Membranfoldteori

De Membranfoldteori Den foreslår at organellmembranene til eukaryote celler stammer fra utvidelse og invaginering av plasmamembranen.

J.D. Robertson, en pioner innen elektronisk mikroskopi, la merke til i 1962 at flere intracellulære kropper hadde en visuelt identisk struktur som plasmamembranen. 

Ideen om en struktur som avgrenser cellene oppsto umiddelbart etter at "cellen" oppsto, så flere studier ble utført for å forstå egenskapene til nevnte struktur.

Plasmamembranen

Plasmamembranen er en struktur dannet av et dobbelt lag med fosfolipider organisert på en slik måte at polare gruppene er orientert mot cytosol og det ekstracellulære mediet, mens de apolare gruppene er organisert i membranen.

Hovedfunksjonen er å definere cellene, både eukaryoter og prokaryoter, siden fysisk skiller cytoplasma fra det ekstracellulære mediet.

Til tross for sin strukturelle funksjon, er det veldig godt kjent at membranen ikke er statisk, men er en elastisk og dynamisk barriere der et stort antall uunnværlige prosesser for cellen oppstår.

Noen prosesser som skjer i membranen er forankring av cytoskjelettet, transport av molekyler, eller signalering og forbindelse med andre celler for å danne vev. I tillegg har et bredt utvalg av organeller også membran der andre prosesser av stor betydning oppstår.

Bakgrunn for membranfoldeteori

Elektrofysiologiske studier

Lenge før Robertson kom for å foreslå membranfoldteori i 1962, ble studier utført for å avgjøre hva denne strukturen var. I mangel av det elektroniske mikroskopet, dominerer elektrofysiologiske studier, blant dem: er:

1895

Overton la merke til at lipider krysset cellemembranen lettere enn molekyler av en annen art, derfor utledes membranen, for det meste, lipider.

1902

J. Bernstein presenterte sin hypotese, som nevnte at cellene besto av en løsning med frie ioner avgrenset av et tynt lag vanntett til disse ladede molekylene.

1923

Fricke målte erytrocyttmembrankapasiteten til å lagre belastninger (kapasitans), og bestemte at denne verdien var 0.81 µF/cm².

Deretter ble det bestemt at membranene til andre typer celler hadde lignende kapasitansverdier, derfor skulle membranen være en enhetsstruktur.

1925

Gorter og Grendel målte området med pattedyr erytrocytter ved hjelp av et mikroskop. Så hentet de ut lipidene til et kjent antall av denne celletypen og målte området de okkuperte.

Som et resultat av et 1: 2 -celleforhold: membran. Dette betydde at cellemembranen var en dobbel struktur, og dermed fremsto begrepet "lipid -dobbeltlag".

1935

Tidligere studier til 1935 antydet tilstedeværelsen av proteiner i membranen, dette førte til at Danielli og Davson foreslo sandwichmodellen, eller protein-lipid-proteinmodell.

I følge denne modellen består plasmamembranen av to lag fosfolipider som er mellom to lag proteiner, som er assosiert med membranen ved elektrostatiske interaksjoner.

Elektroniske mikroskopistudier

I 1959, takket være utseendet til elektronisk mikroskopi, J. David Robertson samlet tilstrekkelig bevis for å bekrefte og utfylle modellene til Gorter og Grendel (1925) og Danielli og Davson (1935), og foreslår "enhetsmembranen" -modellen.

Denne modellen beholder kjennetegnet ved modellen som Danielli og Davson fra Lipid -dobbeltlaget foreslo, med variasjonen av proteinlaget som i dette tilfellet er asymmetrisk og diskontinuerlig.

Hva med membranfoldteori handler om?

Ankomsten av elektronisk mikroskopi tillot å ha en ganske klar idé om hvordan plasmamembranen ble dannet.

Imidlertid ble dette faktum ledsaget av visualisering av flere intra -ite -membraner som dannet intracellulære rom, noe som førte til at Robertson i 1962 foreslo membranfoldeteori -teorien.

Membranfoldeteorien er at plasmamembranen økte overflaten og ble invaginert for å gi opphav til de intrachitoplasmatiske membranene, disse membranene omgitt molekylene som var i cytosolen og oppsto organellene.

I følge denne teorien kunne kjernefysisk konvolutt, endoplasmatisk retikulum, Golgi, lysosomer og vakuolasapparat ha sin opprinnelse på denne måten.

Kontinuiteten som eksisterer mellom plasmamembranen med de tre første organellene som er nevnt ovenfor, er bekreftet gjennom elektroniske mikroskopistudier i forskjellige celletyper.

Robertson foreslo imidlertid også i sin teori at vesikulære organeller, som lysosomer og vakuoler, også har sin opprinnelse gjennom invaginasjoner som senere skilte seg fra membranen.

På grunn av egenskapene til membranfoldteori, regnes det som en forlengelse av Unitary Membrane -modellen som han foreslo i 1959.

Mikrografer tatt av Robertson viser at alle disse membranene er like og derfor bør ha en ganske lik sammensetning.

Spesialiseringen av organeller endrer imidlertid sammensetningen av membranene betydelig, noe som reduserer egenskapene de har til felles på biokjemisk og molekylært nivå.

Tilsvarende at membranene er viktigst for å tjene som en stabil barriere for vandige medier, opprettholdes.

Viktigheten av denne teorien

Takk til alle testene som ble utført mellom 1895 og 1965, spesielt mikroskopi -studier utført av J.D. Robertson, betydningen av cellemembraner understreket.

Fra enhetsmodellen begynte den essensielle rollen som membranen spiller i strukturen og funksjonen til cellene å bli fremhevet, til det punktet at studiet av denne strukturen regnes som et grunnleggende tema i nåværende biologi.

Nå har for øyeblikket teorien som sådan ingen aksept.

På det tidspunktet ga han imidlertid opphav til flere eksperter på området og prøvde å belyse opprinnelsen ikke bare av cellemembraner, men også opprinnelsen til den eukaryotiske cellen, som Lynn Margulis gjorde i 1967 ved å heve endosimbiotisk teori.

Referanser

1. Lodish H, Berk A, Kaiser C, et al. (2008). Molekylær cellebiologi. 
2. Heuser J.OG. (nitten nitti fem). Til minne om j. David Robertson. Hentet fra Heuserlab.Wustl.Edu.
3. Lese en. (2001). Membranstruktur. Curr. Biol.