Rakumembraan

määratlus

Rakud on kõige väiksemad sidusad üksused, mis moodustavad elundid ja koed. Iga rakk on ümbritsetud rakumembraaniga, barjääriga, mis koosneb spetsiaalsest rasvaosakeste kahekihilisest kihist, nn lipiidide topeltkihist. Lipiidseid kahekihilisi võib ette kujutada kui kahte üksteise otsa laotud rasvakilet, mis oma keemiliste omaduste tõttu ei saa üksteisest eralduda ja moodustada seega väga stabiilse üksuse. Rakumembraanid täidavad paljusid erinevaid funktsioone: neid kasutatakse suhtlemiseks, kaitseks ja rakkude juhtimisjaamana.

Millised on erinevad rakumembraanid?

Membraaniga pole ümbritsetud mitte ainult rakk ise, vaid ka raku organellid. Rakkude organellid on rakusisesed väikesed alad, mida piiravad membraanid ja millest igaühel on oma ülesanne. Nad erinevad oma valkude poolest, mis on membraanidesse kinnitatud ja toimivad ainete transportijatena, mis tuleb üle membraani transportida.

Sisemine mitokondriaalmembraan on rakumembraani erivorm.Mitokondrid on organellid, mis on olulised raku energia tekitamiseks. Need imendusid inimrakku alles evolutsiooni käigus. Seetõttu on neil kaks lipiidide kahekihilist membraani. Välimine on inimese klassikaline, sisemine - mitokondrionile spetsiifiline membraan. See sisaldab kardiolipiini - rasvhapet sisseehitatud rasvhapet ja seda leidub ainult sisemembraanis ja mitte ühtegi teist.

Inimese keha sisaldab ainult rakke, mida ümbritseb rakumembraan. Siiski on ka rakke, näiteks baktereid, mis on samuti ümbritsetud rakuseinaga. Seetõttu ei saa termineid rakusein ja rakumembraan sünonüümselt kasutada. Rakuseinad on oluliselt paksemad ja stabiliseerivad lisaks rakumembraani. Rakuseinad ei ole inimkehas vajalikud, kuna paljud üksikud rakud saavad tugevate assotsiatsioonide moodustamiseks kokku liituda. Bakterid on seevastu üherakulised rakud, st koosnevad ainult ühest rakust, mis oleks ilma rakuseinata oluliselt nõrgem.

Lisateavet selle teema kohta leiate aadressilt: bakterid

Rakumembraani struktuur

Rakumembraanid eraldavad erinevaid alasid üksteisest. Selleks peavad nad vastama paljudele erinevatele nõuetele: Esiteks koosnevad rakumembraanid kahekordsest kihist kahest rasvkilest, mis omakorda koosnevad üksikutest rasvhapetest. Rasvhapped koosnevad vees lahustuvatest, hüdrofiilne Pea ja vees lahustumatu, hüdrofoobne Saba. Pead kinnituvad üksteise külge ühes tasapinnas, nii et sabade mass on kõik ühes suunas. Teiselt poolt koguneb sama mustriga veel üks rasvhapete seeria. Nii tekib topeltkiht, mis on väljastpoolt piiritletud peade ja sel viisil ühe sees hüdrofoobne Tekib ala, s.t ala, kuhu vesi ei pääse.

Sõltuvalt rasvhappe pea moodustavatest molekulidest on neil erinevad nimed ja erinevad omadused, kuid neil on ainult alluv roll. Rasvhapped võivad olla küllastumata või küllastunud, sõltuvalt sabast ja selle keemilisest struktuurist. Küllastumata rasvhapped on oluliselt jäigemad ja põhjustavad membraani voolavuse vähenemist, küllastunud rasvhapped aga voolavust. Voolavus on lipiidide kahekihilise liikuvuse ja deformeeritavuse näitaja. Sõltuvalt raku ülesandest ja seisundist on vaja erinevat liikuvuse ja jäikuse astet, mida saab saavutada ühe või teise rasvhappetüübi lisamise teel.

