Välise tsütoplasmaatilise membraani tabeli struktuur. Tsütoplasmaatiline membraan, selle funktsioonid ja struktuur. Üldteave eukarüootse raku kohta

CM- esindavad fosfolipiidimolekulide kahekihilist kihti sisseehitatud või külgnevate valkude ja mittevalgulise päritoluga kompleksidega.

Lipiididest võib eristada fosfolipiide, kolesterooli, glükolipiide (süsivesikud + rasvad), lipoproteiine. Igal rasvamolekulil on polaarne hüdrofiilne pea ja mittepolaarne hüdrofoobne saba. Sel juhul on molekulid orienteeritud nii, et pead on pööratud väljapoole ja raku sees ning mittepolaarsed sabad on pööratud membraani enda sees. Sellega saavutatakse rakku sisenevate ainete selektiivne läbilaskvus.
Elementaarmembraani struktuurne skeem on vedel-mosaiik: rasvad moodustavad vedelkristallilise raami ja valgud on sellesse mosaiikselt põimitud ja võivad oma asukohta muuta.
Tähtsaim funktsioon: soodustab lahterdamist – raku sisu jagunemist eraldi rakkudeks, mis erinevad keemilise või ensümaatilise koostise detailide poolest. Eraldi sektsiooni (rakku) esindab mõni membraaniorganell (näiteks lüsosoom) või selle osa (mitokondrite sisemembraaniga piiritletud kristallid).
Muud funktsioonid: 1) barjäär; 2) struktuurne; 3) kaitsev; 4) regulatiivne; 5) retseptor.

Raku peamiste organellide (ribosoomid, mitokondrid, Golgi kompleks, lüsosoomid, endoplasmaatiline retikulum) morfobioloogilised omadused.

1. Ribosoomid

· Struktuur: ultramikroskoopilised ümmargused või seenekujulised organellid, mis koosnevad 2 osast - allüksustest. Neil puudub membraani struktuur ja need koosnevad valgust ja r-RNA-st. Subühikud moodustuvad tuumas. Ühendage piki mRNA molekuli tsütoplasmas ahelateks - polüribosoomideks.

· Funktsioonid: kõigi looma- ja taimerakkude universaalsed organellid. Neid leidub tsütoplasmas vabas olekus või EPS membraanidel; lisaks mitokondrites ja kloroplastides leiduvatele. Ribosoomides sünteesitakse valgud maatrikssünteesi põhimõttel; moodustub polüpeptiidahel – valgumolekuli esmane struktuur.

2. Mitokondrid

· Struktuur: mikroskoopilised organellid, millel on 2-membraaniline struktuur. Välimine membraan on sile, sisemine omandab väljakasvud (cristae). Mitokondrite poolvedelas aines on ensüümid: ribosoomid, DNA, RNA. Nad paljunevad jagunemise teel.

· Funktsioonid: on raku hingamis- ja energiakeskus.

3. Golgi kompleks

· Struktuur: mikroskoopilised 1 membraaniga organellid, mis koosnevad lamedate tsisternide ahelast, mille servi mööda hargnevad tuubulid, eraldades väikesed vesiikulid. Neil on 2 poolust: ehitus- ja sekretsioon.

· Funktsioonid: mahutitesse kogunevad sünteesi-, lagunemissaadused ja rakku sisenevad ained, samuti ained, mis rakust väljutatakse. Vesiikulitesse pakituna satuvad nad tsütoplasmasse: osa kasutatakse ära, teised erituvad. Taimerakkudes osalevad nad rakuseina ehitamises.

4. Lüsosoomid

· Struktuur: mikroskoopilised 1 membraansed organellid, ümarad. Nende arv sõltub raku elulisest aktiivsusest ja selle füsioloogilisest seisundist. Lüsosoomid sisaldavad ribosoomidel sünteesitud lüüsivaid (lahustuvaid) ensüüme. Need eralduvad diktüosoomidest vesiikulite kujul.

