Ained, mis moodustavad rakumembraani. Rakumembraan: struktuur ja funktsioonid

Rakumembraan.

Rakumembraan eraldab mis tahes raku sisu väliskeskkonnast, tagades selle terviklikkuse; reguleerib vahetust raku ja keskkonna vahel; rakusisesed membraanid jagavad raku spetsiaalseteks suletud sektsioonideks – kambriteks ehk organellideks, milles säilivad teatud keskkonnatingimused.

Struktuur.

Rakumembraan on lipiidide (rasvade) klassi molekulide topeltkiht (kakskiht), millest enamik on nn komplekslipiidid - fosfolipiidid. Lipiidimolekulidel on hüdrofiilne ("pea") ja hüdrofoobne ("saba") osa. Membraanide moodustumise ajal pöörduvad molekulide hüdrofoobsed osad sissepoole, hüdrofiilsed osad aga väljapoole. Membraanid on erinevates organismides väga sarnased struktuurid. Membraani paksus on 7-8 nm. (10-9 meetrit)

hüdrofiilsus- aine võime olla veega märjaks.
hüdrofoobsus- aine võimetus olla veega märjaks.

Bioloogiline membraan sisaldab ka erinevaid valke:
- integraalne (läbi membraani tungiv)
- poolintegreeritud (ühest otsast sukeldatud välimisse või sisemisse lipiidikihti)
- pindmine (asub membraani välisküljel või sisemiste külgede kõrval).
Mõned valgud on rakumembraani kokkupuutepunktid tsütoskeletiga rakus ja rakuseinaga (kui see on olemas) väljaspool.

tsütoskelett- raku karkass raku sees.

Funktsioonid.

1) Barjäär- tagab reguleeritud, selektiivse, passiivse ja aktiivse ainevahetuse keskkonnaga.

2) Transport- läbi membraani toimub ainete transport rakku ja sealt välja.maatriks - tagab membraanivalkude kindla suhtelise asendi ja orientatsiooni, nende optimaalse vastasmõju.

3) Mehaaniline- tagab raku autonoomia, selle rakusisesed struktuurid, aga ka ühenduse teiste rakkudega (kudedes) Rakkudevahelisel ainel on suur roll mehaanilise funktsiooni tagamisel.

4) Retseptor- mõned valgud membraanis on retseptorid (molekulid, mille abil rakk tajub teatud signaale).

Näiteks veres ringlevad hormoonid toimivad ainult sihtrakkudele, millel on neile hormoonidele vastavad retseptorid. Neurotransmitterid (kemikaalid, mis juhivad närviimpulsse) seonduvad ka sihtrakkude spetsiifiliste retseptorvalkudega.

Hormoonid- bioloogiliselt aktiivsed signaalkemikaalid.

5) Ensümaatiline Membraanvalgud on sageli ensüümid. Näiteks sooleepiteelirakkude plasmamembraanid sisaldavad seedeensüüme.

6) Biopotentsiaalide tekitamise ja läbiviimise rakendamine.
Membraani abil hoitakse rakus konstantset ioonide kontsentratsiooni: K + iooni kontsentratsioon rakus on palju suurem kui väljaspool ja Na + kontsentratsioon palju madalam, mis on väga oluline, kuna see säilitab potentsiaalide erinevuse üle membraani ja tekitab närviimpulsi.

närviimpulss – erutuslaine, mis edastatakse mööda närvikiudu.

7) Rakkude märgistamine- membraanil on antigeenid, mis toimivad markeritena - "sildid", mis võimaldavad teil rakku tuvastada. Need on glükoproteiinid (st valgud, mille külge on kinnitatud hargnenud oligosahhariidide kõrvalahelad), mis täidavad "antennide" rolli. Arvukate külgahelate konfiguratsioonide tõttu on võimalik iga rakutüübi jaoks teha spetsiifiline marker. Markerite abil suudavad rakud teisi rakke ära tunda ja nendega koos tegutseda, näiteks moodustades elundeid ja kudesid. Samuti võimaldab see immuunsüsteemil võõraid antigeene ära tunda.

läbilaskvuse omadused.

