Rakumembraan

määratlus

Rakud on väikseimad, koherentsed üksused, mis moodustavad elundeid ja kudesid. Iga rakk on ümbritsetud rakumembraaniga, barjääriga, mis koosneb spetsiaalsest kahekordsest rasvaosakeste kihist, niinimetatud lipiidsete kahekihilisest kihist. Lipiidsete kahekihiliste kihtidena võib kujutada kahte üksteise peale virnastatud rasvakile, mis oma keemiliste omaduste tõttu ei saa üksteisest eralduda ja moodustavad seega väga stabiilse üksuse. Rakumembraanid täidavad paljusid erinevaid funktsioone: Neid kasutatakse suhtlemisel, kaitsel ja rakkude juhtimispunktina.

Millised erinevad rakumembraanid seal on?

Rakku ümbritseb mitte ainult membraan, vaid ka raku organellid. Rakuraku organellid on rakus väikesed, membraaniga piiritletud alad, millest igaühel on oma ülesanne. Nad erinevad oma valkude poolest, mis on suletud membraanidesse ja toimivad üle membraani veetavate ainete transportijana.

Sisemine mitokondriaalne membraan on rakumembraani erivorm. Mitokondrid on organellid, mis on raku jaoks olulised energia genereerimiseks. Inimrakku imendusid nad alles evolutsiooni käigus. Seetõttu on neil kaks lipiidse kaksikkihi membraani. Väline on klassikalise inimese, sisemine - mitokondrioonile spetsiifiline membraan. See sisaldab kardiolipiini, rasvhapet, mis on sisse ehitatud rasvakile ja mida võib leida ainult sisemisest membraanist ja mitte ühtegi teist.

Inimkeha sisaldab ainult rakke, mis on ümbritsetud rakumembraaniga. Siiski on ka rakke, näiteks baktereid, mida ümbritseb ka rakusein. Termineid rakusein ja rakumembraan ei saa seetõttu kasutada sünonüümidena. Rakuseinad on oluliselt paksemad ja stabiliseerivad ka rakumembraani. Rakuseinad pole inimkehas vajalikud, kuna paljud üksikud rakud võivad tugevate assotsiatsioonide moodustamiseks ühineda. Bakterid on seevastu üherakulised rakud, st koosnevad ainult ühest rakust, mis ilma rakuseinata oleksid oluliselt nõrgemad.

Loe selle teema kohta lähemalt: bakterid

Rakumembraani struktuur

Rakumembraanid eraldavad erinevad alad üksteisest. Selleks peavad nad vastama paljudele erinevatele nõuetele: esiteks, rakumembraanid koosnevad kahe rasvakihi kahekihilisest kihist, mis omakorda koosnevad üksikutest rasvhapetest. Rasvhapped koosnevad vees lahustuvast, hüdrofiilne Pea ja vees lahustumatu hüdrofoobne Saba. Pead kinnituvad üksteisega ühes tasapinnas, nii et sabade mass osutab kõik ühes suunas. Teisest küljest koguneb samasse mustrisse veel üks rida rasvhappeid. Nii moodustub kahekordne kiht, mis on väljastpoolt piiratud peade ja sel viisil ühe sisemusega hüdrofoobne Tekitab ala, s.o ala, kuhu vesi ei saa tungida.

Sõltuvalt sellest, millistest molekulidest rasvhappe pea koosneb, on neil erinevad nimed ja erinevad omadused, kuid need mängivad ainult tähtsat rolli. Rasvhapped võivad olla küllastumata või küllastunud, sõltuvalt sabast ja selle keemilisest struktuurist. Küllastumata rasvhapped on märkimisväärselt jäigemad ja põhjustavad membraani voolavuse langust, küllastunud rasvhapped aga suurendavad voolavust. Voolavus on lipiidide kaksikkihi liikuvuse ja deformeeritavuse mõõt. Sõltuvalt raku ülesandest ja seisukorrast on vaja erinevat liikuvust ja jäikust, mis on saavutatav ühe või teist tüüpi rasvhappe lisamisega.

Lisaks saab membraani sisse kolesterooli, mis vähendab massiliselt voolavust ja stabiliseerib seega membraani. Selle struktuuri tõttu saavad membraanist kergesti üle ainult väga väikesed vees lahustumatud ained.

Kuna rakusse või rakust välja viimiseks peavad ka märkimisväärselt suuremad ja vees lahustumatud ained membraani ületama, on vajalikud transpordivalgud ja -kanalid. Neid hoitakse membraanis rasvhapete vahel. Kuna need kanalid on mõne molekuli jaoks läbitavad, teiste jaoks mitte, siis räägitakse ühest Poolläbilaskvus rakumembraan, st osaline läbilaskvus.

