The rakumembraan kuulub paljude tähelepanuväärsete bioloogilise evolutsiooni võidukäikude hulka. Üks kolmest elurakkude ühisest tunnusest ei ole see membraan mitte ainult kindel barjäär, mis annab rakkudele kuju ja mahuti nende molekulaarsisaldus, aga ka selektiivselt läbilaskev värav, mis määrab, milliseid aineid tohib ja millesse ei tohi minna kamber.
Nii nagu autode koostetehas vajab töötamiseks püsivalt väga erinevate toorainete (nt metall, kumm, inim- ja tehnoloogilised ressursid) tarnimist tippvõimsusel vajab rakk viisi, kuidas võimaldada raku reaktsioonide jaoks vajalikke molekule, reguleerides samal ajal membraanitranspordi protsessi tervikuna.
Teatud ioonidvõi netoelektrilaenguga aatomid on eelistatud molekulide hulgas, mis võivad läbida, kuid ainult teatud pingutusega.
Rakumembraan: mida see teeb?
Rakk on kõige väiksemate eluvormidega elu põhiühik, mis koosneb ainult ühest rakust ja teie enda kehast, sealhulgas triljonitest. Kõik rakke on rakumembraan, a tsütoplasma ja ribosoomid; enamikul rakkudel on ka muid komponente. Rakumembraani nimetatakse ka plasmamembraaniks, kuid kuna mõnel teisel rakustruktuuril on ka plasmamembraan, on "rakumembraan" spetsiifilisem.
Rakumembraan annab rakule piirid ja tugevuse, võimaldades tal sisaldada selle elutähtsat sisu. Samuti pakub see sisu kaitset füüsilise tõkkena. See rakumembraani barjäär on poolläbilaskev, et teatud ained võivad sisse ja välja liikuda, samal ajal kui teistel keelatakse nende läbipääs.
Rakumembraani anatoomia
Rakumembraan koosneb a fosfolipiid kahekihiline. See sisaldab kahte struktuuriliselt identset kihti, mis on vastamisi "peegelpildi" moel. Iga kiht koosneb pikkadest, peamiselt lineaarsetest fosfolipiidmolekulidest, mis on virnastatud kõrvuti, kuid - mis veelgi tähtsam - säilitavad nende vahel ruumi. Nende molekulide hulka kuuluvad fosfaat "pea" ja lipiid (rasv) saba.
Fosfaatpead on hüdrofiilsed ehk "vett otsivad", kuna neil on ebaühtlane laengujaotus. Need pead on seetõttu suunatud raku enda vesisema väliskülje ja sisemuse tsütoplasma poole.
Hüdrofoobsed sabad on aga vastamisi fosfolipiidse kahekihilise siseküljega.
Fosfolipiidide kahekihiline funktsioon
Rakumembraani põhiülesanne on raku kaitsmine, mis on selle koostisele ja struktuurile omane tunnus.
Teine oluline funktsioon on võimaldada mõnel molekulil rakku siseneda ja sealt välja minna, kuid mitte kõigil neist. Lisaks peab rakumembraan kuidagi osalema koormatud molekulide andmisel suuruse või elektrilaengu järgi, kuid pean siiski kuidagi läbima, olen selles aktiivne hoog protsess.
Lipiidide kahekihilise läbilaskvuse määravad erinevad tegurid. Üks neist, ilmselt intuitiivne, on suurus. Teine on tasu. Kuna kahekihilise siseruum on kaks eranditult hüdrofoobsete lipiidimolekulide komplekti, mis on vastamisi, on siseruum hüdrofiilsete molekulide, näiteks ioonid ja enamus bioloogilisi molekule.
Rakumembraani transport
Üldiselt sõltub rakumembraani transport:
- Membraani enda läbilaskvus, mis ei ole konstantne
- Läbipääsu "otsivate" molekulide suurus ja laeng
- Selle molekuli kontsentratsioonide erinevus rakumembraani ühe külje (raku väliskülg) ja teise (raku välimine) vahel tsütoplasma)
Ioonid ei saa difusiooni teel läbi membraani, isegi väikseimas (H+, prooton või laetud vesiniku aatom).
Selle asemel rakumembraani punktidesse kinnistunud valgud nn kanalivalgud moodustavad poore või kanaleid, mille kaudu vajalik ioon saab seejärel läbi minna, näiteks läbi kogu oma maa-aluse tunneli.