Rakumembraanidel on selektiivne läbilaskvus: nad tungivad aeglaselt läbi mitmel viisil:

• Glükoos on peamine energiaallikas.
• Aminohapped on ehitusplokid, mis moodustavad kõik keha valgud.
• Rasvhapped – struktuursed, energeetilised ja muud funktsioonid.
• Glütserool - paneb kehas vett kinni pidama ja vähendab uriini tootmist.
• Ioonid on reaktsioonide ensüümid.

Veelgi enam, membraanid ise reguleerivad seda protsessi teatud määral aktiivselt - mõned ained läbivad, teised aga mitte. Ainete rakku sisenemiseks või nende eemaldamiseks rakust väljapoole on neli peamist mehhanismi:

Passiivse läbilaskvuse mehhanismid:

1) Difusioon.

Selle mehhanismi variant on hõlbustatud difusioon, mille puhul konkreetne molekul aitab ainel membraani läbida. Sellel molekulil võib olla kanal, mis laseb läbi ainult ühte tüüpi ainet.

difusioon-ühe aine molekulide vastastikuse tungimise protsess teise aine molekulide vahele.

Osmoos– ühesuunalise difusiooni protsess läbi lahustimolekulide poolläbilaskva membraani lahustunud aine suurema kontsentratsiooni suunas.

Normaalset vererakku ümbritsev membraan läbib ainult veemolekule, hapnikku, mõningaid veres lahustunud toitaineid ja raku jääkaineid.

Aktiivsed läbilaskvusmehhanismid:

1) Aktiivne transport.

aktiivne transport– aine ülekandmine madala kontsentratsiooniga piirkonnast kõrge kontsentratsiooniga piirkonda.

Aktiivne transport nõuab energiat, kuna see liigub madala kontsentratsiooniga piirkonnast kõrge kontsentratsiooniga piirkonda. Membraanil on spetsiaalsed pumbavalgud, mis pumpavad aktiivselt rakku kaaliumiioone (K +) ja pumpavad sealt välja naatriumioone (Na +), energiana toimib ATP.

ATP– universaalne energiaallikas kõigi biokeemiliste protsesside jaoks. .(rohkem hiljem)

2) Endotsütoos.

Osakesed, mis mingil põhjusel ei suuda läbida rakumembraani, kuid on rakule vajalikud, võivad endotsütoosi teel läbi membraani tungida.

Endotsütoos– välise materjali omastamise protsess raku poolt.

Membraani selektiivne läbilaskvus passiivse transpordi ajal on tingitud spetsiaalsetest kanalitest - integraalsetest valkudest. Nad tungivad läbi ja läbi membraani, moodustades omamoodi läbipääsu. Elementidel K, Na ja Cl on oma kanalid. Kontsentratsioonigradiendi suhtes liiguvad nende elementide molekulid rakku sisse ja välja. Ärrituse korral avanevad naatriumioonikanalid ja naatriumiioonide sissevool rakku toimub järsult. Selle tulemuseks on membraanipotentsiaali tasakaalustamatus. Pärast seda taastatakse membraani potentsiaal. Alati on avatud kaaliumikanalid, mille kaudu sisenevad kaaliumiioonid aeglaselt rakku.

Membraani struktuur

Läbilaskvus

aktiivne transport

Osmoos

Endotsütoos

Rakumembraan on struktuur, mis katab raku välispinna. Seda nimetatakse ka tsütolemmaks või plasmolemmaks.

See moodustis on üles ehitatud bilipiidkihist (kakskihist), millesse on põimitud valgud. Plasmalemma moodustavad süsivesikud on seotud olekus.

Plasmalemma põhikomponentide jaotus on järgmine: üle poole keemilisest koostisest langeb valkudele, veerandi hõivavad fosfolipiidid ja kümnendiku kolesterool.

Rakumembraan ja selle tüübid

Rakumembraan on õhuke kile, mis põhineb lipoproteiinide ja valkude kihtidel.

Lokaliseerimise järgi eristatakse membraani organelle, millel on taime- ja loomarakkudes mõned omadused:

• mitokondrid;
• tuum;
• endoplasmaatiline retikulum;
• Golgi kompleks;
• lüsosoomid;
• kloroplastid (taimerakkudes).

