Rakumembraanil on piisavalt keeruline struktuur , mida saab vaadata elektronmikroskoobiga. Jämedalt öeldes koosneb see kahekordsest lipiidide (rasvade) kihist, millesse on erinevates kohtades põimitud erinevad peptiidid (valgud). Membraani kogupaksus on umbes 5-10 nm.
Üldplaan Rakumembraani struktuur on universaalne kogu elumaailma jaoks. Loomade membraanid sisaldavad aga kolesterooli lisandeid, mis määravad nende jäikuse. Erinevused erinevate organismide kuningriikide membraanide vahel puudutavad peamiselt membraaniüleseid moodustisi (kihte). Nii taimedes ja seentes membraani kohal (koos väljaspool) on rakusein. Taimedel koosneb see peamiselt tselluloosist ja seentes peamiselt kitiinist. Loomadel nimetatakse membraaniülest kihti glükokalüksiks.
Teine nimi rakumembraanile tsütoplasmaatiline membraan või plasmamembraan.
Rakumembraani struktuuri sügavam uurimine paljastab palju selle funktsioone, mis on seotud selle funktsioonidega.
Lipiidide kaksikkiht koosneb peamiselt fosfolipiididest. Need on rasvad, mille üks ots sisaldab fosforhappejääki, millel on hüdrofiilsed omadused (st see tõmbab ligi veemolekule). Fosfolipiidi teine ots on rasvhapete ahelad, millel on hüdrofoobsed omadused (need ei moodusta veega vesiniksidemeid).
Fosfolipiidmolekulid rakumembraanis on paigutatud kahte ritta nii, et nende hüdrofoobsed "otsad" on sees ja hüdrofiilsed "pead" väljapoole. Tulemuseks on üsna tugev struktuur, mis kaitseb raku sisu väliskeskkonna eest.
Valgu kandmised rakumembraanis jaotuvad ebaühtlaselt, lisaks on need liikuvad (kuna kaksikkihi fosfolipiididel on külgmine liikuvus). Alates XX sajandi 70ndatest hakkasid nad rääkima rakumembraani vedel-mosaiikne struktuur.
Sõltuvalt sellest, kuidas valk membraanis sisaldub, eristatakse kolme tüüpi valke: integraalsed, poolintegraalsed ja perifeersed. Integraalsed valgud läbivad kogu membraani paksust ja nende otsad ulatuvad selle mõlemalt poolt välja. Nad täidavad peamiselt transpordifunktsiooni. Poolintegraalsetes valkudes asub üks ots membraani paksuses ja teine läheb väljapoole (välis- või siseküljest). Täitke ensümaatilisi ja retseptori funktsioone. Perifeersed valgud asuvad membraani välis- või sisepinnal.
Rakumembraani struktuursed omadused näitavad, et see on rakupinna kompleksi põhikomponent, kuid mitte ainus. Selle teised komponendid on membraaniülene kiht ja submembraanne kiht.
Glükokalüksi (loomade membraaniülene kiht) moodustavad oligosahhariidid ja polüsahhariidid, samuti perifeersed valgud ja integraalsete valkude väljaulatuvad osad. Glükokalüksi komponendid täidavad retseptori funktsiooni.
Loomarakkudes on lisaks glükokalüksile ka teisi membraaniüleseid moodustisi: lima, kitiin, perilemma (membraanitaoline).
Taimede ja seente supramembraanne struktuur on rakusein.
Raku submembraanne kiht on pindmine tsütoplasma (hüaloplasma) koos selles sisalduva raku tugi-kontraktiilse süsteemiga, mille fibrillid interakteeruvad rakumembraanis sisalduvate valkudega. Selliste molekulaarsete ühenduste kaudu edastatakse erinevaid signaale.
Membraan on ülipeen struktuur, mis moodustab organellide ja raku kui terviku pinnad. Kõik membraanid on sarnase struktuuriga ja ühendatud ühte süsteemi.
Keemiline koostis
Rakumembraanid on keemiliselt homogeensed ja koosnevad erinevate rühmade valkudest ja lipiididest:
- fosfolipiidid;
- galaktolipiidid;
- sulfolipiidid.
Nende hulka kuuluvad ka nukleiinhapped, polüsahhariidid ja muud ained.
