MEMBRĀNAS LOCĪŠANAS TEORIJA - BIOLOĢIJA - 2025

Membrāna locīšanas teoriju ierosina Organelle membrānas cēlies no izplešanās un invagination no plazmas membrānu. JD Robertsons, elektronu mikroskopijas pionieris, 1962. gadā atzīmēja, ka vairākiem starpšūnu ķermeņiem bija struktūra, kas bija vizuāli identiska plazmas membrānai.

Ideja par struktūru, kas norobežo šūnas, radās tūlīt pēc jēdziena "šūna" parādīšanās, tāpēc tika veikti vairāki pētījumi, lai noskaidrotu šīs struktūras īpašības.

Plazmas membrāna

Plazmas membrāna

Plazmas membrāna ir struktūra, ko veido divkāršs fosfolipīdu slānis, kas sakārtots tādā veidā, ka polārās grupas ir orientētas uz citosolu un ārpusšūnu barotni, bet apolārās grupas tiek organizētas membrānas iekšpusē.

Tās galvenā funkcija ir noteikt šūnas, gan eikariotu, gan prokariotu, jo tā fiziski atdala citoplazmu no ārpusšūnu vides.

Neskatoties uz tās strukturālo funkciju, ir labi zināms, ka membrāna nav statiska, bet drīzāk elastīga un dinamiska barjera, kur notiek liels skaits šūnai būtisku procesu.

Daži procesi, kas notiek membrānā, ir citoskeleta noenkurošana, molekulu transportēšana, signalizācija un savienojums ar citām šūnām, veidojot audus. Turklāt ļoti daudzveidīgām organellām ir arī membrāna, kurā notiek citi ļoti svarīgi procesi.

Membrānas locīšanas teorijas pamati

Elektrofizioloģiskie pētījumi

Ilgi pirms Robertsons 1962. gadā nāca klajā ar membrānas salocīšanas teorijas ierosinājumu, vispirms tika veikti pētījumi, lai noteiktu, kāda izskatās šī struktūra. Ja nav elektronu mikroskopa, dominēja elektrofizioloģiskie pētījumi, no kuriem izceļas:

1895. gads

Overtons atzīmēja, ka lipīdi šķērso šūnu membrānu vieglāk nekā cita veida molekulas, tāpēc viņš secināja, ka membrānai lielākoties jābūt no lipīdiem.

1902. gads

J. Bernsteins iesniedza savu hipotēzi, kurā tika minēts, ka šūnas sastāvēja no šķīduma ar brīvajiem joniem, ko norobežo plāns slānis, kas ir necaurlaidīgs šīm lādētajām molekulām.

1923. gads

Fricke mēra spēju eritrocītu membrānu uzglabāt maksājumiem (kapacitātes), nosakot, ka šī vērtība bija 0,81 mF / cm ² .

Vēlāk tika noteikts, ka citu šūnu membrānām ir līdzīgas kapacitātes vērtības, tāpēc membrānai vajadzētu būt vienotai struktūrai.

1925. gads

Gorters un Grendels ar mikroskopa palīdzību izmērīja zīdītāju eritrocītu laukumu. Pēc tam viņi ekstrahēja lipīdus no zināma skaita šo šūnu tipu un izmērīja to aizņemto laukumu.

Rezultātā viņi ieguva šūnu: membrānu attiecību 1: 2. Tas nozīmēja, ka šūnas membrāna bija dubultā struktūra, tādējādi radot terminu “lipīdu divslānis”.

1935. gads

Pētījumi pirms 1935. gada ieteica olbaltumvielu klātbūtni membrānā, tāpēc Danielli un Davson ierosināja Sandwich modeli vai Protein-Lipid-Protein modeli.

Saskaņā ar šo modeli plazmas membrāna sastāv no diviem fosfolipīdu slāņiem, kas atrodami starp diviem olbaltumvielu slāņiem, kuri ar membrānu ir saistīti caur elektrostatisko mijiedarbību.

Elektronu mikroskopijas pētījumi

1959. gadā, pateicoties elektronu mikroskopijas parādīšanai, J. Deivids Robertsons savāca pietiekamus pierādījumus, lai apstiprinātu un papildinātu Gortera un Grendela (1925) un Danielli un Davson (1935) piedāvātos modeļus un ierosinātu modeli “Unitārā membrāna”.