Rakumembraani viimane ehitusplokk on retseptorid. Retseptorid on ka suured valgud, mida toodetakse enamasti rakus endas ja seejärel membraani sisse ehitatakse. Võite neid täielikult laiendada või toetada ainult väljastpoolt. Keemilise struktuuri tõttu püsivad transporterid, kanalid ja retseptorid kindlalt membraanis ja selle peal ning neid ei saa sellest kergesti eraldada. Kuid neid saab liikuda külgsuunas membraani erinevatesse kohtadesse, sõltuvalt sellest, kus neid vajatakse.

Lõpuks võivad tehnilises mõttes rakumembraani välisküljel siiski olla suhkruahelad Glükokalüks kutsus. Näiteks on need veregrupi süsteemi alus. Kuna rakumembraan koosneb nii paljudest erinevatest ehitusplokkidest, mis võivad muuta ka nende täpset asukohta, on see tuntud ka kui vedela mosaiigi mudel.

Loe selle teema kohta lähemalt: Vere tüübid

Rakumembraani paksus

Rakumembraanid on umbes 7 nm paksused, s.o äärmiselt õhukesed, kuid siiski vastupidavad ja enamiku ainete jaoks ületamatud. Mõlemad peapiirkonnad on umbes 2 nm paksused hüdrofoobne Saba pindala on 3 nm. See väärtus erineb inimkeha erinevat tüüpi rakkudes.

Millised on rakumembraani komponendid?

Põhimõtteliselt koosneb rakumembraan fosfolipiidsest kahekihilisest kihist. Fosfolipiidid on ehitusplokid, mis koosnevad vett armastavast, st hüdrofiilsest peast ja sabast, mille moodustavad kaks rasvhapet. See osa, mis koosneb rasvhapetest, on hüdrofoobne, mis tähendab, et see tõrjub vett.
Fosfolipiidide topeltkihis osutavad hüdrofoobsed komponendid üksteise poole. Hüdrofiilsed osad osutavad lahtri välis- ja siseküljele. See membraani struktuur võimaldab kahte vesikeskkonda üksteisest eraldada.

Rakumembraan sisaldab ka sfingolipiide ja kolesterooli. Need ained reguleerivad rakumembraani struktuuri ja voolavust. Voolavus on mõõt, mis aitab valkudel rakumembraanis liikuda. Mida suurem on rakumembraani voolavus, seda lihtsam on valkudel selles liikuda.

Lisaks on rakumembraanis palju erinevaid valke. Neid valke kasutatakse ainete transportimiseks membraani kaudu või keskkonnaga suhtlemiseks. Selle interaktsiooni võib saavutada naaberrakkude vahelise otsese sideme kaudu või membraanivalkudega seonduvate virgatsainete kaudu.

Ka järgmine teema võiks teile huvi pakkuda: Inimkeha rakuplasma

Fosfolipiidid rakumembraanis

Rakumembraani põhikomponendiks on fosfolipiidid. Fosfolipiidid on amfifiilsed. See tähendab, et need koosnevad hüdrofiilsest ja hüdrofoobsest osast. See fosfolipiidide omadus võimaldab raku sisemust keskkonnast eraldada.

Fosfolipiide on erinevaid vorme. Fosfolipiidide hüdrofiilne selgroog koosneb kas glütseriinist või sfingosiinist. Mõlemal kujul on ühine see, et põhistruktuurile on kinnitatud kaks hüdrofoobset süsivesinikuahelat.

Kolesterool rakumembraanis

Kolesterool sisaldub rakumembraanis, et aidata reguleerida voolavust. Pidev voolavus on rakumembraani transpordiprotsesside säilitamiseks väga oluline. Kõrgetel temperatuuridel kipub rakumembraan muutuma liiga vedelaks. Sidemed fosfolipiidide vahel, mis on normaalsetes oludes juba nõrgad, on kõrgetel temperatuuridel veelgi nõrgemad. Jäika struktuuri tõttu aitab kolesterool säilitada teatud tugevust.

Madalate temperatuuride korral näeb see välja teisiti. Siin võib membraan liiga tihedaks muutuda. Eriti tahked muutuvad fosfolipiidid, milles hüdrofoobse komponendina on küllastunud rasvhapped. See tähendab, et fosfolipiidid võivad paikneda üksteisele väga lähedal. Sel juhul põhjustab rakumembraanis talletatud kolesterool suurenenud voolavust, kuna kolesterool sisaldab jäika rõngasstruktuuri ja toimib seega vahetükina.