· Funktsioonid: fagotsütoosi käigus loomarakku sattunud toidu seedimine, kaitsefunktsioon. Mis tahes organismide rakkudes teostab ta autolüüsi (organellide iselahustumine, eriti toidu- või hapnikunälja tingimustes. Taimedes organellid lahustuvad korkkoe, puidusoonte ja kiudude moodustumisel.

5. Endoplasmaatiline retikulum ehk endoplasmaatiline retikulum

· Struktuur: ultramikroskoopiline membraanide süsteem, mis moodustab torukesed, torukesed, tsisternid, vesiikulid. Membraanide struktuur on universaalne (nagu ka välimine), kogu võrk on integreeritud tuumaümbrise välismembraani ja raku välismembraaniga ühtseks tervikuks. Granuleeritud ER kannab ribosoome, sile ER aga mitte.

· Funktsioonid: tagab ainete transpordi nii rakusiseselt kui ka naaberrakkude vahel. Jagab raku eraldi osadeks, milles toimuvad samaaegselt erinevad füsioloogilised protsessid ja keemilised reaktsioonid. Granuleeritud ER osaleb valkude sünteesis. ER-kanalites omandavad valgumolekulid sekundaarsed, tertsiaarsed ja kvaternaarsed struktuurid, sünteesitakse rasvu ja transporditakse ATP-d.

Iga inimese või looma organism koosneb miljarditest rakkudest. Rakk on keeruline mehhanism, mis täidab teatud funktsioone. Kõik elundid ja koed koosnevad alaühikutest.

Süsteemil on tsütoplasmaatiline membraan, tsütoplasma, tuum ja hulk organelle. Tuum on organellidest eraldatud sisemise pelliikliga. Kõik koos annab kudedele elujõu ja võimaldab ka ainevahetust.

Toimimises mängib olulist rolli tsütoplasma lemma ehk membraan.

Välise tsütoplasmaatilise membraani nimi pärineb ladinakeelsest sõnast membrana või muul viisil nahast. See on ruumipiiraja rakuliste organismide vahel.

Struktuuri hüpotees püstitati juba 1935. aastal. 1959. aastal jõudis W. Robertson järeldusele, et membraanide kestad on paigutatud sama põhimõtte järgi.

Kogunenud teabe suure hulga tõttu omandas õõnsus vedel-mosaiikkujundusmudeli. Nüüd peavad seda kõik tunnustatuks. See on välimine tsütoplasmaatiline membraan, mis moodustab üksuste väliskesta.

Niisiis, mis on plasmalemma?

See on õhuke kile, mis eraldab prokarüoote sisekeskkonnast. Seda näete ainult mikroskoobiga. Tsütoplasmaatilise membraani struktuur sisaldab kahekihilist kihti, mis on aluseks.

kahekihiline - see on kahekordne valkude ja lipiidide kiht. Samuti on kolesterool ja glükolipiidid, neil on amfipaatrilisus.

Mida see tähendab?

Rasvorganismil on bipolaarne pea ja hüdrofiilne saba. Esimene on tingitud hirmust vee ees ja teine ​​on selle imendumine. Fosfaatide rühmal on suund kilest väljapoole, viimased on suunatud üksteisele.

Seega moodustub bipolaarne lipiidikiht. Lipiidid on väga aktiivsed, võivad liikuda oma monokihis, harva liikuda mujale.

Polümeerid jagunevad:

• õues;
• integraal;
• tungides plasma lemma.

Esimesed asuvad ainult siinuse pinnal. Neid hoiab elektrostaatika koos lipiidelementide bipolaarsete peadega. Säilitab toiteensüüme. Integreeritud sees on need sisse ehitatud kesta struktuuri, ühendused muudavad oma asukohta eukarüootide liikumise tõttu. Need toimivad omamoodi konveierina, mis on ehitatud nii, et substraadid, reaktsiooniproduktid lähevad mööda neid. Makroõõnde tungivatel valguühenditel on toitainete kehasse sisenemiseks poore moodustav omadus.