Samuti on olemas sisemine ja välimine (plasmolemma) rakumembraan.

Rakumembraani struktuur

Rakumembraan sisaldab süsivesikuid, mis katavad seda glükokalüksi kujul. See on membraaniülene struktuur, mis täidab barjäärifunktsiooni. Siin asuvad valgud on vabas olekus. Seondumata valgud osalevad ensümaatilistes reaktsioonides, tagades ainete rakuvälise lagunemise.

Tsütoplasmaatilise membraani valgud on esindatud glükoproteiinidega. Vastavalt keemilisele koostisele eraldatakse valgud, mis on täielikult kaasatud lipiidikihti (läbi) - integraalsed valgud. Samuti perifeerne, ei ulatu plasmalemma ühele pinnale.

Esimesed toimivad retseptoritena, seondudes neurotransmitterite, hormoonide ja muude ainetega. Sisestusvalgud on vajalikud ioonikanalite ehitamiseks, mille kaudu transporditakse ioone ja hüdrofiilseid substraate. Viimased on ensüümid, mis katalüüsivad rakusiseseid reaktsioone.

Plasmamembraani põhiomadused

Lipiidide kaksikkiht takistab vee tungimist. Lipiidid on hüdrofoobsed ühendid, mis esinevad rakus fosfolipiididena. Fosfaatrühm on pööratud väljapoole ja koosneb kahest kihist: välimine, mis on suunatud rakuvälisesse keskkonda, ja sisemine, mis piirab rakusisest sisu.

Vees lahustuvaid piirkondi nimetatakse hüdrofiilseteks peadeks. Rasvhapete saidid on suunatud raku sisse hüdrofoobsete sabade kujul. Hüdrofoobne osa interakteerub naaberlipiididega, mis tagab nende üksteise külge kinnitumise. Topeltkihil on erinevates piirkondades selektiivne läbilaskvus.

Nii et keskel on membraan glükoosi ja karbamiidi suhtes läbimatu, hüdrofoobsed ained läbivad siin vabalt: süsinikdioksiid, hapnik, alkohol. Kolesterool on oluline, viimase sisaldus määrab plasmamembraani viskoossuse.

Raku välismembraani funktsioonid

Funktsioonide omadused on lühidalt loetletud tabelis:

Mis tähtsus on rakumembraanil

Rakumembraan osaleb homöostaasi säilitamises tänu rakku sisenevate ja sealt väljuvate ainete suurele selektiivsusele (bioloogias nimetatakse seda selektiivseks läbilaskvuseks).

Plasmolemma väljakasvud jagavad raku sektsioonideks (osakondadeks), mis vastutavad teatud funktsioonide täitmise eest. Spetsiaalselt paigutatud membraanid, mis vastavad vedeliku-mosaiikskeemile, tagavad raku terviklikkuse.

Elusorganismi põhiliseks struktuuriüksuseks on rakk, mis on rakumembraaniga ümbritsetud tsütoplasma diferentseeritud osa. Arvestades asjaolu, et rakk täidab paljusid olulisi funktsioone, nagu paljunemine, toitumine, liikumine, peab kest olema plastiline ja tihe.

Rakumembraani avastamise ja uurimise ajalugu

1925. aastal tegid Grendel ja Gorder eduka katse, et tuvastada erütrotsüütide "varjud" ehk tühjad kestad. Vaatamata mitmele tehtud jämedale veale avastasid teadlased lipiidide kaksikkihi. Nende tööd jätkasid Danielli, Dawson 1935. aastal, Robertson 1960. aastal. Paljude aastatepikkuse töö ja vaidluste kuhjumise tulemusena 1972. aastal lõi Singer ja Nicholson membraani struktuurist vedela mosaiikmudeli. Edasised katsed ja uuringud kinnitasid teadlaste töid.

Tähendus

Mis on rakumembraan? Seda sõna hakati kasutama rohkem kui sada aastat tagasi, ladina keelest tõlgituna tähendab see "kile", "nahk". Seega määrake lahtri piir, mis on loomulik barjäär sisemise sisu ja väliskeskkonna vahel. Rakumembraani struktuur viitab poolläbilaskvusele, mille tõttu pääsevad sellest vabalt läbi niiskus ja toitained ning lagunemissaadused. Seda kesta võib nimetada raku organisatsiooni peamiseks struktuurikomponendiks.

