Teoria zwijania membrany



The teoria zwijania membrany proponuje, aby błony organelli pochodziły z ekspansji i inwazji błony plazmatycznej. J.D Robertson, pionier w mikroskopii elektronowej, zauważył w 1962 r., Że kilka ciał wewnątrzkomórkowych ma strukturę wizualnie identyczną z błoną plazmatyczną. 

Idea struktury, która wyznacza komórki, powstała natychmiast po powstaniu koncepcji „komórki”, dla której przeprowadzono kilka badań w celu wyjaśnienia cech tej struktury.

Indeks

  • 1 Błona plazmatyczna
  • 2 Poprzedniki teorii fałdowania membranowego
    • 2.1 Badania elektrofizjologiczne
  • 3 badania mikroskopii elektronowej
  • 4 O czym jest teoria zwijania membrany??
  • 5 Znaczenie tej teorii
  • 6 referencji

Błona plazmatyczna

Błona plazmatyczna jest strukturą utworzoną przez podwójną warstwę fosfolipidów zorganizowaną w taki sposób, że grupy polarne są zorientowane w kierunku cytozolu i środowiska zewnątrzkomórkowego, podczas gdy grupy niepolarne są zorganizowane w kierunku wnętrza błony.

Jego główną funkcją jest definiowanie komórek, zarówno eukariotycznych, jak i prokariotycznych, ponieważ fizycznie oddziela cytoplazmę od środowiska zewnątrzkomórkowego.

Pomimo swojej funkcji strukturalnej dobrze wiadomo, że membrana nie jest statyczna, ale jest elastyczną i dynamiczną barierą, w której zachodzi duża liczba procesów istotnych dla komórki.

Niektóre procesy zachodzące w błonie są zakotwiczeniem cytoszkieletu, transportem cząsteczek, sygnalizacją i połączeniem z innymi komórkami w celu utworzenia tkanek. Ponadto wiele organelli ma również membranę, w której występują inne procesy o dużym znaczeniu.

Poprzedniki teorii fałdowania membranowego

Badania elektrofizjologiczne

Na długo przed tym, jak Robertson opracował teorię fałdowania membran w 1962 r., Po raz pierwszy przeprowadzono badania w celu ustalenia, jak wygląda struktura. W przypadku braku mikroskopu elektronowego przeważały badania elektrofizjologiczne, wśród których wyróżniają się następujące:

1895

Overton zauważył, że lipidy przechodzą przez błonę komórkową łatwiej niż cząsteczki o innej naturze, dlatego wywnioskowali, że błona powinna składać się głównie z lipidów.

1902

J. Bernstein przedstawił swoją hipotezę, która wspomniała, że ​​komórki składały się z roztworu z wolnymi jonami ograniczonymi przez cienką warstwę nieprzepuszczalną dla wspomnianych naładowanych cząsteczek.

1923

Fricke zmierzył zdolność błony erytrocytów do przechowywania ładunków (pojemność), określając, że ta wartość wynosiła 0,81 μF / cm2.

Później ustalono, że membrany innych typów komórek wykazują podobne wartości pojemności, dlatego membrana powinna być strukturą jednolitą.

1925

Gorter i Grendel zmierzyli powierzchnię erytrocytów ssaków za pomocą mikroskopu. Następnie wyodrębnili lipidy ze znanej liczby tego typu komórek i zmierzyli obszar, który zajmowali.

Uzyskali w rezultacie stosunek komórek: membrana 1: 2. Oznaczało to, że błona komórkowa była podwójną strukturą, stąd pojawił się termin „podwójna warstwa lipidowa”.

1935

Poprzednie badania do 1935 roku sugerowały obecność białek w błonie, co doprowadziło Danielli i Davsona do zaproponowania modelu Sandwich lub modelu białko-lipid-białko.

Zgodnie z tym modelem błona plazmatyczna składa się z dwóch warstw fosfolipidów, które znajdują się między dwiema warstwami białek, które są związane z błoną poprzez oddziaływania elektrostatyczne..