Šis modelis saglabā modeļa, ko ierosinājuši lipīdu divslāņu Danielli un Davson, raksturīgās pazīmes, mainot olbaltumvielu slāni, kas šajā gadījumā ir asimetrisks un pārtraukts.

Kas ir membrānas locīšanas teorija?

Elektronu mikroskopijas ienākšana ļāva mums iegūt diezgan skaidru priekšstatu par to, kā veidojās plazmas membrāna.

Tomēr šo faktu pavadīja vairāku intracitoplazmatisko membrānu vizualizācija, veidojot intracelulārus nodalījumus, kuru dēļ Robertsons 1962. gadā ierosināja "Membrānas salocīšanas teoriju".

Membrānas salocīšanas teorija ir tāda, ka plazmas membrāna palielināja tās virsmu un tika invagināta, lai iegūtu intracitoplazmatiskas membrānas. Šīs membrānas ieskauj molekulas, kas atradās citosolā, tādējādi iegūstot organoīdus.

Saskaņā ar šo teoriju šādā veidā varētu būt radušās kodola apvalks, endoplazmatiskais retikulums, Golgi aparāts, lizosomas un vakuoli.

Nepārtrauktība, kas pastāv starp plazmas membrānu un pirmajiem trim iepriekšminētajiem organelliem, ir apstiprināta ar elektronu mikroskopijas pētījumiem dažādos šūnu tipos.

Tomēr Robertsons savā teorijā arī ierosināja, ka vezikulārie organeli, piemēram, lizosomas un vakuoli, arī rodas invagināciju rezultātā, kas vēlāk atdalās no membrānas.

Sakarā ar membrānas locīšanas teorijas īpašībām, tas tiek uzskatīts par vienības membrānas modeļa pagarinājumu, ko viņš pats ierosināja 1959. gadā.

Robertsona uzņemtais mikrogrāfs parāda, ka visas šīs membrānas ir vienādas un tāpēc tām vajadzētu būt diezgan līdzīgam sastāvam.

Tomēr organellu specializācija ievērojami maina membrānu sastāvu, kas samazina to kopīgās īpašības bioķīmiskajā un molekulārajā līmenī.

Tāpat tiek saglabāts fakts, ka membrānām galvenā funkcija ir kalpot par stabilu barjeru ūdens vidē.

Šīs teorijas nozīme

Pateicoties visiem testiem, kas veikti no 1895. līdz 1965. gadam, īpaši JD Robertsona veiktajiem mikroskopijas pētījumiem, tika uzsvērta šūnu membrānu nozīme.

No vienotā modeļa sāka izcelt būtisko lomu, kāda membrānai ir šūnu struktūrā un funkcijā, tādā mērā, ka šīs struktūras izpēte tiek uzskatīta par būtisku problēmu pašreizējā bioloģijā.

Tagad, ņemot vērā membrānas salocīšanas teorijas ieguldījumu, tas šobrīd netiek pieņemts. Tomēr tajā laikā tas noveda pie tā, ka vairāk jomas ekspertu mēģināja noskaidrot ne tikai šūnu membrānu izcelsmi, bet arī pašas eikariotu šūnas izcelsmi, kā to izdarīja Lins Margulis 1967. gadā, paaugstinot endosimbiotisko teoriju.

Atsauces

1. Lodish H, Berk A, Kaiser C, et al. Molekulāro šūnu bioloģija. Vol. 39. 8. izdevums; 2008. gads.
2. Heusers JE. J. Deivida Robertsona piemiņai. Am Soc Cell Biol. 1995: 11-13. Paņemts no heuserlab.wustl.edu.
3. Lī A. Membrānas struktūra. Curr Biol. 2001; 11 (20): R811-R814. doi: 10.1083 / jcb.91.3.189s.
4. Gupta GP. Augu šūnu bioloģija. Izdevniecība Discovery; 2004. ņemts no books.google.
5. Heimburga T. Membrānas-ievads. Therm Biophys Membr. 2007; (2001): 1.-13. doi: 10.1002 / 9783527611591.ch1.
6. Stoeckenius W, Stoeckenius W, Engelman DM, Engelman DM. Pārskatiet pašreizējos bioloģisko membrānu struktūras modeļus. J Cell Biol.