Mõelge rakumembraani peamistele funktsioonidele

1. Eraldab raku sisemise sisu ja väliskeskkonna komponendid.

2. Aitab säilitada raku püsivat keemilist koostist.

3. Reguleerib õiget ainevahetust.

4. Tagab rakkudevahelise ühenduse.

5. Tunneb ära signaalid.

6. Kaitsefunktsioon.

"Plasma kest"

Väline rakumembraan, mida nimetatakse ka plasmamembraaniks, on ultramikroskoopiline kile, mille paksus on viis kuni seitse nanomeetrit. See koosneb peamiselt valguühenditest, fosfoliidist, veest. Kile on elastne, imab kergesti vett ja taastab kiiresti ka pärast kahjustusi oma terviklikkuse.

Erineb universaalse struktuuri poolest. See membraan hõivab piiripositsiooni, osaleb selektiivse läbilaskvuse protsessis, lagunemisproduktide eritumises, sünteesib neid. Suhe "naabritega" ja sisemise sisu usaldusväärne kaitse kahjustuste eest muudavad selle oluliseks komponendiks sellises küsimuses nagu raku struktuur. Loomorganismide rakumembraan on mõnikord kaetud kõige õhema kihiga - glükokalüksiga, mis sisaldab valke ja polüsahhariide. Taimerakke väljaspool membraani kaitseb rakusein, mis toimib toena ja hoiab kuju. Selle koostise põhikomponent on kiudaine (tselluloos) - polüsahhariid, mis ei lahustu vees.

Seega täidab välimine rakumembraan parandamise, kaitse ja teiste rakkudega suhtlemise funktsiooni.

Rakumembraani struktuur

Selle liikuva kesta paksus varieerub kuuest kuni kümne nanomeetrini. Raku rakumembraanil on eriline koostis, mille aluseks on lipiidide kaksikkiht. Vee suhtes inertsed hüdrofoobsed sabad asuvad seespool, samas kui hüdrofiilsed pead, mis suhtlevad veega, on pööratud väljapoole. Iga lipiid on fosfolipiid, mis on selliste ainete nagu glütserool ja sfingosiin koosmõju tulemus. Lipiidide karkass on tihedalt ümbritsetud valkudega, mis paiknevad mittepidevas kihis. Osa neist on sukeldatud lipiidikihti, ülejäänud läbivad seda. Selle tulemusena moodustuvad vett läbilaskvad alad. Nende valkude funktsioonid on erinevad. Osa neist on ensüümid, ülejäänud transportvalgud, mis kannavad erinevaid aineid väliskeskkonnast tsütoplasmasse ja vastupidi.

Rakumembraan on läbi imbunud ja tihedalt seotud integraalsete valkudega, samas kui ühendus perifeersete valkudega on nõrgem. Need valgud täidavad olulist funktsiooni, milleks on membraani struktuuri säilitamine, keskkonna signaalide vastuvõtmine ja muundamine, ainete transportimine ja membraanidel toimuvate reaktsioonide katalüüsimine.

Ühend

Rakumembraani aluseks on bimolekulaarne kiht. Tänu oma järjepidevusele on rakul barjäärid ja mehaanilised omadused. Erinevatel eluetappidel võib see kaksikkiht olla häiritud. Selle tulemusena tekivad läbi hüdrofiilsete pooride struktuursed defektid. Sel juhul võivad sellise komponendi, nagu rakumembraani, absoluutselt kõik funktsioonid muutuda. Sellisel juhul võib tuum välismõjude tõttu kannatada.

Omadused

Raku rakumembraanil on huvitavad omadused. Tänu oma voolavusele ei ole see kest jäik struktuur ning suurem osa selle koostist moodustavatest valkudest ja lipiididest liigub vabalt membraani tasapinnal.