Tuum

Igas üksuses on tuum, see on selle alus. Tsütoplasmaatilisel membraanil on ka organell, mille struktuuri kirjeldatakse allpool.

Tuuma struktuur sisaldab pelliikleid, mahla, ribosoomi kogunemiskohta ja kromatiini. Kest on jagatud tuumaruumi lähedal, see on ümbritsetud vedelikuga.

Organellide funktsioonid jagunevad kaheks peamiseks:

1. struktuuri sulgemine organellis;
2. südamiku ja vedelikusisalduse toimimise reguleerimine.

Tuum koosneb pooridest, millest igaüks on tingitud raskete pooride kombinatsioonidest. Nende maht võib viidata eukarüootide aktiivsele motoorsele võimele. Näiteks suure aktiivsusega ebaküps sisaldab rohkem poore. Valgud toimivad tuumamahlana.

Polümeerid on maatriksi ja nukleoplasma kombinatsioon. Vedelik sisaldub tuumakile sees, tagab organismide geneetilise sisu toimimise. Valguelement täidab allüksuste kaitset ja tugevust.

Ribosomaalsed RNA-d küpsevad tuumas. RNA geenid ise asuvad mitme kromosoomi kindlas piirkonnas. Nad moodustavad väikeseid korraldajaid. Sees tekivad nukleoolid ise. Mitootiliste kromosoomide tsoonid on esindatud kitsendustega, nimi on sekundaarsed ahenemised. Elektroonika uurimisel eristatakse kiulise ja granuleeriva päritoluga faase.

Põhiareng

Teine tähistus on fibrillaarne, mis tuleneb valkudest ja tohututest polümeeridest - rRNA varasematest versioonidest. Seejärel moodustavad nad küpse r-RNA väiksemaid elemente. Kui fibrill küpseb, muutub see struktuurilt granuleeritud või ribonukleoproteiini graanuliks.

Struktuuris sisalduval kromatiinil on värvimisomadused. Esineb tuuma nukleoplasmas, toimib kromosoomide elutähtsa aktiivsuse interfaasi vormina. Kromatiini koostis koosneb DNA ahelatest ja polümeeridest. Koos moodustavad nad nukleoproteiinide kompleksi.

Histoonid täidavad DNA molekuli struktuuris ruumi organiseerimise funktsioone. Lisaks hõlmavad kromosoomid orgaanilisi aineid, polüsahhariide sisaldavaid ensüüme, metalliosakesi. Kromatiin jaguneb järgmisteks osadeks:

1. eukromatiin;
2. heterokromatiin.

Esiteks madala tiheduse tõttu ei saa seetõttu selliste eukarüootide geneetilisi andmeid arvesse võtta.

Teiseks variandil on kompaktsed omadused.

Struktuur

Kesta põhiseadus ise on heterogeenne. Pidevate liigutuste tõttu tekivad sellele väljakasvud ja punnid. Sees on see tingitud makromolekulide liikumisest ja nende väljumisest teise kihti.

Ainete tarbimine toimub kahel viisil:

1. fagotsütoos;
2. pinotsütoos.

Fagotsütoos väljendub tahkete osakeste sissetungimises. Mõhnaid nimetatakse pinotsütoosiks. Väljaulatuvalt sulguvad piirkondade servad, et eukarüootide vahel vedelikku kinni püüda.

Pinotsütoos annab mehhanismi ühendite tungimiseks kesta. Vakuooli läbimõõt on 0,01 kuni 1,3 µm. Edasi hakkab vakuool sukelduma tsütoplasmaatilisesse kihti ja nöörist eemale. Mullide vaheline ühendus mängib kasulike osakeste transportimise, ensüümide lõhestamise rolli.

