نظرية طي الغشاء - مادة الاحياء - 2025

و نظرية الغشاء للطي تقترح أن الأغشية العضيم نشأت من التوسع وانغلاف من غشاء البلازما. لاحظ JD Robertson ، وهو رائد في المجهر الإلكتروني ، في عام 1962 أن العديد من الأجسام داخل الخلايا تمتلك بنية متطابقة بصريًا مع غشاء البلازما.

نشأت فكرة الهيكل الذي يحد الخلايا مباشرة بعد ظهور مفهوم "الخلية" ، لذلك تم إجراء العديد من الدراسات لتوضيح خصائص هذه البنية.

غشاء بلازمي

غشاء البلازما

غشاء البلازما عبارة عن هيكل يتكون من طبقة مزدوجة من الدهون الفسفورية منظمة بطريقة تجعل المجموعات القطبية موجهة نحو العصارة الخلوية والوسط خارج الخلية ، بينما يتم تنظيم المجموعات القطبية باتجاه الجزء الداخلي من الغشاء.

وتتمثل وظيفتها الرئيسية في تحديد الخلايا ، حقيقية النواة وبدائية النواة ، لأنها تفصل فعليًا السيتوبلازم عن البيئة خارج الخلية.

على الرغم من وظيفته الهيكلية ، فمن المعروف أن الغشاء ليس ثابتًا ، بل هو حاجز مرن وديناميكي حيث يحدث عدد كبير من العمليات الأساسية للخلية.

بعض العمليات التي تحدث في الغشاء هي تثبيت الهيكل الخلوي ، ونقل الجزيئات ، والإشارات ، والاتصال بالخلايا الأخرى لتشكيل الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مجموعة كبيرة ومتنوعة من العضيات لها أيضًا غشاء تحدث فيه عمليات أخرى ذات أهمية كبيرة.

خلفية نظرية طي الغشاء

دراسات الفيزيولوجيا الكهربية

قبل وقت طويل من قيام روبرتسون باقتراح نظرية طي الغشاء في عام 1962 ، أجريت الدراسات لأول مرة لتحديد شكل هذا الهيكل. في غياب المجهر الإلكتروني ، سادت الدراسات الفيزيولوجية الكهربية ، ومن بينها ما يلي:

1895

لاحظ أوفرتون أن الدهون تعبر غشاء الخلية بسهولة أكبر من الجزيئات ذات الطبيعة الأخرى ، لذلك استنتج أن الغشاء يجب أن يتكون ، في الغالب ، من الدهون.

1902

قدم ج. برنشتاين فرضيته ، التي ذكرت أن الخلايا تتكون من محلول يحتوي على أيونات حرة محددة بطبقة رقيقة غير منفذة لهذه الجزيئات المشحونة.

1923

قاس فريك قدرة غشاء كرات الدم الحمراء على تخزين الشحنات (السعة) ، وحدد أن هذه القيمة كانت 0.81 F / سم ².

في وقت لاحق تم تحديد أن أغشية أنواع الخلايا الأخرى لها نفس قيم السعة ، لذلك يجب أن يكون الغشاء بنية أحادية.

1925

قام جورتر وجريندل بقياس مساحة كريات الدم الحمراء في الثدييات بمساعدة مجهر. ثم قاموا باستخراج الدهون من عدد معروف من هذا النوع من الخلايا وقاموا بقياس المنطقة التي يشغلونها.

حصلوا على نسبة 1: 2 خلية: غشاء نتيجة لذلك. وهذا يعني أن غشاء الخلية عبارة عن بنية مزدوجة ، مما أدى إلى ظهور مصطلح "طبقة ثنائية الدهون".

1935

أشارت الدراسات التي أجريت قبل عام 1935 إلى وجود بروتينات في الغشاء ، مما دفع دانييلي ودافسون إلى اقتراح نموذج ساندويتش أو نموذج بروتين-ليبيد-بروتين.

وفقًا لهذا النموذج ، يتكون غشاء البلازما من طبقتين من الدهون الفوسفورية الموجودة بين طبقتين من البروتينات ، والتي ترتبط بالغشاء من خلال التفاعلات الكهروستاتيكية.

دراسات المجهر الإلكتروني

في عام 1959 ، بفضل ظهور المجهر الإلكتروني ، جمع ديفيد روبرتسون أدلة كافية لتأكيد واستكمال النماذج التي اقترحها جورتر وجريندل (1925) ودانيلي ودافسون (1935) ، واقتراح نموذج "الغشاء الأحادي".

