Teorija zložljivega membrane

The Teorija zložljivega membrane Predlaga, da organele membrane evkariontskih celic izvirajo iz širitve in invaginacije plazemske membrane.

J.D. Robertson, pionir v elektronski mikroskopiji, je leta 1962 opazil, da ima več znotrajceličnih teles vizualno enako strukturo kot plazemska membrana. 

Ideja o strukturi, ki omejuje celice, se je pojavila takoj po konceptu "celice", zato je bilo izvedenih več raziskav, da bi razumeli značilnosti omenjene strukture.

Plazemska membrana

Plazemska membrana je struktura, ki jo tvori dvojna plast fosfolipidov, organiziranih tako, da so polarne skupine usmerjene proti citosolu in zunajceličnem mediju, medtem ko so apolarne skupine organizirane v membrano.

Njegova glavna funkcija je definiranje celic, tako evkariote kot prokariote, saj fizično loči citoplazmo od zunajceličnega medija.

Kljub svoji strukturni funkciji je zelo dobro znano, da membrana ni statična, ampak je elastična in dinamična pregrada, kjer se pojavlja veliko število nepogrešljivih procesov za celico.

Nekateri procesi, ki se zgodijo v membrani. Poleg tega imajo tudi široko paleto organelov membrano, kjer se pojavljajo drugi procesi velikega pomena.

Ozadje teorije zlaganja membrane

Elektrofiziološke študije

Dolgo preden je Robertson leta 1962 predlagal membransko teorijo zlaganja, so bile izvedene študije, da bi ugotovili, kakšna je ta struktura. Ker elektronskega mikroskopa ni, prevladujejo elektrofiziološke študije, med katerimi:

1895

Overton je opazil, da so lipidi prekrižali celično membrano lažje kot molekule druge narave, zato je sklepalo, da je treba membrano sestaviti večinoma lipidi.

1902

J. Bernstein je predstavil svojo hipotezo, ki je omenila, da so celice sestavljene iz raztopine s prostimi ioni, ki jih je ta nabiti molekula.

1923

Fricke je izmeril zmogljivost membrane eritrocitov za shranjevanje obremenitev (kapacitivnost), pri čemer je določil, da je ta vrednost 0.81 µF/cm².

Nato je bilo ugotovljeno, da imajo membrane drugih vrst celic podobne vrednosti kapacitivnosti, zato bi morala biti membrana enotna struktura.

1925

Gorter in Grendel sta s pomočjo mikroskopa izmerila območje eritrocitov sesalcev. Nato so pridobili lipide znanega števila te celice in izmerili območje, ki so ga zasedli.

Kot rezultat razmerja celice 1: 2: membrana. To je pomenilo, da je bila celična membrana dvojna struktura, zato se je pojavil izraz "lipidni dvoplast".

1935

Predhodne študije do leta 1935 so nakazovale na prisotnost beljakovin v membrani, zaradi česar sta Danielli in Davson predlagala model sendviča ali beljakovinsko-lipidni beljakovinski model.

V skladu s tem modelom je plazemska membrana sestavljena iz dveh slojev fosfolipidov, ki sta med dvema plastma beljakovin, ki sta z membrano povezana z elektrostatičnimi interakcijami.

Študije elektronske mikroskopije

Leta 1959, zahvaljujoč videzu elektronske mikroskopije, J. David Robertson je zbral dovolj dokazov za potrditev in dopolnjevanje modelov Gorserja in Grendela (1925) ter Daniellija in Davsona (1935) ter predlagal model "enota".

Ta model ohranja značilnost modela, ki ga predlagata Danielli in Davson iz lipidnega dvosloja, z variacijo beljakovinske plasti, ki je v tem primeru asimetrična in prekinjena.

Kaj pa teorija zlaganja membrane?

Prihod elektronske mikroskopije je omogočil dokaj jasno predstavo o tem, kako je nastala plazemska membrana.

Vendar je to dejstvo spremljala vizualizacija več membran znotraj -IIT.

Teorija zlaganja membrane je, da je plazemska membrana povečala svojo površino in je bila invaginirana, da je povzročila intrahitoplazemske membrane, te membrane so obkrožile molekule, ki so bile v citosolu in izvirale iz organelov.

V skladu s to teorijo bi lahko na ta način nastali jedrski ovojnici, endoplazemski retikulum, Golgi, lizosomi in vakuolas.

Kontinuiteta, ki obstaja med plazemsko membrano s prvimi tremi zgoraj omenjenimi organeli, je bila potrjena z elektronskimi študijami mikroskopije v različnih vrstah celic.

Vendar je Robertson v svoji teoriji predlagal tudi, da vezikularne organele, kot so lizosomi in vakuole, izvirajo tudi z invaginacijami, ki so se pozneje ločile od membrane.

Zaradi značilnosti membranske teorije zlaganja velja za razširitev modela enotne membrane, ki ga je predlagal leta 1959.

Mikrografije, ki jih je vzel Robertson, kažejo, da so vse te membrane enake in bi zato morale imeti dokaj podobno sestavo.

Vendar pa specializacija organelov znatno spremeni sestavo membran, kar zmanjšuje lastnosti, ki jih imajo skupne na biokemični in molekularni ravni.

Podobno se ohranja dejstvo, da so membrane glavne, ki služijo kot stabilna ovira za vodne medije.

Pomen te teorije

Zahvaljujoč vsem testom, opravljenim med letoma 1895 in 1965, zlasti študije mikroskopije, ki jih je izvedel J.D. Robertson, poudarjen pomen celičnih membran.

Iz svojega modela enote se je začela izpostavljati bistvena vloga, ki jo igra membrana v strukturi in funkcija.

Zdaj trenutno teorija kot taka nima sprejemanja.

Vendar je takrat dal več strokovnjakov na tem območju, ki poskuša razjasniti ne samo celične membrane, temveč tudi izvor same evkariotske celice, kot je to storila Lynn Margulis leta 1967 z dvigom endosimbiotske teorije.

Reference

1. Lodish H, Berk A, Kaiser C, et al. (2008). Biologija molekulskih celic. 
2. Heuser J.In. (devetnajst devetdeset pet). V spomin na j. David Robertson. Vzeto iz Heuserlaba.Wustl.Edu.
3. Preberite a. (2001). Membranska struktura. Curr. Biol.