Seedimistsükkel

Kogu seedefunktsiooni ring jaguneb järgmisteks etappideks:

1. komponentide sisenemine kehasse;
2. ensüümide lagunemine;
3. tsütoplasmasse sisenemine
4. eritumist.

Esimene faas hõlmab ainete sisenemist inimkehasse. Seejärel hakkavad nad lüsosoomide abil lagunema. Eraldatud osakesed tungivad tsütoplasmasse. Seedimata jäägid tulevad lihtsalt loomulikult välja. Seejärel muutub siinus tihedaks, algab muundumine granuleeritud graanuliteks.

Membraani funktsioonid

Niisiis, milliseid funktsioone see täidab?

Peamised neist saavad olema:

1. kaitsev;
2. kaasaskantav;
3. mehaaniline;
4. maatriks;
5. energia ülekanne;
6. retseptor.

Kaitse väljendub allüksuse ja väliskeskkonna vahelises barjääris. Film toimib nendevahelise vahetuse regulaatorina. Sellest tulenevalt võivad viimased olla aktiivsed või passiivsed. Vajalike ainete selektiivsus on olemas.

Transpordifunktsioonis kantakse ühendused läbi kesta ühest mehhanismist teise. Just see tegur mõjutab kasulike ühendite kohaletoimetamist, metaboolsete ja lagunemissaaduste ning sekretoorsete komponentide eritumist. Töötatakse välja ioonse iseloomuga gradiendid, tänu millele säilib ph ja ioonide kontsentratsiooni tase.

Kaks viimast missiooni on abiülesanded. Töö maatriksi tasemel on suunatud valguahela õigele asukohale õõnsuse sees, nende õigele toimimisele. Mehaanilise faasi tõttu pakutakse rakku võrguühenduseta.

Energiaülekanne toimub fotosünteesi tulemusena rohelistes plastiidides, hingamisprotsessid õõnsuse sees olevates rakkudes. Töösse on kaasatud ka valgud. Tänu membraanis olemisele annavad valgud makrorakule võime signaale tajuda. Impulsid liiguvad ühest sihtrakust üle ülejäänud.

Membraani eriomadused hõlmavad genereerimist, biopotentsiaali rakendamist, rakkude äratundmist ja see tähendab märgistamist.

Tsütoplasmaatiline rakumembraan koosneb kolmest kihist:

Väline - valk;

Keskmine - bimolekulaarne lipiidide kiht;

Sisemine - valk.

Membraani paksus on 7,5-10 nm. Lipiidide bimolekulaarne kiht on membraani maatriks. Selle mõlema kihi lipiidimolekulid interakteeruvad neisse sukeldatud valgumolekulidega. 60–75% membraanilipiididest on fosfolipiidid, 15–30% kolesterool. Valke esindavad peamiselt glükoproteiinid. Eristama integraalsed valgud mis hõlmab kogu membraani ja perifeerne asub välis- või sisepinnal.

integraalsed valgud moodustavad ioonkanalid, mis tagavad teatud ioonide vahetuse rakuvälise ja rakusisese vedeliku vahel. Need on ka ensüümid, mis teostavad ioonide antigradienttransporti läbi membraani.

Perifeersed valgud on membraani välispinnal asuvad kemoretseptorid, mis võivad interakteeruda erinevate füsioloogiliselt aktiivsete ainetega.

Membraani funktsioonid:

1. Tagab raku kui koe struktuuriüksuse terviklikkuse.

Viib läbi ioonide vahetust tsütoplasma ja rakuvälise vedeliku vahel.

Tagab ioonide ja muude ainete aktiivse transpordi rakku ja sealt välja.

Toodab keemiliste ja elektriliste signaalide kujul rakku tuleva informatsiooni tajumist ja töötlemist.

Rakkude erutuvuse mehhanismid. Bioelektriliste nähtuste uurimise ajalugu.

