行說明的必然結果。在這種情況下，整體系統性的喪失體現在細胞勻
漿化過程中各個部分之間的自然關系遭到破壞的那～后果。
即使這種實驗的設計是為了確定完整細胞中蛋白質的運動，但在做
出任何檢測之前，又必須把細胞打碎，從而破壞了研究者所要探究的整
體結構。對于所有細胞分級分離的研究來說，盡管這是一個重要而惱
人的問題，但它并不意味著組織勻漿化在實驗生物學中沒有任何作用，
也不意味著從這種檢測中所衍生的任何信息都應當是被忽視的。將作
為黑匣的細胞打開，對于細胞進行化學分析一直是極為關鍵的。沒有
這種“破壞性”的行為，我們對生命的化學性認識或許還仍然停留在細
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
理解細胞的整體機制——具有空間解釋的機制，那么我們就注定要么是
一敗涂地，要么是自欺欺人。通過勻漿化作用的化學行為，我們喪失
了關鍵的信息。這些信息，永遠無法依靠人類智慧的力量使其失而
復得。
在囊泡理論的案例中，由勻漿作用導致的混淆不清被處理的方式，
是極具啟發性的，并且可以為相關研究領域中所做出的類似解釋提供一
個范例。更一般地說，它為細胞研究的常用方法提供了較佳說明。令
人遺憾的事實是，為了對結果進行解釋，便不得不作出一些重要的推
測，尤其是，研究者不得不對勻漿作用所產生的重新分配的特殊情形有
所推測
這些推測是什么呢?首先而且較乏味的推測，是假定放射性物質
所標記的蛋白質能夠從一個不明確的部分到另一部分的重新分布是必定
已經發生了的，即是說，假定某些東西已經移動過。這種假定足夠合
理，甚至是顯而易見的，因為勻漿作用導致了大范圍的擾動。但是，
這對于解釋所發生的結果毫無幫助。必須假定某種更為確切的情形，
特殊地說，何種成分已被重新分布，從哪里到哪里，對此必須作出清
晰、量化的推測。只有這樣做，我們才知道特定的細胞片段在數量上
有多少被其他來源的成分污染了，亦即，這些來源包含的僅僅是污
染物。
哪一片段被認為受到污染，哪一片段沒有被污染，皆取決于它們與
囊泡理論之間的關系。如果囊泡理論預測到放射性物質所標記的蛋白
質將出現，那么就會假定它們處于這一所在，即那種未被別處來的物質
所污染過的所在。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。較后一點，也是較有意思的一點，如果物質沒有出現
在囊泡理論所預測的它應當出現的部分，或者僅僅少量出現，那么人們
就假定這是勻漿作用的結果而使應當出現的物質丟失了。 當囊泡理論
的有力證據開始出現時，上述假定便導致所有不符合這一理論的證據遭
受不斷的質疑。
