Taimede, seente ja loomade rakud koosnevad sellisest kolmest komponendist nagu tuum, tsütoplasma koos selles paiknevate organellide ja inklusioonidega ning plasmamembraan. Tuum vastutab DNA-le salvestatud geneetilise materjali säilitamise eest ja kontrollib ka kõiki raku protsesse. Tsütoplasma sisaldab organelle, millest igaühel on oma funktsioonid, nagu näiteks orgaaniliste ainete süntees, rakkude hingamine, rakkude seedimine jne. Viimasest komponendist räägime üksikasjalikum alt selles artiklis.
Mis on membraan bioloogias?
Lihtsam alt öeldes on see kest. Siiski ei ole see alati täiesti läbimatu. Teatud ainete transport läbi membraani on peaaegu alati lubatud.
Tsütoloogias võib membraanid jagada kahte põhitüüpi. Esimene on plasmamembraan, mis katab rakku. Teine on organellide membraanid. On organelle, millel on üks või kaks membraani. Ühemembraaniliste hulka kuuluvad Golgi kompleks, endoplasmaatiline retikulum, vakuoolid, lüsosoomid. Plastiidid ja mitokondrid kuuluvad kahemembraaniliste hulka.
Membraanid võivad olla ka organellide sees. Tavaliselt on need sisemembraani derivaadidkahe membraaniga organellid.
Kuidas on kahemembraaniliste organellide membraanid paigutatud?
Plastiididel ja mitokondritel on kaks kesta. Mõlema organelli välismembraan on sile, sisemine aga moodustab organoidi toimimiseks vajalikud struktuurid.
Seega on mitokondrite kestal sissepoole suunatud väljaulatuvad osad – ristsed või ribid. Nendel toimub rakuhingamiseks vajalike keemiliste reaktsioonide tsükkel.
Kloroplastide sisemembraani derivaadid on kettakujulised kotikesed – tülakoidid. Neid kogutakse virnadesse - terad. Eraldi granaadid kombineeritakse omavahel lamellide abil - membraanidest tekivad ka pikad struktuurid.
Ühemembraansete organellide membraanide struktuur
Neil organellidel on ainult üks membraan. Tavaliselt on see sile lipiidide ja valkude kest.
Raku plasmamembraani struktuuri tunnused
Membraan koosneb sellistest ainetest nagu lipiidid ja valgud. Plasmamembraani struktuur näeb ette selle paksuse 7-11 nanomeetrit. Suurema osa membraanist moodustavad lipiidid.
Plasmamembraani struktuur tagab kahe kihi olemasolu selles. Esimene on kahekordne fosfolipiidide kiht ja teine valkude kiht.
Plasmamembraani lipiidid
Plasmamembraani moodustavad lipiidid jagunevad kolme rühma: steroidid, sfingofosfolipiidid ja glütserofosfolipiidid. Viimase molekul sisaldab kolmehüdroksüülset alkoholijääkiglütserool, milles kahe hüdroksüülrühma vesinikuaatomid on asendatud rasvhapete ahelatega ja kolmanda hüdroksüülrühma vesinikuaatom on asendatud fosforhappejäägiga, millele omakorda ühe lämmastikaluse jääk on lisatud.
Glütserofosfolipiidi molekuli võib jagada kaheks osaks: pea ja sabad. Pea on hüdrofiilne (see tähendab, et see lahustub vees) ja sabad on hüdrofoobsed (nad tõrjuvad vett, kuid lahustuvad orgaanilistes lahustites). Tänu sellele struktuurile võib glütserofosfolipiidide molekuli nimetada amfifiilseks, st nii hüdrofoobseks kui ka hüdrofiilseks.
Sfingofosfolipiidid on keemiliselt sarnased glütserofosfolipiididega. Kuid need erinevad ülalmainitutest selle poolest, et nende koostises on glütseroolijäägi asemel sfingosiinalkoholi jääk. Nende molekulidel on ka pead ja sabad.
Allpool olev pilt näitab selgelt plasmamembraani struktuuri.
Plasmamembraani valgud
Mis puudutab plasmamembraani moodustavaid valke, siis need on peamiselt glükoproteiinid.
Sõltuv alt nende asukohast kestas võib need jagada kahte rühma: perifeersed ja integraalsed. Esimesed on need, mis asuvad membraani pinnal, ja teised, mis tungivad läbi kogu membraani paksuse ja on lipiidikihi sees.
Sõltuv alt funktsioonidest, mida valgud täidavad, võib need jagada nelja rühma: ensüümid, struktuurne, transport ja retseptor.
Kõik plasmamembraani struktuuris olevad valgud ei ole keemiliselt seotud fosfolipiididega. Seetõttu võivad nad vab alt liikuda membraani põhikihis, koguneda rühmadesse jne. Seetõttu ei saa ka raku plasmamembraani struktuuri nimetada staatiliseks. See on dünaamiline, kuna see muutub kogu aeg.
Mis roll on rakuseinal?
Plasmamembraani struktuur võimaldab sellel täita viit funktsiooni.
Esiteks ja eelkõige – tsütoplasma piiramine. Tänu sellele on rakul püsiv kuju ja suurus. Selle funktsiooni tagab asjaolu, et plasmamembraan on tugev ja elastne.
Teine roll on tagada rakkudevahelised kontaktid. Loomarakkude plasmamembraanid võivad oma elastsuse tõttu moodustada nende liitumiskohtades väljakasvu ja volte.
Rakumembraani järgmine funktsioon on transport. Seda annavad spetsiaalsed valgud. Tänu neile saab vajalikud ained kambrisse transportida ja mittevajalikud se alt ära visata.
Lisaks täidab plasmamembraan ensümaatilist funktsiooni. See pärineb ka valkudest.
Ja viimane funktsioon on signaal. Kuna teatud tingimuste mõjul valgud võivad muuta oma ruumilist struktuuri, võib plasmamembraan saata rakkudele signaale.
Nüüd teate membraanide kohta kõike: midaselline membraan bioloogias, mis need on, kuidas on paigutatud plasmamembraan ja organellide membraanid, milliseid funktsioone nad täidavad.