يحتفظ هذا النموذج بخصائص النموذج الذي اقترحه دانييلي ودافسون للطبقة الدهنية الثنائية ، مع اختلاف طبقة البروتين التي ، في هذه الحالة ، غير متماثلة وغير متصلة.

ما هي نظرية طي الغشاء؟

أتاح لنا وصول المجهر الإلكتروني الحصول على فكرة واضحة إلى حد ما حول كيفية تشكل غشاء البلازما.

ومع ذلك ، كانت هذه الحقيقة مصحوبة بتصور العديد من الأغشية داخل الهيولى التي تشكل مقصورات داخل الخلايا ، مما دفع روبرتسون في عام 1962 لاقتراح "نظرية طي الغشاء".

نظرية طي الغشاء هي أن غشاء البلازما زاد من سطحه وانفجر ليؤدي إلى ظهور أغشية داخل الهيولى ، هذه الأغشية تحيط بالجزيئات التي كانت في العصارة الخلوية ، وبالتالي نشأت العضيات.

وفقًا لهذه النظرية ، يمكن أن يكون الغلاف النووي ، والشبكة الإندوبلازمية ، وجهاز جولجي ، والجسيمات الحالة والفجوات قد نشأت بهذه الطريقة.

تم تأكيد الاستمرارية الموجودة بين غشاء البلازما والعضيات الثلاثة الأولى المذكورة أعلاه من خلال دراسات المجهر الإلكتروني في أنواع مختلفة من الخلايا.

ومع ذلك ، اقترح روبرتسون أيضًا في نظريته أن العضيات الحويصلية مثل الجسيمات الحالة والفجوات نشأت أيضًا عن طريق الانغابات التي انفصلت لاحقًا عن الغشاء.

نظرًا لخصائص نظرية طي الغشاء ، فإنها تعتبر امتدادًا لنموذج غشاء الوحدة الذي اقترحه هو نفسه في عام 1959.

تظهر الصور المجهرية التي التقطها روبرتسون أن كل هذه الأغشية متشابهة وبالتالي يجب أن يكون لها تركيبة متشابهة إلى حد ما.

ومع ذلك ، فإن تخصص العضيات يعدل إلى حد كبير تكوين الأغشية ، مما يقلل من الخصائص المشتركة بينها على المستوى البيوكيميائي والجزيئي.

وبالمثل ، فإن حقيقة أن الأغشية لها وظيفتها الرئيسية هي أن تكون بمثابة حاجز مستقر للوسائط المائية يتم الحفاظ عليها.

أهمية هذه النظرية

بفضل جميع الاختبارات التي أجريت بين عامي 1895 و 1965 ، وخاصة الدراسات المجهرية التي أجراها جي دي روبرتسون ، تم التأكيد على أهمية أغشية الخلايا.

من نموذجها الوحدوي ، بدأ تسليط الضوء على الدور الأساسي الذي يلعبه الغشاء في بنية ووظيفة الخلايا ، لدرجة أن دراسة هذا الهيكل تعتبر قضية أساسية في علم الأحياء الحالي.

ومع ذلك ، فيما يتعلق بمساهمة نظرية طي الغشاء ، فإن هذا غير مقبول حاليًا. ومع ذلك ، في ذلك الوقت ، أدى ذلك إلى قيام المزيد من الخبراء في المجال بمحاولة توضيح أصل ليس فقط أغشية الخلايا ، ولكن أيضًا أصل الخلية حقيقية النواة نفسها ، كما فعل لين مارغوليس في عام 1967 عند طرح نظرية التعايش الداخلي.

المراجع

1. لوديش إتش ، بيرك أ ، كايزر سي ، إت آل. بيولوجيا الخلية الجزيئية. المجلد 39. 8th ed. ؛ 2008.
2. Heuser JE. في ذكرى جي ديفيد روبرتسون. Am Soc Cell Biol. 1995: 11-13. مأخوذة من heuserlab.wustl.edu.
3. هيكل الغشاء لي أ. كور بيول. 2001 ؛ 11 (20): R811-R814. دوى: 10.1083 / jcb.91.3.189s.
4. جوبتا جي بي. بيولوجيا الخلية النباتية. دار ديسكفري للنشر؛ 2004. مأخوذة من books.google.
5. Heimburg T. الأغشية - مقدمة. Therm Biophys Membr. 2007 ؛ (2001): 1-13. دوى: 10.1002 / 9783527611591.ch1.
6. Stoeckenius W، Stoeckenius W، Engelman DM، Engelman DM. مراجعة النماذج الحالية لبنية الأغشية البيولوجية. J خلية بيول.