- Mis on rakumembraan?
- Rakumembraani funktsioon
- Rakumembraani struktuur
- Aktiivne transport ja passiivne transport
- Endotsütoos ja eksotsütoos
Selgitame, mis on rakumembraan ja mõned selle omadused. Lisaks selle lipiidikihi funktsioon ja struktuur.
Mis on rakumembraan?
Kahekordset fosfolipiidide kihti, mis ümbritseb ja piirab rakke, nimetatakse rakumembraaniks, plasmamembraaniks, plasmalemmaks või tsütoplasmaatiliseks membraaniks. rakud, eraldades sisemuse välisest ja võimaldades füüsikalist ja keemilist tasakaalu keskkonna ja tsütoplasma rakust. See on raku kõige välimine osa.
See membraan pole nähtav optiline mikroskoop (jah elektroonilisele), kuna selle keskmine paksus on 8 nm (1 nm = 10-9 m) ja see asub köögiviljarakud ja nendes seened, rakuseina all.
Rakumembraani esmane omadus on selle selektiivne läbilaskvus, see tähendab võime lubada või tagasi lükata teatud molekulid rakku, reguleerides seega nende läbimist Vesi, toitaineid või ioonsooli, nii et tsütoplasma on alati optimaalsetes elektrokeemilise potentsiaali tingimustes (negatiivselt laetud), pH või keskendumine.
Rakumembraani funktsioon
Rakumembraan täidab järgmisi funktsioone:
- Piiritlemine. See määratleb ja kaitseb mehaaniliselt rakku, eristades välisilme sisemusest ja üht rakku teisest. Lisaks on see esimene kaitsebarjäär teiste sissetungijate vastu.
- Juhtimine. Selle selektiivsus võimaldab tal anda teed soovitud ainetele rakus ja keelata soovimatute sissepääsu, toimides suhtlemine välise ja sisemuse vahel, reguleerides samal ajal nimetatud liiklust.
- Säilitamine. Vedelike ja ainete vahetamise kaudu võimaldab membraan säilitada stabiilse vee ja muu kontsentratsiooni lahustunud ained tsütoplasmas hoidma selle pH taset ja elektrokeemilist laengut konstantsena.
- Suhtlemine. Membraan võib reageerida väljast tulevatele stiimulitele, edastades teavet raku sisemusse ja käivitades teatud protsessid, nagu rakkude jagunemine, liikumine rakuline või biokeemiliste ainete eraldamine.
Rakumembraani struktuur
Rakumembraan koosneb kahest kihist lipiidid amfipaatsed, mille hüdrofiilsed polaarpead (afiinsus vee suhtes) on orienteeritud rakust sisse ja välja, hoides oma hüdrofoobsed (vett hülgavad) osad kontaktis sarnaselt võileivaga. Need lipiidid on peamiselt kolesterool, aga ka fosfoglütseriidid ja sfingolipiidid.
Samuti kuulub talle 20 protsenti valk integraalsed ja perifeersed, mis täidavad ühenduse, transpordi, vastuvõtu ja katalüüsi funktsioone. Integreeritud membraanivalgud on sisestatud kaksikkihti nii, et nende hüdrofiilsed pinnad puutuvad kokku vesikeskkonnaga ja nende hüdrofoobsed pinnad puutuvad kokku kaksikkihi hüdrofoobse sisemusega.
Transmembraansed valgud on terviklikud valgud, mis katavad täielikult membraani paksuse. Perifeersed membraanivalgud seostuvad kaksikkihi pinnaga, seostuvad tavaliselt integraalsete valkude avatud piirkondadega ja on kergesti eralduvad, ilma membraani struktuuri häirimata. Tänu neile toimub ka rakkude äratundmine, biokeemilise suhtluse vorm.
Lõpuks on rakumembraanis süsivesikute komponendid (suhkrud), kas polüsahhariidid või oligosahhariidid, mis asuvad membraani välisküljel, moodustades glükokalüksi. Need suhkrud moodustavad vaid 8% membraani kuivkaalust ja toimivad tugimaterjalina, identifitseerijatena rakkudevahelises suhtluses ning rakupinna kaitseks mehaaniliste ja keemiliste agressioonide eest.
