TEORIE SKLÁDACÍ MEMBRÁNY - BIOLOGIE - 2025

Teorie membrána skládací navrhuje, aby organel pochází z rozšíření a invaginaci plazmatické membrány. JD Robertson, průkopník v elektronové mikroskopii, poznamenal v roce 1962, že několik intracelulárních těl měla strukturu, která byla vizuálně totožná s plazmovou membránou.

Myšlenka struktury, která vymezuje buňky, vznikla okamžitě poté, co se objevil pojem "buňka", takže bylo provedeno několik studií, které objasnily vlastnosti této struktury.

Plazmatická membrána

Plazmová membrána

Plazmatická membrána je struktura tvořená dvojitou vrstvou fosfolipidů uspořádanou tak, že polární skupiny jsou orientovány směrem k cytosolu a extracelulárnímu médiu, zatímco nepolární skupiny jsou uspořádány směrem dovnitř membrány.

Jeho hlavní funkcí je definovat eukaryotické a prokaryotické buňky, protože fyzicky odděluje cytoplazmu od extracelulárního prostředí.

Navzdory své strukturální funkci je dobře známo, že membrána není statická, ale spíše elastická a dynamická bariéra, kde dochází k velkému počtu základních procesů pro buňku.

Některé procesy, které probíhají v membráně, jsou cytoskeletální ukotvení, transport molekul, signalizace a spojení s jinými buňkami za vzniku tkání. Kromě toho má velké množství organel také membránu, ve které se vyskytují další procesy velmi důležité.

Pozadí teorie skládací membrány

Elektrofyziologické studie

Dlouho předtím, než Robertson přišel navrhnout teorii membránového skládání v roce 1962, byly nejprve provedeny studie, aby se určilo, jak tato struktura vypadá. V nepřítomnosti elektronového mikroskopu převládaly elektrofyziologické studie, mezi nimiž vynikají následující:

1895

Overton poznamenal, že lipidy procházely buněčnou membránou snadněji než molekuly jiné povahy, proto usoudil, že membrána musí být složena z větší části z lipidů.

1902

J. Bernstein prezentoval svou hypotézu, která zmiňuje, že buňky sestávaly z roztoku s volnými ionty vymezenými tenkou vrstvou nepropustnou pro tyto nabité molekuly.

1923

Fricke měří schopnost erytrocytů membrány pro ukládání poplatků (kapacitní), určení, že tato hodnota byla 0,81 uF / cm ².

Později bylo zjištěno, že membrány jiných typů buněk měly podobné hodnoty kapacity, proto by membrána měla být jednotnou strukturou.

1925

Gorter a Grendel měřili plochu erytrocytů savců pomocí mikroskopu. Poté extrahovali lipidy ze známého počtu tohoto typu buněk a změřili plochu, kterou zabírali.

Výsledkem bylo získání poměru buňka: membrána 1: 2. To znamenalo, že buněčná membrána měla dvojitou strukturu, takže vznikl termín „lipidová dvojvrstva“.

1935

Studie před rokem 1935 naznačovaly přítomnost proteinů v membráně, což vedlo Danielliho a Davsona k návrhu sendvičového modelu nebo modelu protein-lipid-protein.

Podle tohoto modelu se plazmatická membrána skládá ze dvou vrstev fosfolipidů nalezených mezi dvěma vrstvami proteinů, které jsou s membránou spojeny elektrostatickými interakcemi.

Studium elektronové mikroskopie

V roce 1959, díky objevení se elektronové mikroskopie, shromáždil J. David Robertson dostatečné důkazy pro potvrzení a doplnění modelů navrhnutých Gorterem a Grendelem (1925) a Danielli a Davsonem (1935) a pro návrh modelu „Unitary Membrane“.

Tento model si zachovává charakteristiku modelu navrhovaného Danielli a Davsonem z lipidové dvojvrstvy, s variací proteinové vrstvy, která je v tomto případě asymetrická a diskontinuální.

O čem je teorie skládací membrány?

Příchod elektronové mikroskopie nám umožnil mít docela jasnou představu o tom, jak se vytvoří plazmatická membrána.

Tato skutečnost však byla doprovázena vizualizací více intracytoplazmatických membrán vytvářejících intracelulární kompartmenty, které Robertsona vedly v roce 1962 k navrhování „Teorie membránového skládání“.

Teorie skládání membrány je taková, že plazmatická membrána zvětšila svůj povrch a byla invaginována, aby vznikly intracytoplazmatické membrány. Tyto membrány obklopovaly molekuly, které byly v cytosolu, a tak vznikaly organely.

Podle této teorie by tímto způsobem mohly vzniknout jaderné obálky, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lysozomy a vakuoly.

Kontinuita, která existuje mezi plazmovou membránou a prvními výše uvedenými třemi organely, byla potvrzena studiemi elektronové mikroskopie u různých typů buněk.

Robertson však ve své teorii také navrhl, že vezikulární organely, jako jsou lysozomy a vakuoly, pocházejí také z invazí, které se následně oddělily od membrány.

Vzhledem k charakteristice teorie membránového skládání se považuje za rozšíření modelu membránové jednotky, který sám navrhl v roce 1959.

Mikrofotografie Robertsona ukazují, že všechny tyto membrány jsou stejné, a proto by měly mít poměrně podobné složení.

Avšak specializace organel značně modifikuje složení membrán, což snižuje jejich společné vlastnosti na biochemické a molekulární úrovni.

Obdobně je zachována skutečnost, že membrány mají svou hlavní funkci jako stabilní bariéra pro vodní média.

Význam této teorie

Díky všem testům provedeným v letech 1895 až 1965, zejména mikroskopickým studiím provedeným JD Robertsonem, byl zdůrazněn význam buněčných membrán.

Ze svého unitárního modelu se začala zdůrazňovat základní role, kterou membrána hraje ve struktuře a funkci buněk, do té míry, že studium této struktury je v současné biologii považováno za základní problém.

Nyní, s ohledem na přínos teorie membránového skládání, to v současné době není přijímáno. V té době to však vedlo k tomu, že se více odborníků v této oblasti pokusilo objasnit původ nejen buněčných membrán, ale také původ samotné eukaryotické buňky, jak to učinila Lynn Margulis v roce 1967 při zvyšování endosymbiotické teorie.

Reference

1. Lodish H, Berk A, Kaiser C, et al. Molekulární buněčná biologie. Svazek 39. 8. vydání; 2008.
2. Heuser JE. Na památku J. Davida Robertsona. Am Soc Celí Biol. 1995: 11-13. Převzato z heuserlab.wustl.edu.
3. Lee A. Membránová struktura. Curr Biol. 2001; 11 (20): R811-R814. doi: 10,103 / jcb, 91,1989s.
4. Gupta GP. Biologie rostlinných buněk. Vydavatelství Discovery; 2004. Převzato z books.google.
5. Heimburg T. Membranes-An Úvod. Therm Biophys Membr. 2007; (2001): 1-13. doi: 10,1002 / 9783527611591.ch1.
6. Stoeckenius W, Stoeckenius W, Engelman DM, Engelman DM. Prohlédněte si současné modely struktury biologických membrán. J Cell Biol.