MEMBRANFÄLLNINGSTEORI - BIOLOGI - 2025

Den membran fällbara teori föreslår att organellmembran härstammar från expansion och invagination av plasmamembranet. JD Robertson, en pionjär inom elektronmikroskopi, konstaterade 1962 att flera intracellulära kroppar hade en struktur som visuellt var identisk med plasmamembranet.

Idén om en struktur som avgränsar celler uppstod omedelbart efter att begreppet "cell" uppstod, så flera studier genomfördes för att belysa egenskaperna hos denna struktur.

Plasmamembran

Plasmamembranet

Plasmamembranet är en struktur som bildas av ett dubbelt skikt av fosfolipider organiserade på ett sådant sätt att de polära grupperna är orienterade mot cytosolen och det extracellulära mediet medan de apolära grupperna är organiserade mot det inre av membranet.

Dess huvudfunktion är att definiera celler, både eukaryota och prokaryota, eftersom det fysiskt separerar cytoplasma från den extracellulära miljön.

Trots sin strukturella funktion är det välkänt att membranet inte är statiskt utan snarare en elastisk och dynamisk barriär där ett stort antal väsentliga processer för cellen inträffar.

Vissa processer som sker i membranet är cytoskeletalförankring, molekyltransport, signalering och anslutning med andra celler för att bilda vävnader. Dessutom har en stor variation av organeller också ett membran där andra processer av stor betydelse förekommer.

Bakgrund för membranviktsteorin

Elektrofysiologiska studier

Långt innan Robertson kom att föreslå teorin om membranvikning 1962 genomfördes först studier för att bestämma hur denna struktur såg ut. I avsaknad av elektronmikroskop dominerade elektrofysiologiska studier, bland vilka följande sticker ut:

1895

Overton konstaterade att lipider korsade cellmembranet lättare än molekyler av en annan art, och därför drar han slutsatsen att membranet måste till största delen bestå av lipider.

1902

J. Bernstein presenterade sin hypotes, som nämnde att cellerna bestod av en lösning med fria joner avgränsade av ett tunt skikt ogenomträngligt för dessa laddade molekyler.

1923

Fricke mätte förmågan hos erytrocytmembranet att lagra laddningar (kapacitans) och bestämde att detta värde var 0,81 uF / cm ^{^} .

Senare fastställdes att membranen hos andra celltyper hade liknande kapacitansvärden, därför bör membranet vara en enhetlig struktur.

1925

Gorter och Grendel mätte området för däggdjurs erytrocytter med hjälp av ett mikroskop. De extraherade sedan lipiderna från ett känt antal av denna celltyp och mätte området de ockuperade.

De erhöll ett 1: 2-cell: membranförhållande som resultat. Detta innebar att cellmembranet var en dubbel struktur, vilket således gav upphov till termen "lipid bilayer".

1935

Studier före 1935 antydde närvaron av proteiner i membranet, vilket ledde till att Danielli och Davson föreslog Sandwich-modellen eller Protein-Lipid-Protein-modellen.

Enligt denna modell består plasmamembranet av två lager av fosfolipider som finns mellan två lager av proteiner, som är förknippade med membranet genom elektrostatiska interaktioner.

Elektronmikroskopistudier

1959, tack vare utseendet på elektronmikroskopi, samlade J. David Robertson tillräckligt med bevis för att bekräfta och komplettera de modeller som föreslagits av Gorter och Grendel (1925) och Danielli och Davson (1935) och för att föreslå modellen "Unitary Membrane".

Denna modell behåller kännetecknet för den modell som föreslagits av Danielli och Davson för lipid-tvåskiktet, med variationen i proteinskiktet, som i detta fall är asymmetriskt och diskontinuerligt.

Vad handlar om membranviktsteori?

Ankomsten av elektronmikroskopi tillät oss att ha en ganska klar idé om hur plasmamembranet bildades.

Detta faktum åtföljdes emellertid av visualiseringen av flera intracytoplasmatiska membran som bildade intracellulära fack, vilket fick Robertson 1962 att föreslå "Theory of membrane folding".

Teorin för membranvikning är att plasmamembranet ökade ytan och invaginerades för att ge upphov till intracytoplasmatiska membran, dessa membran omgav molekyler som fanns i cytosolen och därmed ursprungliga organeller.

Enligt denna teori kunde kärnhöljet, endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparaten, lysosomer och vakuoler ha kommit på detta sätt.

Kontinuiteten som finns mellan plasmamembranet och de tre första organellerna som nämns ovan har bekräftats genom elektronmikroskopistudier i olika celltyper.

Robertson föreslog emellertid också i sin teori att vesikulära organeller såsom lysosomer och vakuoler också härstammade av invaginationer som sedan separerades från membranet.

På grund av egenskaperna hos membranviktsteorin betraktas det som en förlängning av enhetsmembranmodellen som han själv föreslog 1959.

Mikrograferna tagna av Robertson visar att alla dessa membran är desamma och därför bör ha en ganska lik sammansättning.

Specialiseringen av organellerna modifierar emellertid membranens sammansättning avsevärt, vilket minskar de egenskaper de har gemensamt på biokemisk och molekylär nivå.

På samma sätt bibehålls det faktum att membranen har sin huvudfunktion att tjäna som en stabil barriär för vattenhaltiga media.

Betydelsen av denna teori

Tack vare alla tester som genomfördes mellan 1895 och 1965, särskilt mikroskopstudierna som utfördes av JD Robertson, betonades vikten av cellmembran.

Från sin enhetliga modell började den väsentliga roll som membranet spelar i strukturen och funktionen hos celler belystas, i en sådan utsträckning att studien av denna struktur anses vara en grundläggande fråga i den aktuella biologin.

Nu när det gäller bidraget från membranvikningsteori accepteras detta för närvarande inte. Men vid den tiden ledde det till att fler experter på området försökte belysa ursprunget till cellmembranen, utan också ursprunget till själva den eukaryota cellen, som Lynn Margulis gjorde 1967 när man tog upp den endosymbiotiska teorin.

referenser

1. Lodish H, Berk A, Kaiser C, et al. Molekylär cellbiologi. Vol 39. 8: e upplagan; 2008.
2. Heuser JE. Till minne av J. David Robertson. Am Soc Cell Biol. 1995: 11-13. Hämtad från heuserlab.wustl.edu.
3. Lee A. Membranstruktur. Curr Biol. 2001; 11 (20): R811-R814. doi: 10.1083 / jcb.91.3.189s.
4. Gupta GP. Växtcellbiologi. Discovery Publishing House; 2004. Hämtat från 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. Granska nuvarande modeller för biologiska membranstrukturer. J Cell Biol.