Teoria pieghevole della membrana

IL Teoria pieghevole della membrana Propone che le membrane organiche delle cellule eucariotiche abbiano origine dall'espansione e dall'invaginazione della membrana plasmatica.

J.D. Robertson, un pioniere nella microscopia elettronica, notò nel 1962 che diversi corpi intracellulari avevano una struttura visivamente identica alla membrana plasmatica. 

L'idea di una struttura che delimita le cellule è sorta immediatamente dopo che è sorto il concetto di "cellula", quindi sono stati condotti diversi studi per comprendere le caratteristiche di detto struttura.

La membrana al plasma

La membrana plasmatica è una struttura formata da un doppio strato di fosfolipidi organizzati in modo tale che i gruppi polari siano orientati verso il citosol e il mezzo extracellulare, mentre i gruppi apolari sono organizzati nella membrana.

La sua funzione principale è definire le cellule, sia eucarioti che prokarioti, poiché separa fisicamente il citoplasma dal mezzo extracellulare.

Nonostante la sua funzione strutturale, è noto molto bene che la membrana non è statica, ma è una barriera elastica e dinamica in cui si verifica un gran numero di processi indispensabili per la cellula.

Alcuni processi che si verificano nella membrana sono l'ancoraggio del citoscheletro, il trasporto di molecole o la segnalazione e la connessione con altre cellule per formare tessuti. Inoltre, un'ampia varietà di organelli ha anche una membrana in cui si verificano altri processi di grande importanza.

Sfondo della teoria della piegatura della membrana

Studi elettrofisiologici

Molto prima che Robertson arrivasse a proporre la teoria della piegatura della membrana nel 1962, furono condotti studi per determinare cosa fosse questa struttura. In assenza del microscopio elettronico, predominano gli studi elettrofisiologici, tra cui:

1895

Overton notò che i lipidi attraversavano la membrana cellulare più facilmente delle molecole di un'altra natura, quindi, deduceva che la membrana doveva essere composta, per lo più lipidi.

1902

J. Bernstein ha presentato la sua ipotesi, che ha menzionato che le cellule consistevano in una soluzione con ioni liberi delimitati da un sottile strato impermeabile a queste molecole cariche.

1923

Fricke ha misurato la capacità della membrana degli eritrociti di archiviare carichi (capacità), determinando che questo valore era 0.81 µF/cm².

Successivamente, è stato determinato che le membrane di altri tipi di cellule avevano valori di capacità simili, pertanto la membrana dovrebbe essere una struttura unitaria.

1925

Gorter e Grendel hanno misurato l'area degli eritrociti dei mammiferi con l'aiuto di un microscopio. Quindi hanno estratto i lipidi di un numero noto di questo tipo di cellula e hanno misurato l'area che occupavano.

Come risultato di una relazione cellulare 1: 2: membrana. Ciò significava che la membrana cellulare era una doppia struttura, emergendo così il termine "doppio strato lipidico".

1935

Precedenti studi nel 1935 suggerirono la presenza di proteine ​​nella membrana, questo portò Danielli e Davson a proporre il modello sandwich o il modello di proteina-proteina proteina-lipidi.

Secondo questo modello, la membrana plasmatica è costituita da due strati di fosfolipidi che si trovano tra due strati di proteine, che sono associati alla membrana da interazioni elettrostatiche.

Studi di microscopia elettronica

Nel 1959, grazie all'aspetto della microscopia elettronica, J. David Robertson ha raccolto prove sufficienti per confermare e integrare i modelli di Gorter e Grendel (1925) e Danielli e Davson (1935) e proporre il modello "Membrana unitaria".

Questo modello mantiene la caratteristica del modello proposto da Danielli e Davson del doppio strato lipidico, con la variazione dello strato proteico che, in questo caso, è asimmetrico e discontinuo.

Che dire della teoria della piegatura della membrana?

L'arrivo della microscopia elettronica ha permesso ad avere un'idea abbastanza chiara di come si è formata la membrana plasmatica.

Tuttavia, questo fatto era accompagnato dalla visualizzazione di più membrane intra -ite che formavano compartimenti intracellulari, che portarono Robertson nel 1962 a proporre la teoria della teoria del pieghevole della membrana.

La teoria del piegatura della membrana è che la membrana plasmatica ha aumentato la sua superficie ed è stata invaginata per dare origine alle membrane intrachitoplasmatiche, queste membrane circondavano molecole che erano nel citosol e originarono gli organelli.

Secondo questa teoria, l'involucro nucleare, il reticolo endoplasmatico, il Golgi, i lisosomi e l'apparato di vacuolas avrebbero potuto originare in questo modo.

La continuità che esiste tra la membrana plasmatica con i primi tre organelli sopra menzionati è stata confermata attraverso studi di microscopia elettronica in diversi tipi di cellule.

Tuttavia, Robertson ha anche proposto nella sua teoria secondo cui gli organelli vescicolari, come lisosomi e vacuoli, hanno avuto origine anche attraverso invaginazioni che in seguito si sono separate dalla membrana.

A causa delle caratteristiche della teoria del ripiegamento della membrana, è considerata un'estensione del modello di membrana unitaria che ha proposto nel 1959.

Le micrografie prese da Robertson mostrano che tutte queste membrane sono uguali e, quindi, dovrebbero avere una composizione abbastanza simile.

Tuttavia, la specializzazione di organelli modifica considerevolmente la composizione delle membrane, il che riduce le proprietà che hanno in comune a livello biochimico e molecolare.

Allo stesso modo, viene mantenuto il fatto che le membrane siano principali per fungere da barriera stabile per i media acquosi.

Importanza di questa teoria

Grazie a tutti i test effettuati tra il 1895 e il 1965, in particolare gli studi di microscopia condotti da J.D. Robertson, l'importanza delle membrane cellulari sottolineava.

Dal suo modello unitario, il ruolo essenziale che la membrana svolge nella struttura e nella funzione delle cellule ha iniziato a essere evidenziato, al punto che lo studio di questa struttura è considerato un tema fondamentale nell'attuale biologia.

Ora, attualmente la teoria in quanto tale non ha accettazione.

Tuttavia, all'epoca diede più esperti nell'area che cercavano di chiarire l'origine non solo delle membrane cellulari, ma anche dell'origine della stessa cellula eucariotica, come fece Lynn Margulis nel 1967 aumentando la teoria endosimbiotica.

Riferimenti

1. Lodish H, Berk A, Kaiser C, et al. (2008). Biologia cellulare molecolare. 
2. Heuser J.E. (1995). In memoria di J. David Robertson. Tratto da Heuserlab.Wustl.Edu.
3. Leggi un. (2001). Struttura a membrana. Curr. Biolo.