Badania mikroskopii elektronowej

W 1959 roku, dzięki pojawieniu się mikroskopii elektronicznej, J. David Robertson zebrał wystarczającą liczbę dowodów, aby potwierdzić i uzupełnić modele zaproponowane przez Gortera i Grendela (1925) oraz Danielli i Davsona (1935), i podnieść model „Jednolitej Membrany”.

Model ten zachowuje charakterystykę modelu zaproponowanego przez Danielli i Davsona z dwuwarstwy lipidowej, ze zmianą warstwy białkowej, która w tym przypadku jest asymetryczna i nieciągła .

O czym jest teoria zwijania membrany??

Pojawienie się mikroskopii elektronicznej pozwoliło uzyskać dość jasne wyobrażenie o tym, jak powstała błona plazmatyczna.

Jednakże faktowi temu towarzyszyła wizualizacja wielu błon wewnątrzcytoplazmatycznych, które utworzyły przedziały wewnątrzkomórkowe, co doprowadziło Robertsona w 1962 r. Do zaproponowania „Teorii fałdowania błony”.

Teoria zwijania błony polega na tym, że błona plazmatyczna zwiększa swoją powierzchnię i ulega inwazji w celu wytworzenia błon wewnątrzcytoplazmatycznych, które to błony otaczają cząsteczki znajdujące się w cytozolu, dzięki czemu powstają organelle.

Według tej teorii otoczka jądrowa, retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, lizosomy i wakuole mogły powstać w ten sposób.

Ciągłość istniejąca między błoną plazmatyczną a pierwszymi trzema organellami wspomnianymi powyżej została potwierdzona przez badania mikroskopii elektronowej w różnych typach komórek.

Jednakże Robertson zaproponował w swojej teorii, że organelle pęcherzykowe, takie jak lizosomy i wakuole, powstały również w wyniku inaginacji, które następnie oddzieliły się od błony.

Ze względu na charakterystykę teorii fałdowania membrany jest to uważane za rozszerzenie jednolitego modelu błony, który sam zaproponował w 1959 r..

Mikrografie zrobione przez Robertsona pokazują, że wszystkie te membrany są równe i dlatego powinny mieć dość podobny skład.

Jednak specjalizacja organelli znacząco modyfikuje skład membran, co zmniejsza ich wspólne właściwości na poziomie biochemicznym i molekularnym.

Podobnie utrzymuje się fakt, że membrany pełnią główną funkcję stabilnej bariery dla środowiska wodnego.

Znaczenie tej teorii

Dzięki wszystkim testom przeprowadzonym w latach 1895–1965, szczególnie w badaniach mikroskopowych przeprowadzonych przez J.D. Robertson, podkreślono znaczenie błon komórkowych.

Ze swojego jednolitego modelu zaczęto podkreślać istotną rolę, jaką odgrywa membrana w strukturze i funkcji komórek, do tego stopnia, że ​​badanie tej struktury jest uważane za fundamentalny problem w obecnej biologii.

Teraz, w odniesieniu do wkładu teorii składania membran, nie ma to obecnie akceptacji. Jednak w tym czasie doprowadziło to do tego, że więcej ekspertów w tej dziedzinie próbowało wyjaśnić pochodzenie nie tylko błon komórkowych, ale także pochodzenie samej komórki eukariotycznej, podobnie jak Lynn Margulis w 1967 r., Kiedy podniosła teorię endosymbiotyczną.

Referencje

  1. Lodish H, Berk A, Kaiser C, i in. Molekularna biologia komórkowa. Vol 39. 8th ed.; 2008.
  2. Heuser JE. W pamięci J. Davida Robertsona. Am Soc Cell Biol. 1995: 11-13. Zrobione z heuserlab.wustl.edu.
  3. Lee A. Struktura membrany. Curr Biol. 2001; 11 (20): R811-R814. doi: 10.1083 / jcb.91.3.189s.
  4. Gupta GP. Biologia komórek roślinnych. Discovery Publishing House; 2004. Pobrane z books.google.
  5. Wprowadzenie Heimburg T. Membranes-An. Therm Biophys Membr. 2007; (2001): 1-13. doi: 10.1002 / 9783527611591.ch1.
  6. Stoeckenius W, Stoeckenius W, Engelman DM, Engelman DM. Przejrzyj aktualne modele struktury błon biologicznych. J Cell Biol.