Plasmamembraan on lipiidide kaksikkiht, mille paksusesse on sisse ehitatud valgud, ioonikanalid ja retseptormolekulid. See on mehaaniline barjäär, mis eraldab raku tsütoplasma peritsellulaarsest ruumist, olles samal ajal ainus ühendus väliskeskkonnaga. Seetõttu on plasmolemma raku üks tähtsamaid struktuure ning selle funktsioonid võimaldavad tal eksisteerida ja suhelda teiste rakurühmadega.
Ülevaade tsütolemma funktsioonidest
Plasmamembraan sellisel kujul, nagu see on loomarakus, on iseloomulik paljudele erinevatest kuningriikidest pärit organismidele. Bakteritel ja algloomadel, mille organisme esindab üks rakk, on tsütoplasmaatiline membraan. Ja loomad, seened ja taimed kui mitmerakulised organismid pole seda evolutsiooni käigus kaotanud. Küll aga erinevates elusorganismide kuningriikidestsütolemma on mõnevõrra erinev, kuigi selle funktsioonid on endiselt samad. Need võib jagada kolme rühma: piiritlemine, transport ja side.
Ilmeerivate funktsioonide rühma kuuluvad raku mehaaniline kaitse, selle kuju säilitamine, kaitse rakuvälise keskkonna eest. Membraan täidab spetsiifiliste valkude, ioonikanalite ja teatud ainete kandjate olemasolu tõttu funktsioonide transpordirühma. Tsütolemma kommunikatiivsed funktsioonid hõlmavad retseptori funktsiooni. Membraani pinnal on retseptorkomplekside kogum, mille kaudu rakk osaleb humoraalse teabe edastamise mehhanismides. Siiski on ka oluline, et plasmolemma ei ümbritseks mitte ainult rakku, vaid ka mõningaid selle membraani organelle. Nendes mängib ta sama rolli, mis kogu raku puhul.
Barjääri funktsioon
Plasmamembraani barjäärifunktsioonid on mitmesugused. See kaitseb valdava kemikaalide kontsentratsiooniga raku sisekeskkonda selle muutumise eest. Difusioon toimub lahustes, see tähendab kontsentratsiooni iseühtlustumist keskkonnas, kus teatud ainete sisaldus on erinev. Plasmalemma lihts alt blokeerib difusiooni, takistades vedeliku ja ioonide voolu mis tahes suunas. Seega piirab membraan tsütoplasmat teatud kontsentratsiooniga peritsellulaarsest keskkonnast pärit elektrolüütidega.
Plasmamembraani barjäärifunktsiooni teine ilming on kaitse tugeva happelise ja tugeva leeliselise keskkonna eest. Plasmamembraan ehitatudnii et lipiidimolekulide hüdrofoobsed otsad on suunatud väljapoole. Seetõttu eristab see sageli erinevate pH väärtustega rakusisest ja rakuvälist keskkonda. See on raku eluks hädavajalik.
Organellide membraanide barjäärifunktsioon
Plasmamembraani barjäärifunktsioonid on samuti erinevad, kuna need sõltuvad selle asukohast. Eelkõige kaitseb karüolemma, see tähendab tuuma lipiidide kaksikkiht, seda mehaaniliste kahjustuste eest ja eraldab tuumakeskkonna tsütoplasmaatilisest. Veelgi enam, arvatakse, et karüolemma on lahutamatult seotud endoplasmaatilise retikulumi membraaniga. Seetõttu peetakse kogu süsteemi üheks päriliku teabe hoidlaks, valke sünteesivaks süsteemiks ja valgumolekulide translatsioonijärgsete modifikatsioonide klastriks. Endoplasmaatilise retikulumi membraan on vajalik rakusiseste transpordikanalite kuju säilitamiseks, mille kaudu valgud, lipiidid ja süsivesikute molekulid liiguvad.
Mitokondrite membraan kaitseb mitokondreid, plastiidmembraan aga kloroplaste. Lüsosoomi membraan täidab ka barjääri rolli: lüsosoomi sees on agressiivne pH keskkond ja reaktiivsed hapnikuliigid, mis võivad sinna tungides kahjustada rakusiseseid struktuure. Teisest küljest on membraan universaalne barjäär, mis võimaldab lüsosoomidel tahkeid osakesi "seedida" ja piirab ensüümide toimekohta.