Füüsikalised omadused
Kell normaalne temperatuur Membraanid on vedelkristallilises olekus ja võnguvad pidevalt. Nende viskoossus on lähedane taimeõli omale.
Membraan on taastav, vastupidav, elastne ja poorne. Membraani paksus on 7-14 nm.
TOP 4 artiklitkes sellega kaasa loevad
Membraan on suuri molekule mitteläbilaskev. Väikesed molekulid ja ioonid võivad kontsentratsiooni erinevuste mõjul läbida poorid ja membraani ise erinevad küljed membraanide abil, samuti transportvalkude abil.
Mudel
Tavaliselt kirjeldatakse membraanide struktuuri vedeliku mosaiikmudeli abil. Membraanil on raamistik - kaks rida lipiidimolekule, mis on tihedalt üksteise kõrval, nagu tellised.
Riis. 1. Sandwich-tüüpi bioloogiline membraan.
Mõlemalt poolt on lipiidide pind kaetud valkudega. Mosaiikmustri moodustavad membraani pinnale ebaühtlaselt jaotunud valgumolekulid.
Vastavalt bilipiidkihti sukeldumise astmele jagunevad valgumolekulid kolm rühma:
- transmembraanne;
- vee all;
- pinnapealne.
Valgud annavad membraani peamise omaduse - selle selektiivse läbilaskvuse erinevatele ainetele.
Membraanide tüübid
Kõik rakumembraanid vastavalt lokaliseerimisele võib jagada järgmised tüübid:
- väline;
- tuumaenergia;
- organellide membraanid.
Väline tsüto plasmamembraan, ehk plasmalemma, on raku piir. Ühendades tsütoskeleti elementidega, säilitab see oma kuju ja suuruse.
Riis. 2. Tsütoskelett.
Tuumamembraan ehk karüolemma on tuuma sisu piir. See on valmistatud kahest membraanist, mis on väga sarnased välimise membraaniga. Tuuma välismembraan on ühendatud endoplasmaatilise retikulumi (ER) membraanidega ja pooride kaudu sisemembraaniga.
ER-i membraanid tungivad läbi kogu tsütoplasma, moodustades pinnad, millel toimub erinevate ainete, sealhulgas membraanivalkude süntees.
Organellide membraanid
Enamikul organellidel on membraani struktuur.
Seinad on ehitatud ühest membraanist:
- Golgi kompleks;
- vakuoolid;
- lüsosoomid
Plastiidid ja mitokondrid on üles ehitatud kahest membraanikihist. Nende välimine membraan on sile ja sisemine moodustab palju volte.
Kloroplastide fotosünteetiliste membraanide omadused on sisseehitatud klorofülli molekulid.
Loomarakkude välismembraani pinnal on süsivesikute kiht, mida nimetatakse glükokalüksiks.
Riis. 3. Glükokalüks.
Glükokalüks on kõige enam arenenud sooleepiteeli rakkudes, kus see loob tingimused seedimiseks ja kaitseb plasmalemma.
Tabel "Rakumembraani struktuur"
Mida me õppisime?
Vaatasime rakumembraani struktuuri ja funktsioone. Membraan on raku, tuuma ja organellide selektiivne (selektiivne) barjäär. Rakumembraani struktuuri kirjeldab vedeliku mosaiikmudel. Selle mudeli järgi on valgumolekulid ehitatud viskoossete lipiidide kaksikkihti.
Test teemal
Aruande hindamine
Keskmine hinne: 4.5. Kokku saadud hinnanguid: 270.
Kõiki rakumembraane iseloomustab üks struktuurne põhimõte (joonis 1). Need põhinevad kahel lipiidikihil (rasvamolekulid, millest enamik on fosfolipiidid, kuid on ka kolesterooli ja glükolipiide).
Joonis 1. Rakumembraani struktuuri skeem
Membraani lipiidimolekulidel on pea (piirkond, mis tõmbab vett ligi ja kipub sellega suhtlema, mida nimetatakse hüdrofiilseks) ja saba, mis on hüdrofoobne (tõrjub veemolekule ja väldib nende lähedust). Lipiidimolekulide pea ja saba omaduste erinevuse tulemusena reastuvad viimased veepinnale sattudes ridadesse: pea pea, saba saba ja moodustavad topeltkihi, milles hüdrofiilsed pead on vee poole ja hüdrofoobsed sabad vastamisi. Sabad asuvad selle topeltkihi sees. Lipiidikihi olemasolu moodustab suletud ruumi, isoleerib tsütoplasma ümbritsevast vesikeskkonnast ning loob takistuse vee ja selles lahustuvate ainete läbimisel rakumembraanist. Sellise lipiidide kaksikkihi paksus on umbes 5 nm.