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

Kuna aga rakust sisse või välja transportimiseks peavad membraan ületama oluliselt suuremad ja vees lahustumatud ained, on vajalikud transpordivalgud ja -kanalid. Neid hoitakse rasvhapete vahelises membraanis. Kuna need kanalid on mõne molekuli jaoks läbitavad ja teiste jaoks mitte, siis räägitakse ühest Poolläbilaskvus rakumembraan, st osaline läbilaskvus.

Viimane rakumembraanide ehituskivi on retseptorid. Retseptorid on ka suured valgud, mis tekivad enamasti rakus endas ja seejärel membraanisse sisse ehitatud. Võite need täielikult laiendada või toetada ainult väljastpoolt. Keemilise struktuuri tõttu jäävad transporterid, kanalid ja retseptorid kindlalt membraani sisse ja pinnale ning neid ei saa sellest hõlpsasti eraldada. Kuid neid saab külgsuunas viia membraani erinevatesse kohtadesse, olenevalt sellest, kus neid vaja on.

Lõpuks võib tehnilises terminoloogias rakumembraanide välisküljel olla veel suhkrukette Glükokalüks helistas. Näiteks on need veregrupisüsteemi aluseks. Kuna rakumembraan koosneb nii paljudest erinevatest ehitusplokkidest, mis võivad ka nende täpset asukohta muuta, on see tuntud ka kui vedel mosaiigi mudel.

Lisateavet selle teema kohta leiate aadressilt: Veregrupid

Rakumembraani paksus

Rakumembraanid on umbes 7 nm paksused, s.t äärmiselt õhukesed, kuid siiski tugevad ja enamiku ainete jaoks ületamatud. Mõlemal ajal on pea piirkonnad umbes 2 nm paksused hüdrofoobne Saba pindala on 3 nm lai. See väärtus ei erine inimkeha eri tüüpi rakkude vahel.

Millised on rakumembraani komponendid?

Põhimõtteliselt koosneb rakumembraan fosfolipiidist topeltkihist. Fosfolipiidid on ehituskivid, mis koosnevad vett armastavast, st hüdrofiilsest peast ja sabast, mille moodustavad kaks rasvhapet. Rasvhapetest koosnev osa on hüdrofoobne, mis tähendab, et see tõrjub vett.
Fosfolipiidide topeltkihis osutavad hüdrofoobsed komponendid üksteise poole. Hüdrofiilsed osad osutavad raku välisküljele ja siseküljele. See membraani struktuur võimaldab kahte veekeskkonda üksteisest eraldada.

Rakumembraan sisaldab ka sfingolipiide ja kolesterooli. Need ained reguleerivad rakumembraani struktuuri ja voolavust. Vedelus on mõõt, kuidas valgud rakumembraanis liikuda saavad. 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 koostoime saab saavutada otsese sideme abil naaberrakkude vahel või membraanivalkudega seonduvate messenger-ainete kaudu.

Järgmine teema võib teile ka huvi pakkuda: Rakuplasma inimkehas

Fosfolipiidid rakumembraanis

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

Fosfolipiidid on erinevad. Fosfolipiidide hüdrofiilne selgroog koosneb kas glütseriinist või sfingosiinist. Mõlemal vormil on ühine see, et põhistruktuurile on kinnitatud kaks hüdrofoobset süsivesinikahelat.

Kolesterool rakumembraanis

Voolavuse reguleerimiseks sisaldub rakumembraanis kolesterool. Rakumembraani transpordiprotsesside säilitamiseks on pidev voolavus väga oluline. Kõrgel temperatuuril kipub rakumembraan muutuma liiga vedelaks. Fosfolipiidide vahelised sidemed, mis tavaolukorras on juba nõrgad, on kõrgel temperatuuril veelgi nõrgemad. Jäiga struktuuri tõttu aitab kolesterool säilitada teatud tugevust.

Madalatel temperatuuridel näeb see välja erinev. Siin võib membraan liiga tihedaks muutuda. Fosfolipiidid, mille hüdrofoobse komponendina on küllastunud rasvhapped, muutuvad eriti tahkeks. See tähendab, et fosfolipiide saab hoida üksteise lähedal. Sellisel juhul põhjustab rakumembraanis ladestunud kolesterool voolavuse suurenemist, kuna kolesterool sisaldab jäiga rõngastruktuuri ja toimib seega vahetükina.

