Elusorganismi põhiliseks struktuuriüksuseks on rakk, mis on rakumembraaniga ümbritsetud tsütoplasma diferentseeritud osa. Tulenevalt asjaolust, et rakk täidab paljusid olulisi funktsioone, nagu paljunemine, toitumine, liikumine, peab membraan olema plastiline ja tihe.

Rakumembraani avastamise ja uurimise ajalugu

1925. aastal viisid Grendel ja Gorder läbi eduka katse, et tuvastada punaste vereliblede "varjud" ehk tühjad membraanid. Vaatamata mitmele veale avastasid teadlased lipiidide kaksikkihi. Nende tööd jätkasid Danielli, Dawson 1935. aastal ja Robertson 1960. aastal. Aastatepikkuse töö ja argumentide kuhjumise tulemusena lõid Singer ja Nicholson 1972. aastal membraanistruktuuri vedeliku-mosaiikmudeli. Edasised katsed ja uuringud kinnitasid teadlaste töid.

Tähendus

Mis on rakumembraan? Seda sõna hakati kasutama rohkem kui sada aastat tagasi, ladina keelest tõlgituna tähendab see "kilet", "nahk". Nii määratakse rakupiir, mis on loomulik barjäär sisemise sisu ja väliskeskkonna vahel. Rakumembraani struktuur eeldab poolläbilaskvust, mille tõttu niiskus ja toitaineid ja lagunemissaadused pääsevad sellest vabalt läbi. Seda kesta võib nimetada rakuorganisatsiooni peamiseks struktuurikomponendiks.

Vaatleme rakumembraani põhifunktsioone

1. Eraldab raku sisemise sisu ja väliskeskkonna komponendid.

2. Aitab säilitada raku püsivat keemilist koostist.

3. Reguleerib õiget ainevahetust.

4. Tagab side rakkude vahel.

5. Tunneb ära signaalid.

6. Kaitsefunktsioon.

"Plasma kest"

Väline rakumembraan, mida nimetatakse ka plasmamembraaniks, on ultramikroskoopiline kile, mille paksus on viis kuni seitse nanomillimeetrit. See koosneb peamiselt valguühenditest, fosfoliididest ja veest. Kile on elastne, imab kergesti vett ja taastab pärast kahjustusi kiiresti oma terviklikkuse.

Sellel on universaalne struktuur. See membraan asub piiril, osaleb selektiivse läbilaskvuse protsessis, lagunemissaaduste eemaldamises ja sünteesib neid. Suhted naabritega ja usaldusväärne kaitse kahjustustest tingitud sisemine sisu muudab selle oluliseks komponendiks sellises küsimuses nagu raku struktuur. Loomorganismide rakumembraan on mõnikord kaetud kõige õhem kiht- glükokalüks, mis sisaldab valke ja polüsahhariide. Taimerakke väljaspool membraani kaitseb rakusein, mis toimib toena ja hoiab kuju. Selle koostise põhikomponent on kiudaine (tselluloos) - polüsahhariid, mis ei lahustu vees.

Seega on raku välismembraanil parandamise, kaitse ja teiste rakkudega suhtlemise funktsioon.

Rakumembraani struktuur

Selle liikuva kesta paksus varieerub kuuest kuni kümne nanomillimeetrini. Raku rakumembraanil on eriline koostis, mille aluseks on lipiidide kaksikkiht. Vee suhtes inertsed hüdrofoobsed sabad asuvad seespool, samas kui hüdrofiilsed pead, mis suhtlevad veega, on suunatud väljapoole. Iga lipiid on fosfolipiid, mis on selliste ainete nagu glütserool ja sfingosiin koosmõju tulemus. Lipiidide raamistik on tihedalt ümbritsetud valkudega, mis paiknevad mittepideva kihina. Osa neist on sukeldatud lipiidikihti, ülejäänud läbivad seda. Selle tulemusena moodustuvad vett läbilaskvad alad. Nende valkude funktsioonid on erinevad. Osa neist on ensüümid, ülejäänud transpordivalgud, mis viivad erinevaid aineid väliskeskkonnast tsütoplasmasse ja tagasi.

Rakumembraan on läbi imbunud ja tihedalt ühendatud integraalsete valkudega ning ühendus perifeersete valkudega on nõrgem. Need valgud täidavad olulist funktsiooni, milleks on membraani struktuuri säilitamine, signaalide vastuvõtmine ja muundamine keskkond, ainete transport, membraanidel toimuvate reaktsioonide katalüüs.

Ühend

Rakumembraani aluseks on bimolekulaarne kiht. Tänu järjepidevusele on rakul barjääri ja mehaanilised omadused. Erinevatel eluetappidel võib see kaksikkiht olla häiritud. Selle tulemusena tekivad läbi hüdrofiilsete pooride struktuursed defektid. Sel juhul võivad sellise komponendi nagu rakumembraan absoluutselt kõik funktsioonid muutuda. Tuum võib kannatada välismõjude tõttu.

