- Plazmatická membrána
- Pozadie teórie membránového skladania
- Elektrofyziologické štúdie
- 1895
- 1902
- 1923
- 1925
- 1935
- Štúdie elektrónovej mikroskopie
- O čom je teória skladania membrán?
- Dôležitosť tejto teórie
- Referencie
Teória membrána skladacie navrhuje, aby organel pochádza z rozšírenia a invagináciu plazmatické membrány. JD Robertson, priekopník v elektrónovej mikroskopii, poznamenal v roku 1962, že niekoľko intracelulárnych telies má štruktúru, ktorá je vizuálne identická s plazmovou membránou.
Myšlienka štruktúry, ktorá vymedzuje bunky, vznikla hneď po objavení sa pojmu "bunka", takže sa uskutočnilo niekoľko štúdií, aby sa objasnili vlastnosti tejto štruktúry.
Plazmatická membrána
Plazmatická membrána
Plazmatická membrána je štruktúra tvorená dvojitou vrstvou fosfolipidov usporiadanou takým spôsobom, že polárne skupiny sú orientované smerom k cytosolu a extracelulárnemu médiu, zatiaľ čo nepolárne skupiny sú usporiadané smerom dovnútra membrány.
Jeho hlavnou funkciou je definovať eukaryotické a prokaryotické bunky, pretože fyzikálne oddeľuje cytoplazmu od extracelulárneho prostredia.
Napriek svojej štrukturálnej funkcii je dobre známe, že membrána nie je statická, ale skôr elastická a dynamická bariéra, pri ktorej dochádza k veľkému počtu základných procesov pre bunku.
Niektoré procesy, ktoré prebiehajú v membráne, sú cytoskeletálne ukotvenie, transport molekúl, signalizácia a spojenie s inými bunkami za vzniku tkanív. Okrem toho má veľké množstvo organel tiež membránu, v ktorej sa vyskytujú ďalšie procesy veľmi dôležité.
Pozadie teórie membránového skladania
Elektrofyziologické štúdie
Dlho predtým, ako Robertson prišiel navrhnúť teóriu membránového skladania v roku 1962, sa najprv uskutočnili štúdie, aby sa určilo, ako vyzerá táto štruktúra. Pri neprítomnosti elektrónového mikroskopu prevládali elektrofyziologické štúdie, medzi ktorými vynikajú najmä tieto:
1895
Overton poznamenal, že lipidy prechádzajú bunkovou membránou ľahšie ako molekuly inej povahy, preto vyvodil, že membrána musí byť zložená z väčšej časti z lipidov.
1902
J. Bernstein prezentoval svoju hypotézu, ktorá uvádza, že bunky pozostávajú z roztoku s voľnými iónmi ohraničenými tenkou vrstvou nepriepustnou pre tieto nabité molekuly.
1923
Fricke meria schopnosť erytrocytov membrány pre ukladanie poplatkov (kapacitný), určenie, že táto hodnota bola 0,81 uF / cm 2 .
Neskôr sa zistilo, že membrány iných typov buniek majú podobné hodnoty kapacity, preto by membrána mala byť jednotnou štruktúrou.
1925
Gorter a Grendel merali plochu erytrocytov cicavcov pomocou mikroskopu. Potom extrahovali lipidy zo známeho počtu tohto typu buniek a zmerali plochu, ktorú obsadili.
Ako výsledok dostali pomer buniek: membrána 1: 2. To znamenalo, že bunková membrána mala dvojitú štruktúru, čo viedlo k vzniku termínu „lipidová dvojvrstva“.
1935
Štúdie pred rokom 1935 naznačovali prítomnosť proteínov v membráne, čo viedlo Danielliho a Davsona k návrhu sendvičového modelu alebo modelu proteín-lipid-proteín.
Podľa tohto modelu plazmatická membrána pozostáva z dvoch vrstiev fosfolipidov, ktoré sa nachádzajú medzi dvoma vrstvami proteínov, ktoré sú spojené s membránou elektrostatickými interakciami.
