TEORIA FAŁDOWANIA MEMBRANY - BIOLOGIA - 2026

Teorii składany membrany zaproponowano, że pochodzi z błon organelli ekspansji i wpuklenie błony plazmatycznej. JD Robertson, pionier mikroskopii elektronowej, zauważył w 1962 r., Że kilka ciał wewnątrzkomórkowych posiadało strukturę wizualnie identyczną z błoną plazmatyczną.

Idea struktury, która rozgranicza komórki, pojawiła się natychmiast po pojawieniu się pojęcia „komórki”, więc przeprowadzono kilka badań w celu wyjaśnienia właściwości tej struktury.

Błona plazmowa

Błona plazmatyczna

Błona plazmatyczna jest strukturą utworzoną przez podwójną warstwę fosfolipidów zorganizowaną w taki sposób, że grupy polarne są zorientowane w kierunku cytozolu i ośrodka 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, lecz raczej elastyczną i dynamiczną barierą, w której zachodzi wiele procesów niezbędnych dla komórki.

Niektóre procesy zachodzące w błonie to kotwiczenie cytoszkieletu, transport cząsteczek, sygnalizacja i połączenie z innymi komórkami w celu utworzenia tkanek. Ponadto wiele organelli ma również błonę, w której zachodzą inne procesy o wielkim znaczeniu.

Tło teorii fałdowania membrany

Badania elektrofizjologiczne

Na długo przed tym, jak Robertson zaproponował teorię fałdowania membrany w 1962 roku, po raz pierwszy przeprowadzono badania, aby określić, jak wygląda ta struktura. W przypadku braku mikroskopu elektronowego przeważały badania elektrofizjologiczne, wśród których wyróżniają się:

1895

Overton zauważył, że lipidy łatwiej przenikają przez błonę komórkową niż cząsteczki innego rodzaju, dlatego wywnioskował, że błona musi składać się w większości z lipidów.

1902

J. Bernstein przedstawił swoją hipotezę, w której wspomniał, że komórki składają się z roztworu zawierającego wolne jony ograniczone cienką warstwą nieprzepuszczalną dla tych naładowanych cząsteczek.

1923

Fricke zmierzył zdolność błony erytrocytów do przechowywania ładunków (pojemność), określając, że ta wartość wynosi 0,81 µF / cm ² .

Później ustalono, że membrany innych typów komórek mają 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 komórek tego typu i zmierzyli zajmowaną przez nie powierzchnię.

W rezultacie uzyskali stosunek komórki do błony wynoszący 1: 2. Oznaczało to, że błona komórkowa była podwójną strukturą, stąd nazwa „dwuwarstwowa lipidowa”.

1935

Badania przed rokiem 1935 sugerowały obecność białek w błonie, co skłoniło Danielli i Davson do zaproponowania modelu sandwich lub modelu białko-lipid-białko.

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

Badania mikroskopii elektronowej

W 1959 roku, dzięki pojawieniu się mikroskopii elektronowej, J. David Robertson zebrał wystarczające dowody, aby potwierdzić i uzupełnić modele zaproponowane przez Gortera i Grendela (1925) oraz Danielli i Davson (1935), a także zaproponować model „Unitary Membrane”.

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

Na czym polega teoria fałdowania membrany?

Pojawienie się mikroskopii elektronowej pozwoliło nam mieć dość jasne wyobrażenie o tym, jak powstała błona plazmatyczna.

Jednakże temu faktowi towarzyszyła wizualizacja wielu błon wewnątrzkomórkowych tworzących przedziały wewnątrzkomórkowe, co skłoniło Robertsona w 1962 r. Do zaproponowania „Teorii fałdowania błony”.

Teoria fałdowania błony głosi, że błona plazmatyczna zwiększyła swoją powierzchnię i została wgłębiona, dając początek błonom wewnątrzcytoplazmatycznym, błony te otaczały cząsteczki znajdujące się w cytozolu, tworząc w ten sposób organelle.

Zgodnie z tą teorią w ten sposób mogła powstać otoczka jądrowa, retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, lizosomy i wakuole.

Ciągłość, która istnieje między błoną plazmatyczną a pierwszymi trzema wspomnianymi powyżej organellami, została potwierdzona w badaniach mikroskopii elektronowej w różnych typach komórek.

Jednak Robertson również zaproponował w swojej teorii, że organelle pęcherzykowe, takie jak lizosomy i wakuole, również powstały w wyniku wgłębienia, które następnie oddzieliło się od błony.

Ze względu na cechy teorii fałdowania membrany uważa się ją za rozszerzenie modelu membrany jednostkowej, który sam zaproponował w 1959 roku.

Mikrografie wykonane przez Robertsona pokazują, że wszystkie te membrany są takie same i dlatego powinny mieć dość podobny skład.

Jednak specjalizacja organelli znacznie modyfikuje skład błon, co obniża ich wspólne właściwości na poziomie biochemicznym i molekularnym.

Podobnie, fakt, że membrany pełnią swoją główną funkcję, ma służyć jako stabilna bariera dla ośrodków wodnych.

Znaczenie tej teorii

Dzięki wszystkim badaniom przeprowadzonym w latach 1895-1965, a zwłaszcza badaniom mikroskopowym JD Robertsona, podkreślono znaczenie błon komórkowych.

Z jej jednolitego modelu zaczęto uwydatniać zasadniczą rolę, jaką błona odgrywa w strukturze i funkcji komórek, do tego stopnia, że ​​badanie tej struktury uważa się za fundamentalne zagadnienie we współczesnej biologii.

Teraz, w odniesieniu do wkładu teorii fałdowania membrany, obecnie nie jest to akceptowane. Jednak w tamtym czasie doprowadziło to do większej liczby ekspertów w tej dziedzinie, którzy próbowali wyjaśnić pochodzenie nie tylko błon komórkowych, ale także pochodzenia samej komórki eukariotycznej, jak uczynił to Lynn Margulis w 1967 r., Podnosząc teorię endosymbiotyczną.

Bibliografia

1. Lodish H, Berk A, Kaiser C i wsp. Molecular Cell Biology. Vol 39. 8th ed.; 2008.
2. Heuser JE. Ku pamięci J. Davida Robertsona. Am Soc Cell Biol. 1995: 11-13. Zaczerpnięte 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 komórki roślinnej. Wydawnictwo Discovery; 2004. Zaczerpnięte z books.google.
5. Heimburg T. Membranes-An Introduction. Therm Biophys Membr. 2007; (2001): 1-13. doi: 10.1002 / 9783527611591.ch1.
6. Stoeckenius W, Stoeckenius W, Engelman DM, Engelman DM. Przejrzyj aktualne modele budowy błon biologicznych. J Cell Biol.