Aktiivne transport ja passiivne transport
Membraanid moodustavad sektsioonid eukarüootsed rakud Need võimaldavad mitmesuguseid eraldi funktsioone. Lisaks on need pinnad biokeemiliste reaktsioonide jaoks.
Palju ioonid ja väikesed molekulid liiguvad läbi bioloogiliste membraanide passiivse transpordiga (ilma energiakuluta) ja aktiivse transpordi teel (energiakuluga).
Difusioon on aine liikumine alla selle kontsentratsioonigradienti kõrgema kontsentratsiooniga piirkonnast madalama kontsentratsiooniga piirkonda.
Passiivset transporti läbi lipiidide kaksikkihi nimetatakse lihtsaks difusiooniks ja seda, mis toimub läbi ioonikanalite ja membraanivalkude, nimetatakse hõlbustatud difusiooniks.
The osmoos See on teatud tüüpi difusioon, mille puhul veemolekulid läbivad poolläbilaskva membraani suurema efektiivse veekontsentratsiooniga piirkonnast piirkonda, kus nende efektiivne kontsentratsioon on madalam.
Aktiivse transpordi käigus kulutab rakk metaboolset energiat ioonide või molekulide liigutamiseks läbi membraani kontsentratsioonigradiendi vastu.
Primaarne aktiivne transport, mida nimetatakse ka otseseks aktiivseks transpordiks, kasutab metaboolset energiat otse molekulide transportimiseks läbi membraani. Näiteks naatrium-kaaliumpump kasutab ATP-d, et pumbata naatriumioonid rakust välja ja kaaliumiioonid rakku.
Kaastranspordis, mida nimetatakse ka kaudseks aktiivseks transpordiks, kantakse üle kaks lahustunud ainet korraga. Toiteallikaga ATP pump säilitab kontsentratsioonigradienti. Seega transpordib kandevalk kahte lahustunud ainet. Lahustunud aine liigub oma kontsentratsioonigradienti allapoole ja kasutab vabanenud energiat teise lahustunud aine liigutamiseks selle kontsentratsioonigradienti vastu.
Endotsütoos ja eksotsütoos
Mõned suuremad materjalid, näiteks suured molekulid, osakesed toit või isegi väikesed rakud, liiguvad nad ka rakkudest sisse või välja. Need kanduvad üle eksotsütoosi ja endotsütoosi teel. Nagu aktiivne transport, nõuavad need protsessid energiakulu otse rakult. See toimub vesiikulite moodustumisega rakumembraanis, mis sõltuvalt sellest, kas nad sisenevad või lahkuvad, võimaldavad soovitud materjalil lahustuda rakumembraanis. tsütoplasma või vastupidi, sisse keskkond.
- Eksotsütoosi korral. Rakk väljub ained jääk- või sekretsiooniproduktid (nt hormoonid), sulatades vesiikuli plasmamembraaniga.
- Endotsütoosi korral. Materjalid sisestatakse rakku. Bioloogilistes süsteemides toimivad mitut tüüpi endotsütoosi mehhanismid, sealhulgas fagotsütoos, pinotsütoos ja retseptori vahendatud endotsütoos.
- Pinotsütoosi korral ("rakud joovad"). Rakk võtab endasse lahustunud materjalid.
- Retseptor-vahendatud endotsütoosi korral.Spetsiifilised molekulid ühinevad plasmamembraani retseptorvalkudega. Retseptor-vahendatud endotsütoos on peamine mehhanism, mille abil eukarüootsed rakud võtavad makromolekule.
- Fagotsütoosi korral (sõna otseses mõttes "söövad rakud"). Rakk neelab suuri tahkete ainete osakesi toiduks või bakterid. Viimane on eluliselt tähtis teatud rakkude ja üherakulised organismid mis neelavad (mähivad oma membraani) materjali endasse toitumine.