Štúdie elektrónovej mikroskopie
V roku 1959 J. David Robertson vďaka objaveniu sa elektrónovej mikroskopie zhromaždil dostatok dôkazov na potvrdenie a doplnenie modelov, ktoré navrhli Gorter a Grendel (1925) a Danielli a Davson (1935), a aby navrhol model „Unitary Membrane“.
Tento model si zachováva charakteristiku modelu lipidovej dvojvrstvy, ktorý navrhli Danielli a Davson, s variáciou proteínovej vrstvy, ktorá je v tomto prípade asymetrická a diskontinuálna.
O čom je teória skladania membrán?
Príchod elektrónovej mikroskopie nám umožnil mať celkom jasnú predstavu o tom, ako sa tvorí plazmatická membrána.
Táto skutočnosť však bola sprevádzaná vizualizáciou viacerých intracytoplazmatických membrán tvoriacich intracelulárne kompartmenty, ktoré Robertsona v roku 1962 viedli k návrhu „Teórie skladania membrány“.
Teória skladania membrán spočíva v tom, že plazmatická membrána zväčšila svoj povrch a bola invaginovaná, aby vznikla intracytoplazmatická membrána. Tieto membrány obklopovali molekuly, ktoré boli v cytozole, a tak vznikali organely.
Podľa tejto teórie by týmto spôsobom mohli vzniknúť jadrové obaly, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lyzozómy a vakuoly.
Kontinuita, ktorá existuje medzi plazmatickou membránou a prvými tromi vyššie uvedenými organelami, bola potvrdená štúdiami elektrónovej mikroskopie na rôznych typoch buniek.
Robertson však vo svojej teórii tiež navrhol, že vezikulárne organely, ako sú lyzozómy a vakuoly, tiež vznikli inváziami, ktoré sa následne oddelili od membrány.
Vzhľadom na charakteristiky teórie membránového skladania sa považuje za rozšírenie modelu jednotkovej membrány, ktorý sám navrhol v roku 1959.
Mikrofotografie Robertsona ukazujú, že všetky tieto membrány sú rovnaké, a preto by mali mať celkom podobné zloženie.
Špecializácia organel však značne modifikuje zloženie membrán, čo znižuje vlastnosti, ktoré majú spoločné na biochemickej a molekulárnej úrovni.
Podobne sa zachováva skutočnosť, že membrány majú hlavnú funkciu, slúžiť ako stabilná bariéra pre vodné médiá.
Dôležitosť tejto teórie
Vďaka všetkým testom uskutočneným medzi rokmi 1895 a 1965, najmä mikroskopickým štúdiám, ktoré vykonal JD Robertson, sa zdôraznil význam bunkových membrán.
Z jeho jednotkového modelu sa začala zdôrazňovať podstatná úloha, ktorú membrána hrá v štruktúre a funkcii buniek, do tej miery, že štúdium tejto štruktúry sa v súčasnej biológii považuje za zásadný problém.
Teraz, pokiaľ ide o prínos teórie membránového skladania, to sa v súčasnosti neakceptuje. V tom čase to však viedlo k viacerým odborníkom v tejto oblasti, ktorí sa snažili objasniť pôvod nielen bunkových membrán, ale aj pôvod eukaryotických buniek, ako to urobila Lynn Margulis v roku 1967 pri zvyšovaní endosymbiotickej teórie.
Referencie
- Lodish H, Berk A, Kaiser C, a kol. Molecular Cell Biology. Diel 39. 8. vydanie; 2008.
- Heuser JE. Na pamiatku J. Davida Robertsona. Am Soc Celí Biol. 1995: 11-13. Prevzaté z heuserlab.wustl.edu.
- Lee A. Membránová štruktúra. Curr Biol. 2001; 11 (20): R811-R814. doi: 10,1083 / jcb.
- Gupta GP. Biológia rastlinných buniek. Vydavateľstvo Discovery; 2004. Prevzaté z kníh.google.
- Heimburg T. Membranes-An Úvod. Therm Biophys Membr. 2007; (2001): 1-13. doi: 10,1002 / 9783527611591.ch1.
- Stoeckenius W, Stoeckenius W, Engelman DM, Engelman DM. Preskúmajte súčasné modely štruktúry biologických membrán. J Cell Biol.