Üldiselt on rakumembraan asümmeetriline, seega on valgu- ja lipiidikihtide koostis erinev. Loomarakkude plasmamembraanide välisküljel on glükoproteiinikiht, mis täidab retseptori- ja signaalifunktsioone ning mängib olulist rolli ka rakkude koeks ühendamise protsessis. Rakumembraan on polaarne, see tähendab, et laeng väljastpoolt on positiivne ja seestpoolt negatiivne. Lisaks kõigele ülaltoodule on rakumembraanil selektiivne ülevaade.

See tähendab, et lisaks veele lastakse rakku ainult teatud rühm molekule ja lahustunud ainete ioone. Sellise aine nagu naatriumi kontsentratsioon enamikus rakkudes on palju madalam kui väliskeskkonnas. Kaaliumioonide puhul on iseloomulik erinev suhe: nende arv rakus on palju suurem kui keskkonnas. Sellega seoses kipuvad naatriumiioonid tungima läbi rakumembraani ja kaaliumiioonid kipuvad vabanema väljaspool. Nendel asjaoludel aktiveerib membraan spetsiaalse süsteemi, mis täidab "pumpamise" rolli, ühtlustab ainete kontsentratsiooni: naatriumioonid pumbatakse välja raku pinnale ja kaaliumiioonid pumbatakse sissepoole. See omadus sisaldub rakumembraani kõige olulisemates funktsioonides.

See naatriumi- ja kaaliumiioonide kalduvus liikuda pinnalt sissepoole mängib suurt rolli suhkru ja aminohapete transportimisel rakku. Naatriumioonide aktiivse eemaldamise käigus rakust loob membraan tingimused glükoosi ja aminohapete uueks sissevooluks. Vastupidi, kaaliumiioonide rakku ülekandmise protsessis täiendatakse raku seest väliskeskkonda lagunemissaaduste "transporterite" arvu.

Kuidas toimub raku toitmine läbi rakumembraani?

Paljud rakud võtavad aineid selliste protsesside kaudu nagu fagotsütoos ja pinotsütoos. Esimeses variandis luuakse painduva välismembraaniga väike süvend, milles kinnipüütud osake asub. Seejärel süvendi läbimõõt muutub suuremaks, kuni ümbritsetud osake siseneb raku tsütoplasmasse. Fagotsütoosi kaudu toidetakse mõned algloomad, näiteks amööb, aga ka vererakud - leukotsüüdid ja fagotsüüdid. Samamoodi imavad rakud vedelikku, mis sisaldab vajalikke toitaineid. Seda nähtust nimetatakse pinotsütoosiks.

Välismembraan on tihedalt seotud raku endoplasmaatilise retikulumiga.

Paljude koe põhikomponentide tüüpide puhul paiknevad membraani pinnal väljaulatuvad osad, voldid ja mikrovillid. Selle kesta välisküljel olevad taimerakud on kaetud teise, paksu ja mikroskoobi all selgelt nähtavaga. Kiud, millest need on valmistatud, aitavad toetada taimekudesid, näiteks puitu. Loomarakkudel on ka mitmeid väliseid struktuure, mis asuvad rakumembraani peal. Need on oma olemuselt eranditult kaitsvad, näiteks on putukate siserakkudes sisalduv kitiin.

Lisaks rakumembraanile on rakusisene membraan. Selle ülesanne on jagada rakk mitmeks spetsiaalseks suletud sektsiooniks – kambriteks ehk organellideks, kus tuleb säilitada teatud keskkond.

Seega on elusorganismi põhiüksuse sellise komponendi kui rakumembraani rolli võimatu üle hinnata. Struktuur ja funktsioonid tähendavad raku kogupinna märkimisväärset laienemist, metaboolsete protsesside paranemist. See molekulaarstruktuur koosneb valkudest ja lipiididest. Eraldades raku väliskeskkonnast, tagab membraan selle terviklikkuse. Selle abiga hoitakse rakkudevahelised sidemed piisavalt tugeval tasemel, moodustades kudesid. Sellega seoses võime järeldada, et raku üks tähtsamaid rolle on rakumembraanil. Selle struktuur ja funktsioonid on erinevates rakkudes sõltuvalt nende eesmärgist radikaalselt erinevad. Nende omaduste kaudu saavutatakse rakumembraanide mitmekülgne füsioloogiline aktiivsus ja nende roll rakkude ja kudede olemasolus.