Põhimõtteliselt toimub kehas edastatav teave elektriliste signaalide (näiteks närviimpulsside) kujul. Loomade elektri olemasolu tegi esmakordselt kindlaks loodusteadlane (füsioloog) L. Galvani 1786. aastal. Atmosfäärielektri uurimiseks riputas ta vaskkonksu külge konnakoibade neuromuskulaarsed preparaadid. Kui need käpad rõdu raudpiiret puudutasid, tõmbusid lihased kokku. See viitas mingisuguse elektri mõjule neuromuskulaarse preparaadi närvile. Galvani leidis, et selle põhjuseks oli elektri olemasolu eluskudedes endis. A. Volta leidis aga, et elektriallikaks on kahe erineva metalli – vase ja raua – kokkupuutekoht. Füsioloogias Galvani esimene klassikaline kogemus peetakse neuromuskulaarse preparaadi närvi puudutamist vasest ja rauast valmistatud bimetalliliste pintsettidega. Oma väite tõestamiseks produtseeris Galvani teine ​​kogemus. Ta viskas neuromuskulaarset preparaati innerveeriva närvi otsa üle oma lihase lõike. Tulemuseks oli kokkutõmbumine. See kogemus Galvani kaasaegseid aga ei veennud. Seetõttu tegi teine ​​itaallane Matteuchi järgmise katse. Ta asetas ühe neuromuskulaarse konnapreparaadi närvi teise lihasele, mis ärritava voolu mõjul kokku tõmbus. Selle tulemusena hakkas ka esimene ravim kahanema. See näitas elektri (tegevuspotentsiaali) ülekandumist ühest lihasest teise. Potentsiaalsete erinevuste olemasolu lihase kahjustatud ja kahjustamata osade vahel tehti esmakordselt täpselt kindlaks 19. sajandil Matteuchi nöörgalvanomeetri (ampermeetri) abil. Lisaks oli lõikel negatiivne laeng ja lihase pind oli positiivne. .

Iga elusrakk on keskkonnast eraldatud spetsiaalse struktuuriga õhukese kestaga - tsütoplasmaatilise membraaniga (CPM). Eukarüootidel on arvukalt intratsellulaarseid membraane, mis eraldavad organellide ruumi tsütoplasmast, samas kui enamiku prokarüootide jaoks on CMP ainus rakumembraan. Mõnes bakteris ja arheas võib see tungida tsütoplasmasse, moodustades erineva kujuga väljakasvu ja voldid.

Mis tahes rakkude CPM on ehitatud ühe plaani järgi ja koosneb fosfolipiididest (joonis 3.5, aga). Bakterites sisaldavad need kahte rasvhapet, mille ahelas on tavaliselt 16-18 süsinikuaatomit ja küllastunud või üks küllastumata side, mis on estersideme kaudu ühendatud glütserooli kahe hüdroksüülrühmaga. Bakterite rasvhapete koostis võib varieeruda sõltuvalt keskkonna, eriti temperatuuri muutustest. Temperatuuri langusega suureneb fosfolipiidide koostises olevate küllastumata rasvhapete hulk, mis mõjutab suuresti membraani voolavust. Mõned rasvhapped võivad olla hargnenud või sisaldada tsüklopropaanitsüklit. Kolmas glütserooli OH-rühm on seotud fosforhappejäägiga ja selle kaudu pearühmaga. Fosfolipiidide pearühmadel võib olla erinev keemiline olemus erinevates prokarüootides (fosfatidüületanoolamiin, fosfatidüülglütserool, kardiolipiin, fosfatidüülseriin, letsitiin jt), kuid need on ehituselt lihtsamad kui eukarüootidel. Näiteks kl E. coli neid esindab 75% fosfatidüületanoolamiin, 20% fosfatidüülglütserool, ülejäänu koosneb kardiolipiinist (difosfatidüülglütserool), fosfatidüülseriinist ja väikestest kogustest muudest ühenditest. Teistel bakteritel on keerulisemad membraanilipiidide tüübid. Mõned rakud moodustavad glükolipiide, näiteks monogalaktosüüldiglütseriid. Arheaalsed membraanilipiidid erinevad eukarüootsetest ja bakteriaalsetest lipiididest. Rasvhapete asemel on neil kõrgemad isoprenoidalkoholid, mis on glütserooliga seotud pigem lihtsa kui estersidemega.

