ทฤษฎีการพับเมมเบรน - ชีววิทยา

ทฤษฎีเมมเบรนพับแนะว่าเยื่อ organelle มาจากการขยายตัวและ invagination ของเยื่อหุ้มพลาสม่า JD Robertson ผู้บุกเบิกกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนได้ตั้งข้อสังเกตในปีพ. ศ.

ความคิดเกี่ยวกับโครงสร้างที่แยกเซลล์เกิดขึ้นทันทีหลังจากแนวคิดเรื่อง "เซลล์" เกิดขึ้นดังนั้นจึงมีการศึกษาหลายครั้งเพื่ออธิบายลักษณะของโครงสร้างนี้

เมมเบรนพลาสม่า

พลาสมาเมมเบรน

พลาสมาเมมเบรนเป็นโครงสร้างที่เกิดจากฟอสโฟลิปิดสองชั้นที่จัดเรียงในลักษณะที่กลุ่มขั้วจะมุ่งเน้นไปที่ไซโตซอลและตัวกลางนอกเซลล์ในขณะที่กลุ่มอะโพลาร์จะถูกจัดเรียงไปทางด้านในของเมมเบรน

หน้าที่หลักของมันคือการกำหนดเซลล์ทั้งยูคาริโอตและโปรคาริโอตเนื่องจากมันแยกไซโทพลาสซึมออกจากสภาพแวดล้อมนอกเซลล์

แม้จะมีหน้าที่โครงสร้างเป็นที่ทราบกันดีว่าเมมเบรนไม่ได้อยู่นิ่ง แต่เป็นอุปสรรคที่ยืดหยุ่นและมีพลวัตซึ่งมีกระบวนการที่จำเป็นจำนวนมากสำหรับเซลล์เกิดขึ้น

กระบวนการบางอย่างที่เกิดขึ้นในเมมเบรน ได้แก่ การยึดเซลล์โครงกระดูกการขนส่งโมเลกุลการส่งสัญญาณและการเชื่อมต่อกับเซลล์อื่น ๆ เพื่อสร้างเนื้อเยื่อ นอกจากนี้ออร์แกเนลล์หลากหลายชนิดยังมีเมมเบรนซึ่งกระบวนการอื่น ๆ ที่มีความสำคัญเกิดขึ้น

ความเป็นมาของทฤษฎีการพับเมมเบรน

การศึกษาทางไฟฟ้าฟิสิกส์

ก่อนที่โรเบิร์ตสันจะเสนอทฤษฎีการพับเมมเบรนในปี 2505 การศึกษาครั้งแรกได้ดำเนินการเพื่อพิจารณาว่าโครงสร้างนี้มีลักษณะอย่างไร ในกรณีที่ไม่มีกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนการศึกษาทางกายภาพบำบัดมีอิทธิพลเหนือสิ่งอื่นใดดังต่อไปนี้:

พ.ศ. 2438

โอเวอร์ตันตั้งข้อสังเกตว่าไขมันข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ได้ง่ายกว่าโมเลกุลในลักษณะอื่นดังนั้นเขาจึงอนุมานได้ว่าเยื่อหุ้มเซลล์จะต้องประกอบด้วยไขมันเป็นส่วนใหญ่

พ.ศ. 2445

J. Bernstein นำเสนอสมมติฐานของเขาซึ่งกล่าวว่าเซลล์ประกอบด้วยสารละลายที่มีไอออนอิสระคั่นด้วยชั้นบาง ๆ ที่โมเลกุลที่มีประจุเหล่านี้ผ่านไม่ได้

พ.ศ. 2466

Fricke วัดความสามารถของเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดงที่จะเก็บค่าใช้จ่าย (ความจุ) ที่ระบุว่าค่านี้เป็น 0.81 μF / ซม. 2

ต่อมามีการพิจารณาว่าเมมเบรนของเซลล์ชนิดอื่นมีค่าความจุใกล้เคียงกันดังนั้นเมมเบรนควรเป็นโครงสร้างที่รวมกัน

พ.ศ. 2468

Gorter และ Grendel วัดพื้นที่ของเม็ดเลือดแดงของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมด้วยความช่วยเหลือของกล้องจุลทรรศน์ จากนั้นพวกเขาก็ดึงไขมันออกจากจำนวนเซลล์ที่รู้จักและวัดพื้นที่ที่พวกมันครอบครอง

พวกเขาได้รับอัตราส่วน 1: 2 เซลล์: เมมเบรนเป็นผล นั่นหมายความว่าเยื่อหุ้มเซลล์เป็นโครงสร้างสองชั้นจึงทำให้เกิดคำว่า "lipid bilayer"

พ.ศ. 2478

การศึกษาก่อนปี 2478 ชี้ให้เห็นว่ามีโปรตีนอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้ Danielli และ Davson เสนอแบบจำลองแซนวิชหรือแบบจำลองโปรตีน - ไขมัน - โปรตีน

ตามแบบจำลองนี้พลาสมาเมมเบรนประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดสองชั้นที่พบระหว่างโปรตีนสองชั้นซึ่งเกี่ยวข้องกับเมมเบรนผ่านปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิต

การศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ในปีพ. ศ. 2502 ด้วยการปรากฏตัวของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน J. David Robertson ได้รวบรวมหลักฐานเพียงพอที่จะยืนยันและเสริมแบบจำลองที่เสนอโดย Gorter and Grendel (1925) และ Danielli and Davson (1935) และเสนอแบบจำลอง "Unitary Membrane"

แบบจำลองนี้ยังคงรักษาลักษณะเฉพาะของแบบจำลองที่ Danielli และ Davson เสนอของ lipid bilayer โดยมีการเปลี่ยนแปลงของชั้นโปรตีนซึ่งในกรณีนี้จะไม่สมมาตรและไม่ต่อเนื่อง

ทฤษฎีการพับแบบเมมเบรนคืออะไร?

การมาถึงของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนทำให้เรามีความคิดที่ค่อนข้างชัดเจนเกี่ยวกับวิธีการสร้างเมมเบรนในพลาสมา

อย่างไรก็ตามข้อเท็จจริงนี้มาพร้อมกับการสร้างภาพของเยื่อหุ้มภายในหลายชั้นที่ก่อตัวเป็นช่องภายในเซลล์ซึ่งทำให้โรเบิร์ตสันในปีพ. ศ. 2505 เสนอ "ทฤษฎีการพับเมมเบรน"

ทฤษฎีของการพับเมมเบรนคือการที่เมมเบรนในพลาสมาเพิ่มพื้นผิวและถูกบุกรุกเพื่อก่อให้เกิดเยื่อหุ้มภายในเยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้ล้อมรอบโมเลกุลที่อยู่ในไซโตซอลจึงทำให้เกิดออร์แกเนลล์

ตามทฤษฎีนี้ซองนิวเคลียร์เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมอุปกรณ์กอลจิไลโซโซมและแวคิวโอลอาจมีต้นกำเนิดในลักษณะนี้

ความต่อเนื่องที่มีอยู่ระหว่างเมมเบรนในพลาสมาและออร์แกเนลล์สามตัวแรกที่กล่าวถึงข้างต้นได้รับการยืนยันโดยการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในเซลล์ประเภทต่างๆ

อย่างไรก็ตามโรเบิร์ตสันยังเสนอในทฤษฎีของเขาว่าออร์แกเนลล์แบบถุงเช่นไลโซโซมและแวคิวโอลยังเกิดจากการรุกรานที่แยกออกจากเมมเบรนในเวลาต่อมา

เนื่องจากลักษณะเฉพาะของทฤษฎีการพับเมมเบรนจึงถือเป็นส่วนเสริมของแบบจำลองหน่วยเมมเบรนที่เขาเสนอในปีพ. ศ. 2502

บอร์ดที่โรเบิร์ตสันถ่ายไว้แสดงให้เห็นว่าเมมเบรนเหล่านี้เหมือนกันทั้งหมดดังนั้นจึงควรมีองค์ประกอบที่ค่อนข้างคล้ายคลึงกัน

อย่างไรก็ตามความเชี่ยวชาญของออร์แกเนลล์สามารถปรับเปลี่ยนองค์ประกอบของเมมเบรนได้อย่างมากซึ่งจะลดคุณสมบัติที่มีเหมือนกันในระดับชีวเคมีและระดับโมเลกุล

ในทำนองเดียวกันความจริงที่ว่าเมมเบรนมีหน้าที่หลักคือทำหน้าที่เป็นอุปสรรคที่มั่นคงสำหรับสื่อที่เป็นน้ำ

ความสำคัญของทฤษฎีนี้

ต้องขอบคุณการทดสอบทั้งหมดที่ดำเนินการระหว่างปีพ. ศ. 2438 ถึง พ.ศ. 2508 โดยเฉพาะการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ดำเนินการโดย JD Robertson ให้ความสำคัญกับเยื่อหุ้มเซลล์

จากรูปแบบรวมกันบทบาทสำคัญที่เมมเบรนมีบทบาทในโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์เริ่มได้รับการเน้นในระดับที่การศึกษาโครงสร้างนี้ถือเป็นประเด็นพื้นฐานในชีววิทยาปัจจุบัน

ตอนนี้เกี่ยวกับการมีส่วนร่วมของทฤษฎีการพับแบบเมมเบรนปัจจุบันยังไม่เป็นที่ยอมรับ อย่างไรก็ตามในเวลานั้นผู้เชี่ยวชาญจำนวนมากขึ้นในพื้นที่พยายามที่จะอธิบายต้นกำเนิดไม่เพียง แต่จากเยื่อหุ้มเซลล์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงต้นกำเนิดของเซลล์ยูคาริโอตด้วยเช่นเดียวกับที่ Lynn Margulis ทำในปี 2510 เมื่อยกทฤษฎีเอนโดซิมไบโอติก

อ้างอิง

Lodish H, Berk A, Kaiser C และอื่น ๆ อณูชีววิทยาของเซลล์. ปีที่ 39. 8th ed .; พ.ศ. 2551
Heuser JE. ในความทรงจำของ J. David Robertson Am Soc เซลล์จิตเวช. 2538: 11-13. นำมาจาก heuserlab.wustl.edu.
โครงสร้างเมมเบรนลีเอ. Curr Biol 2544; 11 (20): R811-R814 ดอย: 10.1083 / jcb.91.3.189s.
คุปตะจีพี. ชีววิทยาของเซลล์พืช. สำนักพิมพ์ Discovery; 2547. นำมาจาก books.google.
Heimburg T. Membranes-An บทนำ. Therm Biophys Membr. 2550; (2544): 1-13. ดอย: 10.1002 / 9783527611591.ch1.
Stoeckenius W, Stoeckenius W, Engelman DM, Engelman DM ทบทวนแบบจำลองปัจจุบันสำหรับโครงสร้างของเยื่อชีวภาพ เจเซลล์จิตเวช.

ทฤษฎีการพับเมมเบรน - ชีววิทยา - 2026