Kellelegi pole saladus, et kõik meie planeedi elusolendid koosnevad nende rakkudest, nendest lugematutest "" orgaanilistest ainetest. Rakke omakorda ümbritseb spetsiaalne kaitsemembraan – membraan, mis mängib raku elus väga olulist rolli ning rakumembraani funktsioonid ei piirdu ainult raku kaitsmisega, vaid kujutavad endast kõige keerulisemat sellega seotud mehhanismi. rakkude paljunemisel, toitumisel ja taastumisel.

Mis on rakumembraan

Sõna "membraan" ise on ladina keelest tõlgitud kui "kile", kuigi membraan ei ole lihtsalt kile, millesse rakk on mähitud, vaid kahe omavahel ühendatud ja erinevate omadustega kile kombinatsioon. Tegelikult on rakumembraan kolmekihiline lipoproteiini (rasvvalk) kest, mis eraldab iga raku naaberrakkudest ja keskkonnast ning teostab kontrollitud vahetust rakkude ja keskkonna vahel, see on raku akadeemiline määratlus. membraan on.

Membraani väärtus on lihtsalt tohutu, sest see mitte ainult ei eralda üht rakku teisest, vaid tagab ka raku koostoime nii teiste rakkudega kui ka keskkonnaga.

Rakumembraanide uurimise ajalugu

Olulise panuse rakumembraani uurimisse andsid kaks Saksa teadlast Gorter ja Grendel juba 1925. aastal. Siis õnnestus neil punaste vereliblede - erütrotsüütidega läbi viia kompleksne bioloogiline katse, mille käigus said teadlased nn "varjud", tühjad erütrotsüütide kestad, mis volditi üheks hunnikuks ja mõõdeti pindala, ja ka arvutas neis sisalduvate lipiidide koguse. Saadud lipiidide hulga põhjal jõudsid teadlased järeldusele, et neist piisab täpselt rakumembraani topeltkihi jaoks.

1935. aastal tegi teine ​​paar rakumembraani-uurijaid, seekord ameeriklased Daniel ja Dawson, pärast mitmeid pikki katseid kindlaks valgusisalduse rakumembraanis. Muidu oli võimatu seletada, miks membraanil on nii suur pindpinevus. Teadlased esitasid nutikalt võileiva kujul oleva rakumembraani mudeli, milles leiva rolli täidavad homogeensed lipiid-valgukihid ja nende vahel või asemel tühjus.

1950. aastal, Danieli ja Dawsoni elektroonilise teooria tulekuga, oli juba võimalik praktilisi tähelepanekuid kinnitada - rakumembraani mikrograafidel olid selgelt näha lipiidide ja valgupeade kihid ning ka tühi ruum nende vahel.

1960. aastal töötas Ameerika bioloog J. Robertson välja teooria rakumembraanide kolmekihilise struktuuri kohta, mida peeti pikka aega ainsaks tõeseks, kuid teaduse edasise arenguga hakkasid tekkima kahtlused selle eksimatus. Nii et näiteks rakkude seisukohalt oleks vajalike kasulike ainete transportimine läbi kogu “võileiva” keeruline ja töömahukas.

Ja alles 1972. aastal suutsid Ameerika bioloogid S. Singer ja G. Nicholson selgitada Robertsoni teooria ebakõlasid rakumembraani uue vedeliku-mosaiikmudeli abil. Eelkõige leidsid nad, et rakumembraan ei ole koostiselt homogeenne, pealegi on see asümmeetriline ja vedelikuga täidetud. Lisaks on rakud pidevas liikumises. Ja rakumembraani moodustavatel kurikuulsatel valkudel on erinev struktuur ja funktsioonid.

Rakumembraani omadused ja funktsioonid

Vaatame nüüd, milliseid funktsioone rakumembraan täidab:

Rakumembraani barjäärfunktsioon – membraan kui tõeline piirivalvur seisab valvel raku piiride üle, viivitab, ei lase läbi kahjulikke või lihtsalt sobimatuid molekule

Rakumembraani transpordifunktsioon - membraan ei ole ainult piirivalve raku väravates, vaid ka omamoodi tollipunkt, mida läbib pidevalt kasulike ainete vahetus teiste rakkude ja keskkonnaga.