Riis. 3.5.

aga- fosfolipiid; b- kahekihiline membraan

Oh oi oi oi oi

Sellised molekulid moodustavad membraani kaksikkihi, kus hüdrofoobsed osad on pööratud sissepoole ja hüdrofiilsed osad väljapoole, keskkonda ja tsütoplasmasse (joonis 3.5, b). Arvukad valgud on sukeldatud või ristitud kaksikkihiga, mis võivad membraani sees difundeeruda, moodustades mõnikord kompleksseid komplekse. Membraanvalkudel on mitmeid olulisi funktsioone, sealhulgas metaboolse energia muundamine ja säilitamine, kõigi toitainete ja ainevahetusproduktide imendumise ja vabanemise reguleerimine. Lisaks tunnevad nad ära ja edastavad palju signaale, mis peegeldavad muutusi keskkonnas ja käivitavad vastava rakulise reaktsioonini viiva reaktsioonikaskaadi. Sellist membraanide korraldust seletab hästi vedelkristallmudel, mille mosaiik on vahele jäänud membraanivalkudega (joonis 3.6).

Riis. 3.6.

Enamik bioloogilisi membraane on 4–7 nm paksused. Rakumembraanid on ülekandeelektronmikroskoobis selgelt nähtavad, kui need on kontrastiks raskmetallidega. Elektronmikrograafidel näevad need välja nagu kolmekihilised moodustised: kaks välimist tumedat kihti näitavad lipiidide polaarsete rühmade asukohta ja hele keskmine kiht hüdrofoobset sisemust (joonis 3.7).

Teine meetod membraanide uurimiseks on vedela lämmastiku temperatuuril külmutatud rakkude kiipide saamine ja saadud pindade kontrasteerimine raskmetallide sadestamise abil.

(plaatina, kuld, hõbe). Saadud preparaate vaadatakse skaneeriva elektronmikroskoobiga. Samas on näha membraani pind ja selles sisalduvad mosaiikmembraani valgud, mis ei ulatu läbi membraani, vaid on spetsiaalsete hüdrofoobsete ankurpiirkondade abil ühendatud kaksikkihi hüdrofoobse piirkonnaga.

Riis. 3.7.

CPM-il on selektiivne läbilaskvus, mis takistab enamiku ainete vaba liikumist rakku ja sealt välja, samuti mängib see olulist rolli rakkude kasvus ja jagunemises, liikumises ning pinna- ja rakuväliste valkude ja süsivesikute (eksopolüsahhariidide) ekspordis. Kui rakk asetada keskkonda, kus osmootne rõhk on kõrgem või madalam kui tsütoplasmas, siis vesi väljub rakust või siseneb sinna vesi. See peegeldab vee omadust ühtlustada lahuse gradiente. Samal ajal tsütoplasma kahaneb või laieneb (plasmolüüsi / deplasmolüüsi nähtus). Enamik baktereid aga ei muuda sellistes katsetes oma kuju jäiga rakuseina olemasolu tõttu.