Plasmamembraani mehaaniline funktsioon
Plasmamembraani mehaanilised funktsioonid on samuti heterogeensed. Esiteks toetab plasmamembraanrakuline vorm. Teiseks piirab see raku deformeeritavust, kuid ei takista kuju ja voolavuse muutumist. Sel juhul on võimalik ka membraani tugevdamine. See tekib protistide, bakterite, taimede ja seente poolt rakuseina moodustumise tõttu. Loomadel, sealhulgas inimestel, on rakusein kõige lihtsam ja seda esindab ainult glükokalüks.
Bakterites on see glükoproteiin, taimedes on see tselluloos, seentes on see kitiin. Diatomid sisaldavad isegi ränidioksiidi (ränioksiidi) oma rakuseina, mis suurendab oluliselt raku tugevust ja mehaanilist vastupidavust. Ja iga organism vajab selleks rakuseina. Ja plasmolemma ise on palju väiksema tugevusega kui proteoglükaanide, tselluloosi või kitiini kiht. Pole kahtlust, et tsütolemmal on mehaaniline roll.
Samuti võimaldavad plasmamembraani mehaanilised funktsioonid mitokondritel, kloroplastidel, lüsosoomidel, tuumal ja endoplasmaatilisel retikulumil rakus toimida ning kaitsta end alamläve kahjustuste eest. See on tüüpiline igale rakule, millel on need membraani organellid. Pealegi on plasmamembraanil tsütoplasmaatilised väljakasvud, mille kaudu tekivad rakkudevahelised kontaktid. See on näide plasmamembraani mehaanilise funktsiooni rakendamisest. Membraani kaitsva rolli tagab ka lipiidide kaksikkihi loomulik vastupidavus ja voolavus.
Tsütoplasmaatilise membraani kommunikatiivne funktsioon
Transport ja vastuvõtt kuuluvad suhtlusfunktsioonide hulka. Needmõlemad omadused on iseloomulikud plasmamembraanile ja karüolemmale. Organellide membraanil ei ole alati retseptoreid või see on transpordikanalitest läbi imbunud, kuid kariolemmas ja tsütolemmas on need moodustised. Nende kaudu rakendatakse neid suhtlusfunktsioone.
Transporti teostatakse kahe võimaliku mehhanismi abil: energiakuluga, see tähendab aktiivsel viisil, ja ilma kulutusteta, lihtsa hajutamise teel. Kuid rakk võib transportida aineid ka fagotsütoosi või pinotsütoosi teel. See saavutatakse vedelate või tahkete osakeste pilve hõivamisega tsütoplasma eendite abil. Seejärel püüab rakk justkui kätega kinni osakese või vedelikutilga, tõmbab selle endasse ja moodustab selle ümber tsütoplasmaatilise kihi.
Aktiivne transport, difusioon
Aktiivne transport on näide elektrolüütide või toitainete selektiivsest omastamisest. Spetsiifiliste kanalite kaudu, mida esindavad mitmest subühikust koosnevad valgumolekulid, tungib aine või hüdraatunud ioon tsütoplasmasse. Ioonid muudavad potentsiaali ja toitained on sisse ehitatud ainevahetuse ahelatesse. Ja kõik need plasmamembraani funktsioonid rakus aitavad aktiivselt kaasa selle kasvule ja arengule.
Lipiidide lahustuvus
Väga diferentseerunud rakud, nagu närvi-, endokriin- või lihasrakud, kasutavad neid ioonkanaleid puhke- ja tegevuspotentsiaali tekitamiseks. See moodustub osmootse ja elektrokeemilise erinevuse tõttu ning kuded saavad kokkutõmbumisvõime,genereerida või juhtida impulsi, reageerida signaalidele või edastada neid. See on oluline mehhanism rakkudevaheliseks infovahetuseks, mis on kogu organismi funktsioonide närvilise reguleerimise aluseks. Need loomaraku plasmamembraani funktsioonid tagavad kogu organismi elutegevuse reguleerimise, kaitse ja liikumise.
Mõned ained võivad isegi läbi membraani tungida, kuid see on tüüpiline ainult lipofiilsete rasvlahustuvate molekulide molekulidele. Nad lihts alt lahustuvad membraani kaksikkihis, sisenedes kergesti tsütoplasmasse. See transpordimehhanism on tüüpiline steroidhormoonidele. Ja peptiidstruktuuri hormoonid ei suuda membraanist läbi tungida, kuigi edastavad ka rakku infot. See saavutatakse retseptori (integraalsete) molekulide olemasolu tõttu plasmalemma pinnal. Seotud biokeemilised signaaliülekande mehhanismid tuumale koos lipiidainete otsese läbitungimise mehhanismiga läbi membraani moodustavad lihtsama humoraalse regulatsiooni süsteemi. Ja kõiki neid plasmamembraani integraalsete valkude funktsioone ei vaja ainult üks rakk, vaid kogu organism.
