THEORIE DER MEMBRANFALTUNG - BIOLOGIE - 2025

Die Membranfaltungstheorie schlägt vor, dass die Organellenmembranen aus der Expansion und Invagination der Plasmamembran stammen. JD Robertson, ein Pionier der Elektronenmikroskopie, stellte 1962 fest, dass mehrere intrazelluläre Körper eine Struktur besaßen, die visuell mit der Plasmamembran identisch war.

Die Idee einer Struktur, die Zellen begrenzt, entstand unmittelbar nach dem Konzept der "Zelle". Daher wurden mehrere Studien durchgeführt, um die Eigenschaften dieser Struktur aufzuklären.

Plasma Membran

Die Plasmamembran

Die Plasmamembran ist eine Struktur, die aus einer Doppelschicht von Phospholipiden besteht, die so organisiert sind, dass die polaren Gruppen auf das Cytosol und das extrazelluläre Medium ausgerichtet sind, während die unpolaren Gruppen auf das Innere der Membran ausgerichtet sind.

Seine Hauptfunktion besteht darin, sowohl eukaryotische als auch prokaryotische Zellen zu definieren, da es das Zytoplasma physikalisch von der extrazellulären Umgebung trennt.

Trotz ihrer strukturellen Funktion ist bekannt, dass die Membran nicht statisch ist, sondern eine elastische und dynamische Barriere, bei der eine große Anzahl von wesentlichen Prozessen für die Zelle abläuft.

Einige Prozesse, die in der Membran stattfinden, sind die Verankerung des Zytoskeletts, der Molekültransport, die Signalübertragung und die Verbindung mit anderen Zellen zur Bildung von Geweben. Darüber hinaus weist eine Vielzahl von Organellen auch eine Membran auf, in der andere Prozesse von großer Bedeutung ablaufen.

Hintergrund der Membranfaltungstheorie

Elektrophysiologische Studien

Lange bevor Robertson 1962 die Theorie der Membranfaltung vorschlug, wurden zunächst Studien durchgeführt, um festzustellen, wie diese Struktur aussah. In Abwesenheit des Elektronenmikroskops überwogen elektrophysiologische Untersuchungen, von denen folgende hervorstechen:

1895

Overton bemerkte, dass Lipide die Zellmembran leichter kreuzten als Moleküle anderer Art, weshalb er schloss, dass die Membran größtenteils aus Lipiden bestehen muss.

1902

J. Bernstein stellte seine Hypothese vor, in der erwähnt wurde, dass die Zellen aus einer Lösung mit freien Ionen bestanden, die durch eine dünne Schicht begrenzt waren, die für diese geladenen Moleküle undurchlässig war.

1923

Fricke gemessen , um die Fähigkeit des Erythrozytenmembran zu speichern Ladungen (Kapazität), Bestimmen , daß dieser Wert betrug 0,81 & mgr; F / cm ² .

Später wurde festgestellt, dass die Membranen anderer Zelltypen ähnliche Kapazitätswerte hatten, daher sollte die Membran eine einheitliche Struktur haben.

1925

Gorter und Grendel haben die Fläche der Erythrozyten von Säugetieren mit Hilfe eines Mikroskops gemessen. Sie extrahierten dann die Lipide aus einer bekannten Anzahl dieses Zelltyps und maßen die Fläche, die sie einnahmen.

Als Ergebnis erhielten sie ein Verhältnis von Zelle zu Membran von 1: 2. Dies bedeutete, dass die Zellmembran eine Doppelstruktur aufwies, wodurch der Begriff „Lipiddoppelschicht“ entstand.

1935

Studien vor 1935 deuteten auf das Vorhandensein von Proteinen in der Membran hin. Dies veranlasste Danielli und Davson, das Sandwich-Modell oder das Protein-Lipid-Protein-Modell vorzuschlagen.