Maatriksifunktsioon - see on rakumembraan, mis määrab üksteise suhtes asukoha, reguleerib nendevahelist interaktsiooni.

Mehaaniline funktsioon - vastutab ühe raku piiramise eest teisest ja paralleelselt rakkude õige ühendamise eest üksteisega, nende moodustumise eest homogeenseks koeks.

Rakumembraani kaitsefunktsioon on raku kaitsekilbi ehitamise aluseks. Looduses võib selle funktsiooni näideteks olla kõva puit, tihe nahk, kaitsekesta, kõik tänu membraani kaitsefunktsioonile.

Ensümaatiline funktsioon on veel üks oluline funktsioon, mida mõned rakuvalgud täidavad. Näiteks selle funktsiooni tõttu toimub seedeensüümide süntees sooleepiteelis.

Lisaks kõigele sellele toimub rakumembraani kaudu rakkude ainevahetus, mis võib toimuda kolme erineva reaktsiooni kaudu:

• Fagotsütoos on rakuvahetus, mille käigus membraani sisseehitatud fagotsüütrakud püüavad kinni ja seedivad erinevaid toitaineid.
• Pinotsütoos - on rakumembraani, sellega kokkupuutes olevate vedelikumolekulide kinnipüüdmise protsess. Selleks moodustuvad membraani pinnale spetsiaalsed kõõlused, mis justkui ümbritsevad vedelikutilka, moodustades mulli, mille membraan hiljem “alla neelab”.
• Eksotsütoos – on pöördprotsess, mille käigus rakk vabastab sekretoorse funktsionaalse vedeliku läbi membraani pinnale.

Rakumembraani struktuur

Rakumembraanis on kolm lipiidide klassi:

• fosfolipiidid (need on rasvade ja fosfori kombinatsioon),
• glükolipiidid (rasvade ja süsivesikute kombinatsioon),
• kolesterooli.

Fosfolipiidid ja glükolipiidid koosnevad omakorda hüdrofiilsest peast, millesse ulatuvad kaks pikka hüdrofoobset saba. Kolesterool seevastu hõivab nende sabade vahelise ruumi, takistades nende paindumist, kõik see muudab teatud rakkude membraani teatud juhtudel väga jäigaks. Lisaks kõigele sellele reguleerivad kolesterooli molekulid rakumembraani struktuuri.

Kuid olgu kuidas on, rakumembraani ehituse kõige olulisem osa on valk, õigemini erinevad valgud, mis täidavad erinevaid olulisi rolle. Vaatamata membraanis sisalduvate valkude mitmekesisusele, on midagi, mis neid ühendab – rõngakujulised lipiidid paiknevad kõigi membraanivalkude ümber. Rõngakujulised lipiidid on spetsiaalsed struktureeritud rasvad, mis toimivad valkude kaitsekestana, ilma milleta need lihtsalt ei töötaks.

Rakumembraani struktuur on kolmekihiline: rakumembraani aluseks on homogeenne vedel lipiidikiht. Valgud katavad seda mõlemalt poolt nagu mosaiik. Just valgud täidavad lisaks ülalkirjeldatud funktsioonidele ka omapäraste kanalite rolli, mille kaudu membraani läbivad ained, mis ei suuda membraani vedelat kihti tungida. Nende hulka kuuluvad näiteks kaaliumi- ja naatriumioonid, nende membraanist läbitungimiseks pakub loodus rakumembraanide spetsiaalseid ioonikanaleid. Teisisõnu tagavad valgud rakumembraanide läbilaskvuse.

Kui vaatame rakumembraani läbi mikroskoobi, näeme lipiidide kihti, mis on moodustunud väikestest sfäärilistest molekulidest, millel hõljuvad valgud nagu merel. Nüüd teate, millised ained on rakumembraani osa.

Rakumembraan, video

Ja lõpuks õpetlik video rakumembraani kohta.

rakumembraan- see on rakumembraan, mis täidab järgmisi funktsioone: raku sisu ja väliskeskkonna eraldamine, ainete selektiivne transport (vahetus väliskeskkonnaga raku vastu), teatud biokeemiliste reaktsioonide koht, rakkude integreerimine kudedesse ja vastuvõtt.