Membraanid sisaldavad ka valke. Nende molekulide maht ja mass on 40-50 korda suuremad kui membraanilipiidide molekulid. Tänu valkudele ulatub membraani paksus 7-10 nm-ni. Hoolimata asjaolust, et valkude ja lipiidide kogumass enamikus membraanides on peaaegu võrdne, on valgumolekulide arv membraanis kümneid kordi väiksem kui lipiidimolekulidel. Tavaliselt paiknevad valgumolekulid eraldi. Tundub, et nad on membraanis lahustunud, võivad liikuda ja oma asukohta selles muuta. See oli põhjus, miks membraani struktuuri hakati nimetama vedelmosaiigiks. Lipiidimolekulid võivad liikuda ka mööda membraani ja isegi hüpata ühest lipiidikihist teise. Järelikult on membraanil voolavuse tunnused ja samal ajal iseseisev omadus ning seda saab pärast kahjustusi taastada, kuna lipiidimolekulid suudavad joonduda kahekordseks lipiidikihiks.
Valgumolekulid võivad tungida läbi kogu membraani nii, et nende otsaosad ulatuvad väljapoole selle põikipiire. Selliseid valke nimetatakse transmembraanseteks või integraalseteks. On ka valke, mis on membraani ainult osaliselt sukeldatud või asuvad selle pinnal.
Rakumembraani valgud täidavad mitmeid funktsioone. Iga funktsiooni täitmiseks tagab raku genoom konkreetse valgu sünteesi käivitamise. Isegi punaste vereliblede suhteliselt lihtsas membraanis on umbes 100 erinevat valku.
Membraanvalkude kõige olulisemate funktsioonide hulgas on:
1) retseptor - interaktsioon signaalmolekulidega ja signaali edastamine rakku;
2) transport - ainete ülekandmine läbi membraanide ja vahetuse tagamine tsütosooli ja keskkonna vahel. Transmembraanset transporti tagavad valgumolekulid (translokaasid) on mitut tüüpi. Nende hulgas on valgud, mis moodustavad kanaleid, mis tungivad läbi membraani ja nende kaudu toimub teatud ainete difusioon tsütosooli ja rakuvälise ruumi vahel. Sellised kanalid on enamasti ioonselektiivsed, s.t. lasevad läbi ainult ühe aine ioonid. On ka kanaleid, mille selektiivsus on väiksem, näiteks lasevad läbi Na + ja K, K ja C1~ ioone. Samuti on olemas kandevalgud, mis tagavad aine transpordi läbi membraani, muutes selle asendit selles membraanis;
3) adhesiiv - valgud koos süsivesikutega osalevad adhesioonis (adhesioon, rakkude liimimine immuunreaktsioonide käigus, rakkude liitumine kihtideks ja kudedeks);
4) ensümaatiline - mõned membraani sisseehitatud valgud toimivad katalüsaatoritena biokeemilistele reaktsioonidele, mille toimumine on võimalik ainult kokkupuutel rakumembraanidega;
5) mehaaniline - valgud tagavad membraanide tugevuse ja elastsuse, nende ühenduse tsütoskeletiga. Näiteks erütrotsüütides täidab seda rolli valguspektriin, mis on võrkstruktuuri kujul kinnitunud erütrotsüütide membraani sisepinnale ja millel on ühendused rakusiseste valkudega, mis moodustavad tsütoskeleti. See annab punastele verelibledele elastsuse, võime muuta ja taastada kuju verekapillaaride läbimisel. Rakumembraan // http://humbio.ru/humbio/cytology/000e4e66.htm
Süsivesikud moodustavad vaid 2-10% membraani massist, nende hulk on erinevates rakkudes erinev. Tänu süsivesikutele tekivad teatud tüüpi rakkudevahelised interaktsioonid, nad osalevad raku võõrantigeenide äratundmises ja loovad koos valkudega oma raku pinnamembraani ainulaadse antigeense struktuuri. Selliste antigeenide abil tunnevad rakud üksteist ära, ühinevad koeks ja kleepuvad lühiajaliselt kokku, et edastada signaalimolekule. Valkude ühendeid suhkrutega nimetatakse glükoproteiinideks. Kui süsivesikuid kombineeritakse lipiididega, nimetatakse selliseid molekule glükolipiidideks.