CPM reguleerib toitainete ja metaboliitide voolu. Membraani lipiidide poolt moodustatud hüdrofoobse kihi olemasolu takistab mis tahes polaarsete molekulide ja makromolekulide läbimist sellest. See omadus võimaldab rakkudel, mis esinevad enamikul juhtudel lahjendatud lahustes, säilitada kasulikke makromolekule ja metaboolseid prekursoreid. Rakumembraan on mõeldud ka transpordifunktsiooni täitmiseks. Tavaliselt on prokarüootidel suur hulk väga spetsiifilisi transpordisüsteeme. Transport on raku üldise bioenergeetika lahutamatu osa, mis loob ja kasutab CPM kaudu erinevaid ioonseid gradiente ainete ülekandeks ja muude rakule vajalike gradientide moodustamiseks. CMP mängib olulist rolli rakkude liikumisel, kasvul ja jagunemisel. Paljud metaboolsed protsessid on koondunud prokarüootide membraani. Membraanvalgud täidavad olulisi funktsioone: osalevad energia muundamisel ja salvestamisel, reguleerivad kõigi toitainete ja ainevahetusproduktide imendumist ja vabanemist, tunnevad ära ja edastavad signaale keskkonna muutuste kohta.

Raku kest on struktuuride kompleks, mis eraldab rakku keskkonnast. See koosneb väliskihist raku sein ja selle all plasmamembraan.

Looma- ja taimerakud erinevad oma väliskihi struktuuri poolest. Taimedes ja seentes paikneb rakkude pinnal tihe membraan - raku sein . Enamikus taimedes on tselluloos, seentes - alates kitiin. Rakusein on kaitsekesta, mis annab taimerakkudele kuju, rakuseina läbivad vesi, soolad, paljude orgaaniliste ainete molekulid.

Loomarakul ei ole rakuseina. Tsütoplasmaga külgnev plasmamembraan.

Asub rakuseina all plasmamembraan - plasmalemma (membraan - nahk, kile) mis piirneb vahetult tsütoplasmaga. Plasmamembraani paksus on umbes 10 nm.

Õpetaja: Tänases tunnis tutvume plasmamembraani ehituse ja funktsioonidega.

Membraani avastamise ajaloost

Mõiste "membraan" pakuti välja umbes sada aastat tagasi, et tähistada raku piire, kuid elektronmikroskoopia arenedes sai selgeks, et rakumembraan on osa raku struktuurielementidest.

Piirmembraani olemasolu raku ja keskkonna vahel oli teada juba ammu enne elektronmikroskoobi tulekut. Füüsikalised keemikud eitasid plasmamembraani olemasolu ja uskusid, et see oli lihtsalt elava kolloidse sisu ja keskkonna vaheline liides, kuid Pfeffer (saksa botaanik ja taimefüsioloog) kinnitas 1890. aastal CPM olemasolu.

Eelmise sajandi alguses avastas Overton (Briti füsioloog ja bioloog), et paljude ainete erütrotsüütidesse tungimise kiirus on otseselt võrdeline nende lipiidide lahustuvusega. Sellega seoses väitis teadlane, et membraan sisaldab suures koguses lipiide ja aineid, mis lahustuvad selles, läbivad selle ja satuvad membraani teisele poole.

1925. aastal eraldasid Gorter ja Grendel (Ameerika bioloogid) erütrotsüütide rakumembraanist lipiidid. Saadud lipiidid jaotati veepinnale ühe molekuli paksusega. Selgus, et lipiidikihi poolt hõivatud pindala on kaks korda suurem kui erütrotsüüdi enda pindala. Seetõttu jõudsid need teadlased järeldusele, et rakumembraan ei koosne mitte ühest, vaid kahest lipiidide kihist.

Dawson ja Danielly (Inglise bioloogid) väitsid 1935. aastal, et rakumembraanides on bimolekulaarne lipiidikiht suletud kahe valgumolekulide kihi vahele.

Elektronmikroskoobi tulekuga sai võimalikuks tutvuda membraani ehitusega ning seejärel leiti, et looma- ja taimerakkude membraanid näevad välja nagu kolmekihiline struktuur.

1959. aastal esitas bioloog J. D. Robertson tol ajal olemasolevaid andmeid kombineerides hüpoteesi "elementaarmembraani" struktuuri kohta, milles ta postuleeris kõikidele bioloogilistele membraanidele ühise struktuuri.