Tsütoplasmaatilise membraani funktsioonide tabel
Kõige visuaalsem viis plasmamembraani funktsioonide esiletõstmiseks on tabel, mis näitab selle bioloogilist rolli raku kui terviku jaoks.
| Struktuur | Funktsioon | Bioloogiline roll |
| Tsütoplasmaatiline membraan lipiidide kaksikkihi kujul koosväljapoole paiknevad hüdrofoobsed otsad, mis on varustatud integraalsete ja pinnavalkude retseptorkompleksidega | Mehaaniline | Säilitab raku kuju, kaitseb mehaaniliste alamläveefektide eest, säilitab raku terviklikkuse |
| Transport | Transporteerib rakku vedelikupiisku, tahkeid osakesi, makromolekule ja hüdraatioone energiakuluga või ilma | |
| Retseptor | Selle pinnal on retseptormolekulid, mis edastavad teavet tuumale | |
| Liim | Tsütoplasma väljaulatuvate osade tõttu moodustavad naaberrakud üksteisega kontakte | |
| Elektrogeenne | Pakub tingimused erutuvate kudede aktsioonipotentsiaali ja puhkepotentsiaali tekitamiseks |
See tabel näitab selgelt, milliseid funktsioone plasmamembraan täidab. Neid rolle mängib aga ainult rakumembraan, st kogu rakku ümbritsev lipiidide kaksikkiht. Selle sees on organellid, millel on samuti membraanid. Nende rollid tuleks välja tuua.
Plasmamembraani funktsioonid: skeem
Järgmised organellid erinevad membraanide olemasolu poolest rakus: tuum, kare ja sile endoplasmaatiline retikulum, Golgi kompleks, mitokondrid, kloroplastid, lüsosoomid. Igas neistNende organellide puhul mängib membraan üliolulist rolli. Saate seda kaaluda tabelskeemi näitel.
| Organell ja membraan | Funktsioon | Bioloogiline roll |
| Tuum, tuumamembraan | Mehaaniline | Tuuma tsütoplasma plasmamembraani mehaanilised funktsioonid võimaldavad sellel säilitada oma kuju, takistavad struktuurikahjustuste teket |
| Barjäär | Nukleoplasma ja tsütoplasma eraldamine | |
| Transport | Sellel on transpordipoorid ribosoomide ja messenger-RNA väljumiseks tuumast ning toitainete, aminohapete ja lämmastikualuste sisenemiseks sisemusse | |
| Mitokondrid, mitokondri membraan | Mehaaniline | Mitokondrite kuju säilitamine, mehaaniliste vigastuste vältimine |
| Transport | Ioonid ja energiasubstraadid kantakse läbi membraani | |
| Elektrogeenne | Pakub transmembraanse potentsiaali genereerimist, mis on rakus energiatootmise aluseks | |
| Kloroplastid, plastiidmembraan | Mehaaniline | Toetab plastiidide kuju, hoiab ära nende mehaanilised vigastused |
| Transport | Pakub ainete transporti | |
| Endoplasmaatiline retikulum, võrgu membraan | Mehaaniline ja keskkonda kujundav | Pakub õõnsuse olemasolu, kus toimuvad valgusünteesi protsessid ja nende translatsioonijärgne modifikatsioon |
| Golgi aparaat, vesiikulite ja tsisternide membraan | Mehaaniline ja keskkonda kujundav | Roll vt ülal |
| Lüsosoomid, lüsosomaalne membraan |
Mehaaniline Barjäär |
Lüsosoomi kuju säilitamine, mehaaniliste kahjustuste ja ensüümide tsütoplasmasse vabanemise vältimine, selle piiramine lüütilistest kompleksidest |
Loomade rakumembraanid
Need on rakus oleva plasmamembraani funktsioonid, kus see mängib olulist rolli iga organelli jaoks. Veelgi enam, mitu funktsiooni tuleks ühendada üheks - kaitsvaks. Eelkõige on tõke ja mehaanilised funktsioonid ühendatud kaitsvaks. Pealegi on plasmamembraani funktsioonid taimerakus peaaegu identsed looma- ja bakteriraku omaga.
Loomarakk on kõige keerulisem ja kõige diferentseeritum. Siin asub palju rohkem integraalseid, poolintegraalseid ja pinnavalke. Üldiselt on mitmerakulistes organismides membraani struktuur alati keerulisem kui üherakulistel. Ja millised funktsioonid konkreetse raku plasmamembraan täidab, määrab, kas see liigitatakse epiteeli-, side- võierututav kude.
