Теория мембранного складывания



теория складывания мембран предполагает, что мембраны органелл возникли в результате расширения и инвагинации плазматической мембраны. Дж. Д. Робертсон, пионер в области электронной микроскопии, заметил в 1962 году, что несколько внутриклеточных тел имели структуру, визуально идентичную плазматической мембране.. 

Идея структуры, которая ограничивает клетки, возникла сразу после того, как возникло понятие «клетка», для которого было проведено несколько исследований, чтобы выяснить характеристики указанной структуры..

индекс

  • 1 плазматическая мембрана
  • 2 Предшественники теории мембранного складывания
    • 2.1 Электрофизиологические исследования
  • 3 Электронно-микроскопические исследования
  • 4 Что такое теория сгибания мембраны??
  • 5 Важность этой теории
  • 6 Ссылки

Плазматическая мембрана

Плазматическая мембрана представляет собой структуру, образованную двойным слоем фосфолипидов, организованным таким образом, что полярные группы ориентированы по отношению к цитозолю и внеклеточной среде, в то время как аполярные группы организованы по направлению к внутренней части мембраны..

Его основная функция заключается в определении клеток, как эукариотических, так и прокариотических, поскольку он физически отделяет цитоплазму от внеклеточной среды..

Несмотря на свою структурную функцию, хорошо известно, что мембрана не является статичной, но является упругим и динамическим барьером, где происходит большое количество процессов, важных для клетки..

Некоторые процессы, происходящие в мембране, включают в себя закрепление цитоскелета, транспорт молекул, передачу сигналов и связь с другими клетками для формирования тканей. Кроме того, различные органеллы также имеют мембрану, в которой происходят другие процессы, имеющие большое значение.

Предшественники теории мембранного складывания

Электрофизиологические исследования

Задолго до того, как Робертсон выдвинул теорию сгибания мембран в 1962 году, впервые были проведены исследования для определения структуры. В отсутствие электронного микроскопа преобладали электрофизиологические исследования, среди которых выделяются следующие:

1895

Овертон отметил, что липиды проникают через клеточную мембрану легче, чем молекулы другой природы, поэтому предположили, что мембрана должна состоять, главным образом, из липидов..

1902

Дж. Бернштейн представил свою гипотезу, в которой упоминалось, что клетки состоят из раствора со свободными ионами, ограниченными тонким слоем, непроницаемым для указанных заряженных молекул..

1923

Фрике измерил способность мембраны эритроцитов хранить заряды (емкость), определив, что это значение было 0,81 мкФ / см.2.

Позже было определено, что мембраны других типов клеток имели одинаковые значения емкости, поэтому мембрана должна иметь унитарную структуру.

1925

Гортер и Грендель измерили площадь эритроцитов млекопитающих с помощью микроскопа. Затем они извлекли липиды из известного числа клеток этого типа и измерили площадь, которую они занимали.

В результате они получили соотношение клетка: мембрана 1: 2. Это означало, что клеточная мембрана имела двойную структуру, поэтому появился термин «липидный бислой»..

1935

Предыдущие исследования, проведенные в 1935 году, предполагали наличие белков в мембране, поэтому Даниелли и Дэвсон предложили модель сэндвича или модель протеин-липид-белок.

Согласно этой модели, плазматическая мембрана состоит из двух слоев фосфолипидов, которые находятся между двумя слоями белков, которые связаны с мембраной посредством электростатических взаимодействий..

Электронно-микроскопические исследования

В 1959 году благодаря появлению электронной микроскопии Дж. Дэвид Робертсон собрал достаточно доказательств, чтобы подтвердить и дополнить модели, предложенные Гортером и Гренделем (1925) и Даниелли и Дэвсоном (1935), и поднять модель «Унитарной мембраны».

Эта модель сохраняет характеристику модели, предложенной Даниелли и Дэвсоном, для липидного бислоя с изменением белкового слоя, который в этом случае является асимметричным и прерывистым .

Что такое теория сгибания мембраны??

Появление электронной микроскопии позволило составить довольно четкое представление о том, как образовалась плазменная мембрана..

Однако этот факт сопровождался визуализацией множества внутрицитоплазматических мембран, которые образовывали внутриклеточные компартменты, что привело к тому, что Робертсон в 1962 году предложил «Теорию свертывания мембран»..

Теория мембранного свертывания состоит в том, что плазматическая мембрана увеличивала свою поверхность и инвагинировала, чтобы вызвать внутрицитоплазматические мембраны, эти мембраны окружали молекулы, которые были в цитозоле, таким образом, порождая органеллы..

Согласно этой теории, ядерная оболочка, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли могли возникать таким образом..

Преемственность, существующая между плазматической мембраной и первыми тремя упомянутыми выше органеллами, была подтверждена электронно-микроскопическими исследованиями на клетках разных типов..

Тем не менее, Робертсон также предположил в своей теории, что везикулярные органеллы, такие как лизосомы и вакуоли, также были вызваны инвагинациями, которые впоследствии отделялись от мембраны..

Из-за особенностей теории складывания мембраны это рассматривается как расширение модели унитарной мембраны, которую он сам предложил в 1959 году..

Микрофотографии, сделанные Робертсоном, показывают, что все эти мембраны одинаковы и поэтому должны иметь довольно схожий состав..

Однако специализация органелл значительно модифицирует состав мембран, что снижает их общие свойства на биохимическом и молекулярном уровне..

Аналогичным образом сохраняется тот факт, что основная функция мембран состоит в том, чтобы служить устойчивым барьером для водных сред..

Важность этой теории

Благодаря всем испытаниям, проведенным между 1895 и 1965 годами, особенно исследованиям микроскопии, проведенным J.D. Робертсон, важность клеточных мембран была подчеркнута.

Из ее унитарной модели стала подчеркиваться существенная роль, которую мембрана играет в структуре и функции клеток, до такой степени, что изучение этой структуры считается фундаментальной проблемой в современной биологии..

Теперь, что касается вклада теории сгибания мембраны, это в настоящее время не имеет признания. Тем не менее, в то время это привело к тому, что все больше экспертов в этой области пытались выяснить происхождение не только клеточных мембран, но и происхождение самой эукариотической клетки, как это сделала Линн Маргулис в 1967 году, когда поднимала теорию эндосимбиотиков..

ссылки

  1. Lodish H., Berk A, Kaiser C, et al. Молекулярно-клеточная биология. Том 39. 8-е изд. 2008.
  2. Heuser JE. Памяти Дж. Дэвида Робертсона. Am Soc Cell Biol. 1995: 11-13. Взято из heuserlab.wustl.edu.
  3. Ли А. Мембранная структура. Curr Biol. 2001; 11 (20): R811-R814. doi: 10.1083 / jcb.91.3.189s.
  4. Гупта Г.П. Биология растительных клеток. Издательство "Дискавери"; 2004. Взято из books.google.
  5. Хеймбург Т. Мембраны-Введение. Therm Biophys Membr. 2007; (2001): 1-13. doi: 10.1002 / 9783527611591.ch1.
  6. Stoeckenius W, Stoeckenius W, Engelman DM, Engelman DM. Обзор современных моделей строения биологических мембран. J Cell Biol.