"Kolesterooli" teema kohta leiate üksikasjalikku teavet aadressilt:

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

Rakumembraani funktsioonid

Nagu rakumembraanide keeruline struktuur viitab, peavad nad täitma palju erinevaid funktsioone, mis võivad sõltuvalt raku tüübist ja asukohast olla väga erinevad. Ühest küljest kujutavad membraanid tavaliselt barjääri - funktsiooni, mida ei tohiks alahinnata. Meie kehas toimuvad paralleelselt lugematud reaktsioonid igal ajahetkel. Kui need kõik toimuksid ühes ruumis, mõjutaksid nad üksteist tugevalt ja isegi tühistaksid. Reguleeritud ainevahetus ei oleks võimalik ning inimesed, kuna nad eksisteerivad ja toimivad tervikuna, ei oleks mõeldav.

Samal ajal toimivad need transpordikeskkonnana mitmesugustele ainetele, mida transporditakse transporterite abil üle membraani. Elundina koos töötamiseks peavad üksikud rakud olema kontaktis oma membraanide kaudu. See saavutatakse erinevate ühendavate valkude ja retseptorite kaudu. Rakud saavad retseptoreid kasutada üksteise tuvastamiseks, üksteisega suhtlemiseks ja teabe vahetamiseks. Näiteks glükokalüks on üks paljudest eristavatest omadustest keha enda ja võõrrakkude vahel. Retseptorid on valgud, mis võtavad signaale rakust väljastpoolt ja edastavad need rakutuumale ja seega raku “ajule”. Sõltuvalt retseptorile dokkinud keemilise osakese keemilistest omadustest asub see kas raku välisküljel, rakus või rakumembraanis.

Kuid rakud ise suudavad ka teavet edastada. Meie kehadest on kõige kuulsamad närvirakud. Oma ülesande täitmiseks peavad nende membraanid olema võimelised juhtima elektrilisi signaale. Elektrilised signaalid tekivad rakkude sees ja väljaspool olevate erinevate laengute tõttu. See laengu erinevus, mida nimetatakse ka gradiendiks, tuleb säilitada. Selles kontekstis räägitakse membraanipotentsiaalist. Rakumembraanid eraldavad erinevalt laetud alad üksteisest, kuid sisaldavad samal ajal kanaleid, mis võimaldavad laengusuhteid lühidalt ümber pöörata, nii et tegelik vool ja seega edastatav teave saaksid voolata. Seda nähtust nimetatakse ka tegevuspotentsiaaliks.

Lisateavet selle teema kohta leiate aadressilt: Närvirakk

Transpordiprotsessid rakumembraanis

Rakumembraan kui selline on suurematele molekulidele ja ioonidele mitteläbilaskev. Selleks, et raku sisemuse ja keskkonna vahel toimuks vahetus, on rakumembraanis valke, mis transpordivad erinevaid molekule rakku ja välja.

Nende valkude abil eristatakse kanaleid, mille kaudu aine läbib kontsentratsiooni erinevuse kaudu passiivselt rakku või sealt välja. Teised valgud peavad tootma energiat ainete aktiivseks transportimiseks läbi rakumembraani.

Teine oluline transpordivorm on vesiikulid. Vesiikulid on väikesed mullid, mis pigistatakse rakumembraanist välja. Rakus tekkivaid aineid saab nende vesiikulite kaudu keskkonda lasta. Lisaks saab sel viisil eemaldada ka raku keskkonnast pärinevaid aineid.

Bakterite rakumembraani erinevused - penitsilliin

Rakumembraan bakterid vaevalt erineb inimkeha omast. Lahtrite suur erinevus seisneb bakterite täiendav rakusein. Rakusein kinnitub rakumembraani välisküljele ning 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 serveerima. penitsilliin võib häirida rakuseina sünteesi ja töötab seega bakteritsiidneehk see tapab bakteri. See võimaldab sihipäraselt tegutseda haigusi põhjustavate bakterite vastu, hävitamata samal ajal keha enda rakke.