תיאוריה של קיפול הממברנה - ביולוגיה - 2025

תיאוריה מתקפל קרום מציעה כי ממברנות אברון שמקורה בהרחבה ו invagination של הממברנה. ג'יי די רוברטסון, חלוץ במיקרוסקופיית האלקטרונים, ציין בשנת 1962 כי כמה גופים תוך תאיים היו בעלי מבנה זהה חזותית לקרום הפלזמה.

הרעיון של מבנה התוחם תאים עלה מיד לאחר צמיחת המושג "תא", ולכן בוצעו מספר מחקרים כדי להבהיר את המאפיינים של מבנה זה.

קרום פלזמה

קרום הפלזמה

קרום הפלזמה הוא מבנה הנוצר על ידי שכבה כפולה של פוספוליפידים המאורגנים בצורה כזו שקבוצות הקוטב מכוונות לכיוון הציטוזול והמדיום החוץ תאי, ואילו הקבוצות האפוליארות מסודרות לכיוון פנים הממברנה.

תפקידה העיקרי הוא הגדרת תאים, הן אוקריוטיים והן פרוקריוטים, מכיוון שהוא מפריד פיזית את הציטופלזמה מהסביבה החוץ תאית.

למרות תפקודו המבני, ידוע היטב כי הקרום אינו סטטי, אלא מחסום אלסטי ודינאמי בו מתרחשים מספר רב של תהליכים חיוניים לתא.

כמה תהליכים המתרחשים בקרום הם עיגון ציטוס-שלד, הובלת מולקולות, איתות וחיבור עם תאים אחרים ליצירת רקמות. בנוסף, למגוון גדול של איברונים יש גם קרום בו מתרחשים תהליכים אחרים בעלי חשיבות רבה.

רקע לתורת קיפול הממברנה

מחקרים אלקטרופיזיולוגיים

הרבה לפני שרוברטסון בא להציע את התיאוריה של קיפול הממברנה בשנת 1962, נערכו לראשונה מחקרים כדי לקבוע כיצד נראה מבנה זה. בהיעדר מיקרוסקופ האלקטרונים, המחקרים האלקטרו-פיזיולוגיים שולטו בהם, ביניהם הבאים בולטים:

1895

אוברטון ציין כי שומנים חצו את קרום התא ביתר קלות מאשר מולקולות בעלות אופי אחר, ולכן הוא הסיק כי על הממברנה להיות מורכבת, לרוב, מליפידים.

1902

ג'יי ברנשטיין הציג את ההשערה שלו, שהזכירה כי התאים מורכבים מתמיסה עם יונים חופשיים שתוחמים בשכבה דקה בלתי חדירה למולקולות טעונות אלה.

1923

Fricke נמדדת ביכולת של הקרום הכדורי להאשמות חנות (קיבול), הקובע כי ערך זה היה 0.81 μF / סנטימטר ² .

מאוחר יותר נקבע כי לקרומים מסוגי תאים אחרים יש ערכי קיבול דומים, ולכן הקרום צריך להיות מבנה יחודי.

1925

גורטר וגרנדל מדדו את האזור של אריתרוציטים של יונקים בעזרת מיקרוסקופ. לאחר מכן הם חילצו את השומנים ממספר ידוע מסוג תאים זה ומדדו את השטח שכבשו.

כתוצאה מכך קיבלו יחס של תא: 2 לקרום. פירוש הדבר שממברנה התא הייתה מבנה כפול, וכך הולידה את המונח "דו שכבתי שומנים".

1935

מחקרים לפני שנת 1935 הצביעו על נוכחות חלבונים בממברנה, דבר זה הביא את דניאלי ודאבסון להציע את מודל הכריך או מודל חלבון-ליפיד-חלבון.

על פי מודל זה, קרום הפלזמה מורכב משתי שכבות של פוספוליפידים שנמצאים בין שתי שכבות חלבונים, הקשורים לממברנה באמצעות אינטראקציות אלקטרוסטטיות.

מחקרי מיקרוסקופיה אלקטרונים

בשנת 1959, בזכות הופעתה של מיקרוסקופיית אלקטרונים, אסף ג'יי דיוויד רוברטסון מספיק ראיות כדי לאשש ולהשלים את הדגמים שהוצעו על ידי גורטר וגרנדל (1925) ודניאלי ודאבסון (1935), ולהציע את הדגם "Unitary Membrane".

