ТЕОРИЯ НА СГЪВАНЕ НА МЕМБРАНАТА - БИОЛОГИЯ - 2025

На теория мембрана сгъване предлага на органели мембрани произлезли от разширяването и инвагинация на плазмената мембрана. JD Робъртсън, пионер в електронната микроскопия, отбелязва през 1962 г., че няколко вътреклетъчни тела притежават структура, която е визуално идентична на плазмената мембрана.

Идеята за структура, която разграничава клетките, възникна веднага след възникването на концепцията за "клетка", така че бяха проведени няколко проучвания, за да се изяснят характеристиките на тази структура.

Плазмената мембрана

Плазмената мембрана

Плазмената мембрана е структура, образувана от двоен слой фосфолипиди, организирани по такъв начин, че полярните групи са ориентирани към цитозола и извънклетъчната среда, докато аполарните групи са организирани към вътрешността на мембраната.

Основната му функция е да определя клетките, както еукариотични, така и прокариотни, тъй като физически отделя цитоплазмата от извънклетъчната среда.

Въпреки структурната си функция е добре известно, че мембраната не е статична, а по-скоро еластична и динамична бариера, при която протичат голям брой съществени процеси за клетката.

Някои процеси, които протичат в мембраната, са закрепване на цитоскелета, транспорт на молекули, сигнализиране и връзка с други клетки за образуване на тъкани. Освен това голямо разнообразие от органели също има мембрана, в която протичат други процеси с голямо значение.

Предистория на теорията за сгъване на мембраната

Електрофизиологични изследвания

Много преди Робъртсън да дойде да предложи теорията за сгъването на мембраната през 1962 г., първо бяха проведени проучвания, за да се определи как изглежда тази структура. При липса на електронен микроскоп преобладават електрофизиологичните изследвания, сред които се открояват следните:

1895

Овъртън отбеляза, че липидите преминават през клетъчната мембрана по-лесно, отколкото молекули от друг характер, следователно той заключи, че мембраната трябва да бъде съставена в по-голямата си част от липиди.

1902

J. Bernstein представи своята хипотеза, в която се споменава, че клетките се състоят от разтвор със свободни йони, ограничени от тънък слой, непроницаем за тези заредени молекули.

1923

Fricke измерва способността на еритроцитите мембрана за съхраняване на такси (капацитет), определяне, че тази стойност е 0.81 μF / cm ².

По-късно беше установено, че мембраните на други типове клетки имат сходни стойности на капацитет, следователно, мембраната трябва да бъде единна структура.

1925

Гортър и Грендел измерват площта на еритроцитите от бозайници с помощта на микроскоп. След това те извличат липидите от известен брой от този тип клетки и измерват площта, която заемат.

Те получиха съотношение 1: 2 клетка: мембрана в резултат. Това означава, че клетъчната мембрана е двойна структура, което води до термина "липиден двуслоен".

1935

Проучвания преди 1935 г. предполагат наличието на протеини в мембраната, това накара Даниели и Давсън да предложат модела на Сандвич или протеин-липид-протеинов модел.

Според този модел плазмената мембрана се състои от два слоя фосфолипиди, открити между два слоя протеини, които са свързани с мембраната чрез електростатични взаимодействия.

Електронни микроскопични изследвания

През 1959 г., благодарение на появата на електронна микроскопия, Дж. Дейвид Робъртсън събра достатъчно доказателства, за да потвърди и допълни моделите, предложени от Гортер и Грендел (1925 г.) и Даниели и Давсън (1935 г.), както и да предложи модела „Единна мембрана“.

Този модел запазва характеристиката на модела, предложен от Даниели и Давсън на липидния двуслоен, с изменението на протеиновия слой, който в този случай е асиметричен и прекъснат.

За какво е теория за сгъване на мембраната?

Пристигането на електронна микроскопия ни позволи да имаме доста ясна представа за това как е формирана плазмената мембрана.

Този факт обаче беше придружен от визуализацията на множество интрацитоплазмени мембрани, образуващи вътреклетъчни отделения, което накара Робъртсън през 1962 г. да предложи „Теорията на сгъването на мембраната“.

Теорията на сгъването на мембраната е, че плазмената мембрана увеличава повърхността си и е инвагинизирана, за да доведе до интрацитоплазмени мембрани, тези мембрани обграждат молекули, които са в цитозола, като по този начин произхождат органели.

Според тази теория ядрената обвивка, ендоплазменият ретикулум, апаратът на Голджи, лизозомите и вакуолите биха могли да възникнат по този начин.

Непрекъснатостта, която съществува между плазмената мембрана и първите три споменати по-горе органели, е потвърдена от изследвания с електронна микроскопия при различни типове клетки.

Робъртсън също така предлага в своята теория, че везикуларните органели като лизозоми и вакуоли също произхождат от инвагинации, които впоследствие се отделят от мембраната.

Поради характеристиките на теорията за сгъване на мембраната, той се разглежда като разширение на модела на единичната мембрана, който той самият предложи през 1959г.

Микрографите, направени от Робъртсън, показват, че всички тези мембрани са еднакви и следователно трябва да имат доста сходен състав.

Специализацията на органелите обаче значително променя състава на мембраните, което намалява свойствата, които имат общо на биохимично и молекулярно ниво.

По подобен начин се поддържа фактът, че мембраните имат основната си функция да служат като стабилна бариера за водна среда.

Значение на тази теория

Благодарение на всички тестове, проведени между 1895 и 1965 г., особено на изследванията за микроскопия, проведени от JD Robertson, беше подчертано значението на клетъчните мембрани.

От своя унитарен модел започна да се откроява съществената роля, която мембраната играе в структурата и функцията на клетките, до такава степен, че изучаването на тази структура се счита за основен въпрос в съвременната биология.

Сега, по отношение на приноса на теорията за сгъване на мембраната, това понастоящем не е прието. По онова време обаче това доведе до повече експерти в областта, които се опитват да изяснят произхода не само на клетъчните мембрани, но и на произхода на самата еукариотна клетка, както направи Лин Маргулис през 1967 г. при издигането на ендосимбиотичната теория.

Препратки

1. Лодиш Н, Берк А, Кайзер С и др. Молекулярна клетъчна биология. Том 39. 8-мо издание; 2008.
2. Heuser JE. В памет на Дж. Дейвид Робъртсън. Am Soc Cell Biol. 1995: 11-13. Взета от heuserlab.wustl.edu.
3. Лий А. Мембранна структура. Curr Biol. 2001; 11 (20): R811-R814. doi: 10.1083 / jcb.91.3.189s.
4. Gupta GP. Растителна клетъчна биология. Издателство Discovery; 2004. Взета от books.google.
5. Хаймбург Т. Мембрани-Въведение. Therm Biophys Membr. 2007; (2001): 1-13. doi: 10.1002 / 9783527611591.ch1.
6. Stoeckenius W, Stoeckenius W, Engelman DM, Engelman DM. Прегледайте актуалните модели за структурата на биологичните мембрани. J Cell Biol.