Rakumembraanid jagunevad plasmaks (rakusiseseks) ja välimiseks. Mis tahes membraani peamine omadus on poolläbilaskvus, see tähendab võime läbida ainult teatud aineid. See võimaldab selektiivset vahetust raku ja väliskeskkonna vahel või vahetust raku sektsioonide vahel.

Plasmamembraanid on lipoproteiinide struktuurid. Lipiidid moodustavad spontaanselt kahekihi (topeltkihi) ja membraanivalgud "ujuvad" selles. Membraanides on mitu tuhat erinevat valku: struktuursed, kandjad, ensüümid jne Valgumolekulide vahel on poorid, millest läbivad hüdrofiilsed ained (lipiidne kaksikkiht takistab nende otsest tungimist rakku). Glükosüülrühmad (monosahhariidid ja polüsahhariidid) on kinnitunud membraani pinnale mõnele molekulile, mis osalevad koe moodustumise käigus rakkude äratundmise protsessis.

Membraanid erinevad oma paksuse poolest, tavaliselt vahemikus 5–10 nm. Paksus määratakse amfifiilse lipiidimolekuli suuruse järgi ja see on 5,3 nm. Membraani paksuse edasine suurenemine on tingitud membraanivalgu komplekside suurusest. Sõltuvalt välistingimustest (regulaatoriks on kolesterool) võib kaksikkihi struktuur muutuda nii, et see muutub tihedamaks või vedelamaks – sellest sõltub ainete liikumise kiirus piki membraane.

Rakumembraanide hulka kuuluvad: plasmalemma, karüolemma, endoplasmaatilise retikulumi membraanid, Golgi aparaat, lüsosoomid, peroksisoomid, mitokondrid, inklusioonid jne.

Lipiidid ei lahustu vees (hüdrofoobsus), kuid lahustuvad hästi orgaanilistes lahustites ja rasvades (lipofiilsus). Lipiidide koostis erinevates membraanides ei ole sama. Näiteks plasmamembraan sisaldab palju kolesterooli. Membraanis olevatest lipiididest on levinumad fosfolipiidid (glütserofosfatiidid), sfingomüeliinid (sfingolipiidid), glükolipiidid ja kolesterool.

Fosfolipiidid, sfingomüeliinid, glükolipiidid koosnevad kahest funktsionaalselt erinevast osast: hüdrofoobsed mittepolaarsed, mis ei kanna laenguid - rasvhapetest koosnevad "sabad" ja hüdrofiilsed, mis sisaldavad laetud polaarseid "päid" - alkoholirühmi (näiteks glütserool) .

Molekuli hüdrofoobne osa koosneb tavaliselt kahest rasvhappest. Üks hapetest on piirav ja teine ​​on küllastumata. See määrab lipiidide võime spontaanselt moodustada kahekihilisi (bilipiidseid) membraane. Membraani lipiidid täidavad järgmisi funktsioone: barjäär, transport, valkude mikrokeskkond, membraani elektritakistus.

Membraanid erinevad üksteisest valgumolekulide komplekti poolest. Paljud membraanivalgud koosnevad polaarsete (laengut kandvate) aminohapete poolest rikastest piirkondadest ja mittepolaarsete aminohapete (glütsiin, alaniin, valiin, leutsiin) piirkondadest. Sellised valgud membraanide lipiidkihtides paiknevad nii, et nende mittepolaarsed piirkonnad on justkui sukeldatud membraani "rasvaosasse", kus asuvad lipiidide hüdrofoobsed piirkonnad. Nende valkude polaarne (hüdrofiilne) osa interakteerub lipiidipeadega ja pööratakse vesifaasi poole.

Bioloogilistel membraanidel on ühised omadused:

membraanid on suletud süsteemid, mis ei lase raku ja selle sektsioonide sisul seguneda. Membraani terviklikkuse rikkumine võib põhjustada rakusurma;

pindmine (tasapinnaline, külgmine) liikuvus. Membraanides toimub pidev ainete liikumine üle pinna;

membraani asümmeetria. Välis- ja pinnakihi struktuur on keemiliselt, struktuurselt ja funktsionaalselt heterogeenne.