TEORI OM MEMBRANFOLDING - BIOLOGI - 2026

Den membran folding teori foreslår at organelle membranene stammer fra utvidelsen og invagination av plasmamembranen. JD Robertson, en pioner innen elektronmikroskopi, bemerket i 1962 at flere intracellulære legemer hadde en struktur som var visuelt identisk med plasmamembranen.

Ideen om en struktur som avgrenser celler oppsto umiddelbart etter at konseptet "celle" oppsto, så flere studier ble utført for å belyse egenskapene til denne strukturen.

Plasmamembran

Plasmamembranen

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

Dets viktigste funksjon er å definere celler, både eukaryotisk og prokaryotisk, siden den fysisk skiller cytoplasma fra det ekstracellulære miljøet.

Til tross for sin strukturelle funksjon, er det velkjent at membranen ikke er statisk, men snarere en elastisk og dynamisk barriere der et stort antall viktige prosesser for cellen oppstår.

Noen prosesser som foregår i membranen er cytoskeletalforankring, molekyltransport, signalering og forbindelse med andre celler for å danne vev. I tillegg har et stort utvalg av organeller også en membran der andre prosesser av stor betydning forekommer.

Bakgrunn for membranfoldingsteorien

Elektrofysiologiske studier

Lenge før Robertson kom til å foreslå teorien om membranfolding i 1962, ble det først utført studier for å bestemme hvordan denne strukturen så ut. I mangel av elektronmikroskop dominerte elektrofysiologiske studier, hvorav følgende skiller seg ut:

1895

Overton bemerket at lipider lettere krysset cellemembranen enn molekyler av annen art, og derfor utledet han at membranen for det meste må være sammensatt av lipider.

1902

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

1923

Fricke målte evnen til erytrocytten membranen til å lagre ladninger (kapasitansen), å bestemme at denne verdien var 0,81 uF / cm ² .

Senere ble det bestemt at membranene til andre celletyper hadde lignende kapasitansverdier, derfor skulle membranen være en enhetlig struktur.

1925

Gorter og Grendel målte området til pattedyr erytrocytter ved hjelp av et mikroskop. De ekstraherte deretter lipidene fra et kjent antall av denne celletypen og målte området de okkuperte.

De oppnådde et forhold på 1: 2 celle: membran som resultat. Dette betydde at cellemembranen var en dobbeltstruktur, og dermed ga opphav til begrepet “lipid bilayer”.

1935

Studier før 1935 antydet tilstedeværelsen av proteiner i membranen, dette førte til at Danielli og Davson foreslo Sandwich-modellen eller Protein-Lipid-Protein-modellen.

I følge denne modellen består plasmamembranen av to lag fosfolipider som finnes mellom to lag med proteiner, som er forbundet med membranen gjennom elektrostatisk interaksjon.

Elektronmikroskopistudier

I 1959, takket være utseendet til elektronmikroskopi, samlet J. David Robertson tilstrekkelig bevis for å bekrefte og komplementere modellene foreslått av Gorter og Grendel (1925) og Danielli og Davson (1935), og for å foreslå modellen "Unitary Membrane".

Denne modellen beholder karakteristikken til modellen foreslått av Danielli og Davson for lipid-dobbeltlaget, med variasjonen av proteinlaget som i dette tilfellet er asymmetrisk og diskontinuerlig.

Hva handler membranfoldingsteori om?

Ankomsten av elektronmikroskopi tillot oss å ha en ganske klar idé om hvordan plasmamembranen ble dannet.

Dette faktum ble imidlertid ledsaget av visualisering av flere intracytoplasmatiske membraner som danner intracellulære rom, noe som førte til at Robertson i 1962 foreslo "Theory of membrane folding".

Teorien om membranfolding er at plasmamembranen økte overflaten og ble invaginert for å gi opphav til intracytoplasmatiske membraner, disse membranene omringet molekyler som var i cytosol, og dermed opprinnelige organeller.

I følge denne teorien kunne atomkonvolutten, endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparatet, lysosomer og vakuoler ha oppstått på denne måten.

Kontinuiteten som eksisterer mellom plasmamembranen og de tre første organellene som er nevnt ovenfor, er bekreftet ved elektronmikroskopistudier i forskjellige celletyper.

Imidlertid foreslo Robertson også i sin teori at vesikulære organeller som lysosomer og vakuoler også stammer fra invagasjoner som deretter separerte seg fra membranen.

På grunn av egenskapene til membranfoldingsteorien, blir det betraktet som en utvidelse av enhetsmembranmodellen som han selv foreslo i 1959.

Mikrografene tatt av Robertson viser at alle disse membranene er de samme og derfor bør ha en ganske lik sammensetning.

Spesialiseringen av organellene endrer imidlertid sammensetningen av membranene betydelig, noe som reduserer egenskapene de har til felles på det biokjemiske og molekylære nivået.

På samme måte opprettholdes det faktum at membranene har sin viktigste funksjon å tjene som en stabil barriere for vandige medier.

Betydningen av denne teorien

Takket være alle testene som ble utført mellom 1895 og 1965, spesielt mikroskopistudiene utført av JD Robertson, ble viktigheten av cellemembraner understreket.

Fra sin enhetsmodell begynte den vesentlige rollen som membranen spiller i strukturen og funksjonen til celler, å bli trukket fram, i en slik grad at studiet av denne strukturen anses som et grunnleggende spørsmål i dagens biologi.

Nå, med hensyn til bidraget fra membranfoldingsteori, er dette foreløpig ikke akseptert. På den tiden førte det imidlertid til at flere eksperter på området prøvde å belyse opprinnelsen til cellemembraner, men også opphavet til selve eukaryotcellen, slik Lynn Margulis gjorde i 1967 da han reiste den endosymbiotiske teorien.

referanser

1. Lodish H, Berk A, Kaiser C, et al. Molekylær cellebiologi. Vol 39. 8. utg .; 2008.
2. Heuser JE. Til minne om J. David Robertson. Am Soc Cell Biol. 1995: 11-13. Hentet fra heuserlab.wustl.edu.
3. Lee A. Membranstruktur. Curr Biol. 2001; 11 (20): R811-R814. doi: 10.1083 / jcb.91.3.189s.
4. Gupta fastlege. Plantecellebiologi. Discovery forlag; 2004. Hentet fra books.google.
5. Heimburg T. Membranes-An Introduction. Therm Biophys Membr. 2007; (2001): 1-13. doi: 10.1002 / 9783527611591.ch1.
6. Stoeckenius W, Stoeckenius W, Engelman DM, Engelman DM. Gjennomgå gjeldende modeller for strukturen til biologiske membraner. J Cell Biol.