Tänu membraanis sisalduvate ainete koosmõjule ja nende paigutuse suhtelisele järjestusele omandab rakumembraan mitmeid omadusi ja funktsioone, mida ei saa taandada seda moodustavate ainete omaduste lihtsaks summaks.
Rakumembraan on tasapinnaline struktuur, millest rakk on ehitatud. Seda leidub kõigis organismides. Tema ainulaadsed omadused tagada rakkude elutähtis aktiivsus.
Membraanide tüübid
Rakumembraane on kolme tüüpi:
- väline;
- tuumaenergia;
- organellide membraanid.
Välimine tsütoplasmaatiline membraan loob raku piirid. Seda ei tohiks segi ajada taimedes, seentes ja bakterites leiduva rakuseina või membraaniga.
Rakuseina ja rakuseina erinevus seisneb selle oluliselt suurem paksus ja kaitsefunktsiooni ülekaal vahetusfunktsiooni üle. Membraan asub rakuseina all.
Tuumamembraan eraldab tuuma sisu tsütoplasmast.
TOP 4 artiklitkes sellega kaasa loevad
Rakuorganellide hulgas on neid, mille kuju moodustavad üks või kaks membraani:
- mitokondrid;
- plastiidid;
- vakuoolid;
- Golgi kompleks;
- lüsosoomid;
- endoplasmaatiline retikulum (ER).
Membraani struktuur
Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt kirjeldatakse rakumembraani struktuuri vedela mosaiikmudeli abil. Membraani aluseks on bilipiidkiht – kaks taset lipiidimolekule, mis moodustavad tasapinna. Bilpiidkihi mõlemal küljel on valgumolekulid. Osa valke on sukeldatud bilipiidkihti, osa läbib seda.
Riis. 1. Rakumembraan.
Loomarakkudel on membraani pinnal süsivesikute kompleks. Uurides rakku mikroskoobi all, märgiti, et membraan on pidevas liikumises ja on struktuurilt heterogeenne.
Membraan on mosaiik nii morfoloogilises kui ka funktsionaalses mõttes, kuna selle erinevad osad sisaldavad erinevaid aineid ja neil on erinevad füsioloogilised omadused.
Omadused ja funktsioonid
Kõik piiristruktuurid täidavad kaitse- ja vahetusfunktsioone. See kehtib igat tüüpi membraanide kohta.
Nende funktsioonide rakendamist hõlbustavad sellised omadused nagu:
- plastist;
- kõrge taastumisvõime;
- poolläbilaskvus.
Poolläbilaskvuse omadus on see, et mõned ained ei pääse membraanist läbi, teised aga läbivad vabalt. Nii teostatakse membraani juhtimisfunktsiooni.
Samuti tagab välismembraan rakkudevahelise suhtluse tänu arvukatele väljakasvudele ja rakkudevahelist ruumi täitva kleepuva aine vabanemisele.
Ainete transport läbi membraani
Ained sisenevad läbi välismembraani järgmistel viisidel:
- läbi pooride ensüümide abil;
- läbi membraani otse;
- pinotsütoos;
- fagotsütoos.
Ioonide ja väikeste molekulide transportimiseks kasutatakse kahte esimest meetodit. Suured molekulid sisenevad rakku pinotsütoosi teel (in vedel olek) ja fagotsütoos (tahkel kujul).
Riis. 2. Pino- ja fagotsütoosi skeem.
Membraan ümbritseb toiduosakesi ja lukustab selle seedevakuooli.
Vesi ja ioonid sisenevad rakku ilma energiakuluta, passiivse transpordi teel. Suured molekulid liiguvad aktiivse transpordi teel, tarbides energiaressursse.
Rakusisene transport
30–50% raku mahust on hõivatud endoplasmaatilise retikulumiga. See on omamoodi õõnsuste ja kanalite süsteem, mis ühendab kõik raku osad ja tagab ainete korrapärase rakusisese transpordi.
Aruande hindamine
Keskmine hinne: 4.7. Kokku saadud hinnanguid: 190.