Nach diesem Modell besteht die Plasmamembran aus zwei Schichten von Phospholipiden, die zwischen zwei Schichten von Proteinen liegen, die durch elektrostatische Wechselwirkungen mit der Membran verbunden sind.

Elektronenmikroskopische Untersuchungen

Dank des Auftretens der Elektronenmikroskopie sammelte J. David Robertson 1959 genügend Beweise, um die von Gorter und Grendel (1925) sowie Danielli und Davson (1935) vorgeschlagenen Modelle zu bestätigen und zu ergänzen und das Modell „Unitary Membrane“ vorzuschlagen.

Dieses Modell behält die Charakteristik des von Danielli und Davson vorgeschlagenen Modells der Lipiddoppelschicht bei, wobei die Variation der Proteinschicht in diesem Fall asymmetrisch und diskontinuierlich ist.

Worum geht es in der Membranfaltungstheorie?

Die Ankunft der Elektronenmikroskopie ermöglichte es uns, eine ziemlich klare Vorstellung davon zu bekommen, wie die Plasmamembran gebildet wurde.

Diese Tatsache ging jedoch mit der Visualisierung mehrerer intrazytoplasmatischer Membranen einher, die intrazelluläre Kompartimente bilden, was Robertson 1962 dazu veranlasste, die "Theorie der Membranfaltung" vorzuschlagen.

Die Theorie der Membranfaltung besagt, dass die Plasmamembran ihre Oberfläche vergrößerte und invaginiert wurde, um intrazytoplasmatische Membranen hervorzurufen. Diese Membranen umgaben Moleküle, die sich im Cytosol befanden, wodurch Organellen entstanden.

Nach dieser Theorie könnten die Kernhülle, das endoplasmatische Retikulum, der Golgi-Apparat, Lysosomen und Vakuolen auf diese Weise entstanden sein.

Die Kontinuität zwischen der Plasmamembran und den ersten drei oben genannten Organellen wurde durch elektronenmikroskopische Untersuchungen an verschiedenen Zelltypen bestätigt.

Robertson schlug in seiner Theorie jedoch auch vor, dass vesikuläre Organellen wie Lysosomen und Vakuolen ebenfalls durch Invaginationen entstanden sind, die sich anschließend von der Membran trennten.

Aufgrund der Eigenschaften der Membranfaltungstheorie wird sie als Erweiterung des von ihm 1959 selbst vorgeschlagenen Einheitsmembranmodells angesehen.

Die von Robertson aufgenommenen mikroskopischen Aufnahmen zeigen, dass alle diese Membranen gleich sind und daher eine ziemlich ähnliche Zusammensetzung haben sollten.

Die Spezialisierung der Organellen verändert jedoch die Zusammensetzung der Membranen erheblich, was die Eigenschaften verringert, die sie auf biochemischer und molekularer Ebene gemeinsam haben.

In ähnlicher Weise bleibt die Tatsache erhalten, dass die Membranen als Hauptfunktion darin bestehen, als stabile Barriere für wässrige Medien zu dienen.

Bedeutung dieser Theorie

Dank aller zwischen 1895 und 1965 durchgeführten Tests, insbesondere der von JD Robertson durchgeführten Mikroskopiestudien, wurde die Bedeutung von Zellmembranen hervorgehoben.

Ausgehend von ihrem einheitlichen Modell wurde die wesentliche Rolle, die die Membran für die Struktur und Funktion von Zellen spielt, so hervorgehoben, dass die Untersuchung dieser Struktur als grundlegendes Thema in der gegenwärtigen Biologie angesehen wird.

In Bezug auf den Beitrag der Membranfaltungstheorie wird dies derzeit nicht akzeptiert. Zu dieser Zeit führten jedoch mehr Experten auf diesem Gebiet, die versuchten, nicht nur den Ursprung der Zellmembranen, sondern auch den Ursprung der eukaryotischen Zelle selbst aufzuklären, wie es Lynn Margulis 1967 tat, als sie die endosymbiotische Theorie aufstellte.

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