Robertsoni postulaadid "elementaarmembraani" struktuuri kohta:

1. Kõik membraanid on umbes 7,5 nm paksused.

2. Elektronmikroskoobis näivad need kõik olevat kolmekihilised.

3. Membraani kolmekihiline välimus on tingitud täpselt valkude ja polaarsete lipiidide paigutusest, mille andis Dawsoni ja Danielli mudel – tsentraalne lipiidide kaksikkiht on suletud kahe valgukihi vahele.

See hüpotees "elementaarmembraani" struktuuri kohta on läbi teinud mitmesuguseid muutusi ning 1972. aastal pakkusid Singer ja Nicholson välja membraani vedeliku-mosaiikmudeli, mis on praegu üldiselt aktsepteeritud.

Selle mudeli järgi on iga membraani aluseks kahekordne fosfolipiidide kiht. Fosfolipiidides (fosfaatrühma sisaldavad ühendid) koosnevad molekulid polaarsest peast ja kahest mittepolaarsest sabast.

Fosfolipiidide kaksikkihis on hüdrofoobsed rasvhappejäägid suunatud sissepoole, samas kui hüdrofiilsed pead, sealhulgas fosforhappejääk, on väljapoole.

Fosfolipiidne kaksikkiht on esitatud dünaamilise struktuurina, lipiidid võivad liikuda, muutes oma positsiooni.

Lipiidide topeltkiht tagab membraani barjäärifunktsiooni, takistades raku sisu levikut ning takistab toksiliste ainete sattumist rakku.

Membraanvalgud

Valgu molekulid on sukeldatud membraani lipiidide kaksikkihti, need moodustavad liikuva mosaiigi. Vastavalt nende asukohale membraanis ja sellele, kuidas nad interakteeruvad lipiidide kaksikkihiga, võib valgud jagada järgmisteks osadeks:

- pindmine (või perifeerne) lipiidide kaksikkihi hüdrofiilse pinnaga seotud membraanivalgud;

- integraal (membraan) valgud, mis on sisestatud kaksikkihi hüdrofoobsesse piirkonda.

Integraalsed valgud erinevad kahekihilise kihi hüdrofoobsesse piirkonda sukeldumise astme poolest. Neid saab täielikult vee alla panna lahutamatu ) või osaliselt vee all ( poolintegraalne ) ja võib ka tungida läbi membraani läbi ( transmembraanne ).

Membraanvalgud võib nende funktsioonide järgi jagada kahte rühma:

- struktuursed valgud . Need on osa rakumembraanidest ja osalevad nende struktuuri säilitamises.

- dünaamilised valgud . Need asuvad membraanidel ja osalevad sellel toimuvates protsessides.

Dünaamilisi valke on kolm klassi.

1. Retseptor. Nende valkude abil tajub rakk oma pinnal erinevaid mõjutusi. See tähendab, et nad seovad spetsiifiliselt ühendeid, nagu hormoonid, neurotransmitterid, toksiinid membraani välisküljel, mis toimib signaalina erinevate protsesside muutmiseks rakus või membraanis endas.

2. Transport . Need valgud transpordivad teatud aineid läbi membraani, nad moodustavad ka kanaleid, mille kaudu transporditakse rakku ja sealt välja erinevaid ioone.

3. Ensümaatiline . Need on membraanis paiknevad ensüümvalgud, mis osalevad erinevates keemilistes protsessides.

Loomarakkude membraani pinnal moodustub välimine süsivesikute retseptorkiht - glükokalüks . Glükokalüksi, aga ka taimede rakuseinte moodustumine toimub tänu rakkude endi elutegevusele.

Rakumembraani põhifunktsioonid

1. Struktuurne(rakumembraan eraldab raku keskkonnast).

2. Transport(ained transporditakse läbi rakumembraani ja rakumembraan on väga selektiivne filter).

3. Retseptor(membraani pinnal asuvad retseptorid tajuvad välismõjusid, edastavad selle teabe rakku, võimaldades tal kiiresti reageerida keskkonnamuutustele).