ТЕОРІЯ СКЛАДАННЯ МЕМБРАН - БІОЛОГІЯ - 2025

Теорія складання мембран пропонує, що мембрани органели виникли від розширення та інвагінації плазматичної мембрани. Дж. Д. Робертсон, піонер електронної мікроскопії, відзначив у 1962 р., Що кілька внутрішньоклітинних тіл мали структуру, візуально ідентичну плазматичній мембрані.

Ідея структури, яка розмежовує клітини, виникла одразу після того, як виникло поняття "клітина", тому було з'ясовано кілька досліджень для з'ясування характеристик цієї структури.

Плазматична мембрана

Плазматична мембрана

Плазматична мембрана - це структура, утворена подвійним шаром фосфоліпідів, організованих таким чином, що полярні групи орієнтовані на цитозол та позаклітинне середовище, тоді як аполярні групи організовані у напрямку до внутрішньої частини мембрани.

Основна його функція - визначати клітини, як еукаріотичні, так і прокаріотичні, оскільки фізично відокремлює цитоплазму від позаклітинного середовища.

Незважаючи на структурну функцію, добре відомо, що мембрана не є статичним, а швидше еластичним та динамічним бар'єром, де відбувається велика кількість важливих процесів для клітини.

Деякі процеси, що протікають в мембрані, - це фіксація цитоскелетів, транспорт молекули, сигналізація та зв’язок з іншими клітинами для утворення тканин. Крім того, велика різноманітність органел також має мембрану, в якій відбуваються інші процеси, що мають велике значення.

Передумови теорії складання мембран

Електрофізіологічні дослідження

Задовго до того, як Робертсон прийшов запропонувати теорію складання мембран у 1962 році, вперше було проведено дослідження, щоб визначити, як виглядає ця структура. За відсутності електронного мікроскопа переважали електрофізіологічні дослідження, серед яких виділяються такі:

1895 рік

Овертон зазначив, що ліпіди перетинають клітинну мембрану легше, ніж молекули іншого характеру, тому він зробив висновок, що мембрана повинна складатися здебільшого з ліпідів.

1902 рік

Дж. Бернштейн представив свою гіпотезу, в якій згадувалося, що клітини складалися з розчину з вільними іонами, обмеженими тонким шаром, непроникним для цих заряджених молекул.

1923 рік

Фріке вимірював здатність мембрани еритроцитів зберігати заряди (ємність), визначаючи, що це значення становило 0,81 мкФ / см ² .

Пізніше було встановлено, що мембрани інших типів клітин мають подібні значення ємності, тому мембрана повинна бути унітарною структурою.

1925 рік

Гортер і Грендель вимірювали площу еритроцитів ссавців за допомогою мікроскопа. Потім вони витягували ліпіди з відомої кількості цього типу клітин і вимірювали площу, яку вони займали.

В результаті вони отримали співвідношення клітин: мембрана 1: 2. Це означало, що клітинна мембрана була подвійною структурою, що породило термін "ліпідний двошаровий".

1935 рік

Дослідження до 1935 р. Припускали наявність білків у мембрані, це змусило Даніеллі та Давсона запропонувати модель «Сандвіч» або модель «Білок-Ліпід-Білок».

Відповідно до цієї моделі плазматична мембрана складається з двох шарів фосфоліпідів, що знаходяться між двома шарами білків, які пов'язані з мембраною за допомогою електростатичних взаємодій.

Дослідження електронної мікроскопії

У 1959 р. Завдяки появі електронної мікроскопії Дж. Девід Робертсон зібрав достатньо доказів для підтвердження та доповнення моделей, запропонованих Гортером та Гренделем (1925 р.) Та Даніеллі та Давсоном (1935 р.), Та запропонувати модель “Унітарна мембрана”.

Ця модель зберігає характеристику моделі, запропонованої Даніеллі та Давсоном ліпідного двошарового шару, з варіацією шару білка, який у цьому випадку є асиметричним та розривним.

Про що складається теорія складання мембран?

Прихід електронної мікроскопії дозволив нам мати досить чітке уявлення про те, як формувалася плазматична мембрана.

Однак цей факт супроводжувався візуалізацією множинних внутрішньоцитоплазматичних мембран, що утворюють внутрішньоклітинні відділення, що змусило Робертсона в 1962 р. Запропонувати "Теорію складання мембрани".

Теорія складання мембран полягає в тому, що плазматична мембрана збільшувала свою поверхню і була інвагінована, щоб породжувати внутрішньоцитоплазматичні мембрани, ці мембрани оточували молекули, які знаходилися в цитозолі, таким чином походять органели.

Відповідно до цієї теорії, таким чином могли виникнути ядерна оболонка, ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджі, лізосоми та вакуолі.

Неперервність між плазматичною мембраною та першими згаданими вище трьома органелами була підтверджена дослідженнями електронної мікроскопії у різних типах клітин.

Однак Робертсон також запропонував у своїй теорії, що везикулярні органели, такі як лізосоми та вакуолі, також походять від інвагінацій, які згодом відокремилися від мембрани.

Завдяки характеристикам теорії складання мембран розглядається як розширення одиничної мембранної моделі, яку він сам запропонував у 1959 році.

Мікрографії, зроблені Робертсоном, показують, що всі ці мембрани однакові і тому повинні мати досить схожий склад.

Однак спеціалізація органел значно модифікує склад мембран, що зменшує загальні їм властивості на біохімічному та молекулярному рівні.

Так само зберігається той факт, що мембрани мають свою основну функцію - служити стабільним бар'єром для водних середовищ.

Важливість цієї теорії

Завдяки всім тестам, проведеним між 1895 та 1965 роками, особливо дослідженням мікроскопії, проведеним Дж. Д. Робертсоном, було підкреслено важливість клітинних мембран.

З його унітарної моделі почала висвітлюватися істотна роль, яку мембрана відіграє у структурі та функції клітин, настільки, що вивчення цієї структури вважається фундаментальним питанням у сучасній біології.

Зараз, стосовно внеску теорії складання мембран, це наразі не прийнято. Однак у той час це призвело до того, що більше фахівців у цій галузі намагаються з'ясувати походження не тільки клітинних мембран, але й походження самої еукаріотичної клітини, як це робила Лінн Маргуліс у 1967 р., Коли піднімала ендосимбіотичну теорію.

Список літератури

1. Лодиш Н, Берк А, Кайзер С та ін. Молекулярна клітинна біологія. Випуск 39. 8-е вид .; 2008 рік.
2. Heuser JE. Пам'яті Дж. Девіда Робертсона. Am Soc Cell Biol. 1995: 11-13. Взято з heuserlab.wustl.edu.
3. Лі А. Мембранна структура. Curr Biol. 2001; 11 (20): R811-R814. doi: 10.1083 / jcb.91.3.189s.
4. Гупта GP. Біологія рослинних клітин. Видавництво «Діскавері»; 2004. Взято з books.google.
5. Гембург Т. Мембрани - вступ. Therm Biophys Membr. 2007; (2001): 1-13. doi: 10.1002 / 9783527611591.ch1.
6. Stoeckenius W, Stoeckenius W, Engelman DM, Engelman DM. Перегляньте сучасні моделі структури біологічних мембран. J Cell Biol.