MEMBRANFOLDNINGSTEORI - BIOLOGI - 2025

Den membran foldning teori foreslår, at organel membraner stammede fra ekspansionen og invaginering af plasmamembranen. JD Robertson, en pioner inden for elektronmikroskopi, bemærkede i 1962, at adskillige intracellulære organer havde en struktur, der var visuelt identisk med plasmamembranen.

Ideen om en struktur, der afgrænser celler, opstod umiddelbart efter, at begrebet "celle" opstod, så flere undersøgelser blev udført for at belyse egenskaberne ved denne struktur.

Plasma membran

Plasmamembranen

Plasmamembranen er en struktur dannet af et dobbelt lag af phospholipider organiseret på en sådan måde, at de polære grupper er orienteret mod cytosol og det ekstracellulære medium, medens de apolære grupper er organiseret mod det indre af membranen.

Dets vigtigste funktion er at definere celler, både eukaryot og prokaryot, da det fysisk adskiller cytoplasma fra det ekstracellulære miljø.

På trods af dens strukturelle funktion er det velkendt, at membranen ikke er statisk, men snarere en elastisk og dynamisk barriere, hvor et stort antal væsentlige processer for cellen forekommer.

Nogle processer, der finder sted i membranen, er cytoskeletalt forankring, molekyltransport, signalering og forbindelse med andre celler til dannelse af væv. Derudover har en lang række organeller også en membran, hvor andre processer af stor betydning forekommer.

Baggrund for membranfoldningsteorien

Elektrofysiologiske undersøgelser

Længe før Robertson kom til at foreslå teorien om membranfoldning i 1962, blev der først udført undersøgelser for at bestemme, hvordan denne struktur så ud. I fravær af elektronmikroskop dominerede elektrofysiologiske undersøgelser, hvoraf følgende skiller sig ud:

1895

Overton bemærkede, at lipider krydsede cellemembranen lettere end molekyler af anden art, og derfor udledte han, at membranen for det meste skal være sammensat af lipider.

1902

J. Bernstein præsenterede sin hypotese, som nævnte, at cellerne bestod af en opløsning med frie ioner afgrænset af et tyndt lag uigennemtrængeligt for de ladede molekyler.

1923

Fricke målte evne erythrocytmembranen til butikken afgifter (kapacitans), bestemmelse af, at denne værdi var 0,81 uF / cm ².

Senere blev det bestemt, at membranerne fra andre typer celler havde lignende kapacitansværdier, derfor skulle membranen være en enhedsstruktur.

1925

Gorter og Grendel målte området for pattedyrs erytrocytter ved hjælp af et mikroskop. De ekstraherede derefter lipiderne fra et kendt antal af denne celletype og målte det område, de besatte.

De opnåede et 1: 2-celle: membran-forhold som resultat. Dette betød, at cellemembranen var en dobbelt struktur, hvilket således gav anledning til udtrykket "lipid-dobbeltlag".

1935

Undersøgelser før 1935 antydede tilstedeværelsen af ​​proteiner i membranen, dette førte Danielli og Davson til at foreslå Sandwich-modellen eller Protein-Lipid-Protein-modellen.

I henhold til denne model består plasmamembranen af ​​to lag phospholipider, der findes mellem to lag proteiner, som er forbundet med membranen gennem elektrostatisk interaktion.

Elektronmikroskopiundersøgelser

I 1959 indsamlede J. David Robertson takket være elektronmikroskopi tilstrækkelig dokumentation til at bekræfte og komplementere de modeller, der blev foreslået af Gorter og Grendel (1925) og Danielli og Davson (1935), og til at foreslå modellen "Unitary Membrane".

Denne model bevarer det karakteristiske ved den model, der er foreslået af Danielli og Davson for lipid-dobbeltlaget, med variationen i proteinlaget, som i dette tilfælde er asymmetrisk og diskontinuerlig.

Hvad handler membranfoldningsteori om?

Ankomsten af ​​elektronmikroskopi gjorde det muligt for os at have en ret klar idé om, hvordan plasmamembranen blev dannet.

Imidlertid ledsages denne kendsgerning af visualiseringen af ​​flere intracytoplasmatiske membraner, der dannede intracellulære rum, hvilket førte til, at Robertson i 1962 foreslog "Theory of membrane folding".

Teorien om membranfoldning er, at plasmamembranen forøgede sin overflade og blev invagineret for at give anledning til intracytoplasmatiske membraner, disse membraner omgivede molekyler, der var i cytosol, og dermed stammer fra organeller.

I henhold til denne teori kunne kernekonvolutten, det endoplasmatiske retikulum, Golgi-apparatet, lysosomer og vakuoler have stammet på denne måde.

Kontinuiteten, der findes mellem plasmamembranen med de tre første organeller nævnt ovenfor, er bekræftet ved elektronmikroskopiundersøgelser i forskellige celletyper.

Robertson foreslog imidlertid også i sin teori, at vesikulære organeller såsom lysosomer og vakuoler også stammer fra invaginationer, der efterfølgende adskiltes fra membranen.

På grund af egenskaberne ved membranfoldningsteorien betragtes det som en udvidelse af enhedsmembranmodellen, som han selv foreslog i 1959.

Mikrografterne taget af Robertson viser, at alle disse membraner er ens og derfor burde have en temmelig lignende sammensætning.

Specialiseringen af ​​organellerne ændrer imidlertid sammensætningen af ​​membranerne betydeligt, hvilket reducerer de egenskaber, de har til fælles på det biokemiske og molekylære niveau.

På samme måde opretholdes det faktum, at membranerne har deres vigtigste funktion at tjene som en stabil barriere for vandige medier.

Betydningen af ​​denne teori

Takket være alle de test, der blev udført mellem 1895 og 1965, især mikroskopiundersøgelser udført af JD Robertson, blev vigtigheden af ​​cellemembraner fremhævet.

Fra sin enhedsmodel begyndte den vigtige rolle, som membranen spiller i strukturen og funktionen af ​​celler, at blive fremhævet, i en sådan grad, at studiet af denne struktur betragtes som et grundlæggende spørgsmål i den nuværende biologi.

Med hensyn til bidraget fra membranfoldningsteori accepteres dette ikke i øjeblikket. På det tidspunkt førte det imidlertid til, at flere eksperter i området forsøgte at belyse oprindelsen af ​​cellemembraner, men også oprindelsen af ​​selve den eukaryote celle, som Lynn Margulis gjorde i 1967, da den rejste den endosymbiotiske teori.

Referencer

1. Lodish H, Berk A, Kaiser C, et al. Molekylær cellebiologi. Bind 39. 8. udgave; 2008.
2. Heuser JE. Til erindring af J. David Robertson. Am Soc Cell Biol. 1995: 11-13. Taget fra heuserlab.wustl.edu.
3. Lee A. Membranstruktur. Curr Biol. 2001; 11 (20): R811-R814. doi: 10.1083 / jcb.91.3.189s.
4. Gupta GP. Plantecellebiologi. Discovery forlag; 2004. Taget fra books.google.
5. Heimburg T. Membranes-En introduktion. Therm Biophys Membr. 2007; (2001): 1-13. doi: 10.1002 / 9783527611591.ch1.
6. Stoeckenius W, Stoeckenius W, Engelman DM, Engelman DM. Gennemgå aktuelle modeller for strukturen af ​​biologiske membraner. J Cell Biol.