Üksikasjalikku teavet "kolesterooli" teema kohta leiate aadressilt:

• LDL - "madala tihedusega lipoproteiin"
• HDL - "kõrge tihedusega lipoproteiin"
• Kolesterooli österaas - see on selle jaoks oluline

Rakumembraani funktsioonid

Nagu rakumembraanide keeruline struktuur viitab, peavad nad täitma paljusid erinevaid funktsioone, mis võivad sõltuvalt raku tüübist ja asukohast suuresti varieeruda. Ühest küljest kujutavad membraanid üldiselt barjääri - funktsiooni, mida ei tohiks alahinnata. Lugematu arv reaktsioone toimub meie kehas igal ajal paralleelselt. Kui nad kõik toimuksid samas ruumis, mõjutaksid nad üksteist tugevalt ja isegi tühistaksid selle. Reguleeritud ainevahetusprotsess pole võimalik ja inimesed, kuna need on olemas ja toimivad tervikuna, pole mõeldavad.

Need on ka transpordivahendiks paljudele erinevatele ainetele, mida transporditakse üle membraani vedajate abil. Elundina koos töötamiseks peavad üksikud rakud olema oma membraanide kaudu kontaktis. See saavutatakse mitmesuguste ühendavate valkude ja retseptorite kaudu. Rakud saavad retseptoreid kasutada üksteise tuvastamiseks, üksteisega suhtlemiseks ja teabe vahetamiseks. Näit. glükokalüks kui üks paljudest eristavatest omadustest keha enda ja võõraste rakkude vahel. Retseptorid on valgud, mis korjavad signaale väljastpoolt rakku ja edastavad need raku tuumale ja seega raku „ajule“. Sõltuvalt retseptorile dokkinud keemilise osakese keemilistest omadustest asub see kas raku välisküljel, rakus või rakumembraanis.

Kuid ka rakud ise saavad teavet edastada. Kõige kuulsamad meie kehadest on närvirakud. Selleks, et nad saaksid oma funktsiooni täita, peavad nende membraanid olema võimelised elektrilisi signaale juhtima. Elektrilised signaalid tekivad erineva laengu tõttu rakkudes ja väljaspool neid. Seda laengute erinevust, mida nimetatakse ka gradiendiks, tuleb säilitada. Selles kontekstis räägitakse membraanipotentsiaalist. Rakumembraanid eraldavad erinevalt laetud piirkondi üksteisest, kuid sisaldavad samal ajal kanaleid, mis võimaldavad laenguarvude lühikest ümberpööramist, nii et tegelik vool ja seega ka edastatav teave saaks voolata. Seda nähtust nimetatakse ka tegevuspotentsiaaliks.

Loe selle teema kohta lähemalt: Närvirakk

Transpordiprotsessid rakumembraanis

Rakumembraan kui selline on suuremate molekulide ja ioonide suhtes läbitungimatu. Nii et raku sisemuse ja keskkonna vahel võib toimuda vahetust, on rakumembraanis valke, mis transpordivad mitmesuguseid molekule rakusse ja sealt välja.

Nende valkude abil eristatakse kanaleid, mille kaudu aine passiivselt rakku siseneb või sellest väljub mööda kontsentratsiooni erinevust. Teised valgud peavad tootma energiat ainete aktiivseks transportimiseks üle rakumembraani.

Veel üks oluline transpordivorm on vesiikulid. Vesiikulid on väikesed mullid, mis eemaldatakse rakumembraanilt. Rakus toodetavad ained võivad nende vesiikulite kaudu keskkonda sattuda. Lisaks saab aineid ka rakukeskkonnast eemaldada.

Erinevused bakterite rakumembraanis - penitsilliin

Raku membraan bakterid vaevalt erineb inimese keha omast. Suur erinevus rakkude vahel seisneb selles bakterite täiendav rakusein. Rakusein kinnitub rakumembraani välisküljele ja stabiliseerib ja kaitseb sel viisil bakterit, mis ilma selleta oleks haavatav. ta on ära Murein, spetsiaalne suhkruosake, millesse saab lisada muid valke, näiteks Liikumine ja paljunemine teenima. penitsilliin võib häirida rakuseina sünteesi ja töötab seega bakteritsiidne, see tähendab, et see tapab bakteri. Sel moel on võimalik haiguse põhjustavate bakterite vastu suunatud sihipärane tegevus, hävitamata samal ajal keha enda rakke.