מודל זה שומר על המאפיין של המודל שהציעו דניאלי ודאבסון של שכבת הדו-שיח בשומנים, עם הווריאציה של שכבת החלבון, שבמקרה זה היא א-סימטרית ובלתי-רציפה.

על מה תורת קיפול הממברנה?

ההגעה של מיקרוסקופיית אלקטרונים אפשרה לנו לקבל מושג די ברור לגבי אופן היווצרות קרום הפלזמה.

עם זאת, עובדה זו לוותה בהדמיה של מספר ממברנות אינטראקטיפלסמיות היוצרות תאים תאיים, מה שהביא את רוברטסון בשנת 1962 להציע את "תיאוריה של קיפול הממברנה".

התיאוריה של קיפול הממברנה היא שממברנה הפלזמה הגדילה את פני השטח שלה והפלישה והולידה ממברנות אינטראקטיפלסמיות, ממברנות אלה הקיפו מולקולות שהיו בציטוזול, ובכך מקורן באברונים.

על פי תיאוריה זו, המעטפה הגרעינית, הרטיקול האנדופלמזי, מכשיר הגולגי, הליזוזומים והוווואולים יכלו להיות מקורם בדרך זו.

ההמשכיות הקיימת בין קרום הפלזמה לשלושת האברונים הראשונים שהוזכרו לעיל אושרה על ידי מחקרי מיקרוסקופיה אלקטרונית בסוגי תאים שונים.

עם זאת, רוברטסון גם הציע בתיאוריה שלו כי אברונים שלפוחיים כמו ליסוזומים וחלל ריקים מקורם גם בפתיחות שהופרדו לאחר מכן מהקרום.

בשל המאפיינים של תיאוריית קיפול הממברנה, היא נחשבת להרחבה של מודל קרום היחידה שהוא עצמו הציע בשנת 1959.

המיקרוגרפים שצילם רוברטסון מראים כי כל הממברנות הללו זהות ולכן צריכות להיות בעלות הרכב דומה למדי.

עם זאת, ההתמחות באברונים משנה באופן משמעותי את הרכב הממברנות, מה שמפחית את התכונות המשותפות להם ברמה הביוכימית והמולקולרית.

באופן דומה, נשמרת העובדה כי הממברנות מתפקדות העיקריות שלהן היא לשמש כמחסום יציב עבור מדיה מימית.

חשיבותה של תיאוריה זו

בזכות כל הבדיקות שבוצעו בין 1895 ל -1965, ובמיוחד מחקרי המיקרוסקופיה שביצע ג'יי די רוברטסון, הודגש חשיבותם של קרומי התא.

מהמודל היחידתי שלה, הוחלט להדגיש את התפקיד המהותי שממלאת הממברנה במבנה התאים ותפקודם, עד כדי כך שמחקר מבנה זה נחשב לנושא מהותי בביולוגיה הנוכחית.

כעת, ביחס לתרומה של תיאוריית קיפול הממברנה, הדבר אינו מקובל כרגע. עם זאת, באותה תקופה זה הוביל לעוד מומחים בתחום שניסו להבהיר את מקורם לא רק של ממברנות תאים, אלא גם את מקור התא האוקריוטי עצמו, כפי שעשתה לין מרגוליס בשנת 1967 כאשר העלתה את התיאוריה האנדוסימביוטית.

הפניות

1. Lodish H, Berk A, Kaiser C, et al. ביולוגיה מולקולרית של התא. כרך 39. מהדורה 8; 2008.
2. Heuser JE. לזכרו של ג'יי דייוויד רוברטסון. Am Soc Cell Biol. 1995: 11-13. נלקח מה heuserlab.wustl.edu.
3. לי א. מבנה ממברנה. קור ביול. 2001; 11 (20): R811-R814. doi: 10.1083 / jcb.91.3.189 שניות.
4. GP של גופטה. ביולוגיה של תאים צמחיים. הוצאת דיסקברי; 2004. נלקח מ- books.google.
5. הימבורג ט. ממברנס - מבוא. Therm Biophys Membr. 2007; (2001): 1-13. doi: 10.1002 / 9783527611591.ch1.
6. סטוקניוס W, סטוקניוס W, אנגלמן DM, אנגלמן DM. סקור את המודלים הנוכחיים למבנה הממברנות הביולוגיות. J Cell Biol.