Omadused

Raku rakumembraanil on huvitavaid funktsioone. Tänu oma voolavusele ei ole see membraan jäik struktuur ning suurem osa selle moodustavatest valkudest ja lipiididest liigub vabalt membraani tasapinnal.

Üldiselt on rakumembraan asümmeetriline, mistõttu valgu- ja lipiidikihtide koostis on erinev. Plasmamembraanid loomarakkudes omadega väljaspool neil on glükoproteiinikiht, mis täidab retseptori- ja signaalimisfunktsioone ning mängib olulist rolli ka rakkude koeks ühendamise protsessis. Rakumembraan on polaarne, st välislaeng on positiivne ja sisemine laeng negatiivne. Lisaks kõigele ülaltoodule on rakumembraanil selektiivne ülevaade.

See tähendab, et lisaks veele lastakse rakku ainult teatud rühm molekule ja lahustunud ainete ioone. Sellise aine nagu naatriumi kontsentratsioon enamikus rakkudes on palju madalam kui rakkudes väliskeskkond. Kaaliumioonide vahekord on erinev: nende hulk rakus on palju suurem kui keskkonnas. Sellega seoses kipuvad naatriumiioonid tungima läbi rakumembraani ja kaaliumiioonid kipuvad vabanema väljaspool. Sellistel asjaoludel aktiveerib membraan spetsiaalse süsteemi, mis täidab ainete kontsentratsiooni ühtlustamist, mis täidab "pumpamise" rolli: naatriumioonid pumbatakse raku pinnale ja kaaliumiioonid pumbatakse sisse. See funktsioon kuulub rakumembraani kõige olulisemate funktsioonide hulka.

See naatriumi- ja kaaliumiioonide kalduvus liikuda pinnalt sissepoole mängib suurt rolli suhkru ja aminohapete transportimisel rakku. Naatriumioonide aktiivse eemaldamise käigus rakust loob membraan tingimused glükoosi ja aminohapete uueks sissevõtmiseks. Vastupidi, kaaliumiioonide rakku ülekandmise protsessis täiendatakse raku seest väliskeskkonda lagunemissaaduste "transporterite" arvu.

Kuidas toimub rakkude toitumine läbi rakumembraani?

Paljud rakud võtavad aineid selliste protsesside kaudu nagu fagotsütoos ja pinotsütoos. Esimese variandi puhul loob painduv välismembraan väikese süvendi, millesse kinnipüütud osake satub. Seejärel muutub süvendi läbimõõt suuremaks, kuni suletud osake siseneb raku tsütoplasmasse. Fagotsütoosi kaudu toidetakse mõned algloomad, näiteks amööbid, samuti vererakud - leukotsüüdid ja fagotsüüdid. Samamoodi imavad rakud vedelikku, mis sisaldab vajalikku kasulik materjal. Seda nähtust nimetatakse pinotsütoosiks.

Väline membraan tihedalt seotud raku endoplasmaatilise retikulumiga.

Paljudel peamiste koekomponentide tüüpidel on membraani pinnal väljaulatuvad osad, voldid ja mikrovillid. Selle kesta välisküljel olevad taimerakud on kaetud teise, paksu ja mikroskoobi all selgelt nähtavaga. Kiud, millest need on valmistatud, aitavad toetada taimekudesid, näiteks puitu. Loomarakkudel on ka mitmeid väliseid struktuure, mis asuvad rakumembraani peal. Need on oma olemuselt eranditult kaitsvad, näiteks putukate siserakkudes sisalduv kitiin.

Lisaks rakumembraanile on olemas rakusisene membraan. Selle ülesanne on jagada rakk mitmeks spetsiaalseks suletud sektsiooniks – kambriteks ehk organellideks, kus tuleb säilitada teatud keskkond.

Seega on võimatu ülehinnata elusorganismi põhiüksuse sellise komponendi, nagu rakumembraan, rolli. Struktuur ja funktsioonid viitavad olulisele laienemisele kogupindala rakupind, ainevahetusprotsesside parandamine. See molekulaarstruktuur koosneb valkudest ja lipiididest. Eraldades raku väliskeskkonnast, tagab membraan selle terviklikkuse. Selle abiga hoitakse rakkudevahelisi ühendusi üsna tugeval tasemel, moodustades kudesid. Sellega seoses võime järeldada, et rakumembraanil on rakus üks tähtsamaid rolle. Selle struktuur ja funktsioonid on radikaalselt erinevad erinevad rakud, olenevalt nende eesmärgist. Nende omaduste kaudu saavutatakse mitmesugused rakumembraanide füsioloogilised aktiivsused ja nende roll rakkude ja kudede olemasolus.

Bioloogilised membraanid.
Mõistet "membraan" (ladina keeles membrana - nahk, kile) hakati kasutama rohkem kui 100 aastat tagasi, et tähistada rakupiiri, mis toimib ühest küljest barjäärina raku sisu ja väliskeskkonna vahel. teisalt poolläbilaskva vaheseinana, millest pääseb läbi vesi ja mõned ained. Kuid membraani funktsioonid ei piirdu sellega, kuna bioloogilised membraanid moodustavad raku struktuurilise korralduse aluse.
Membraani struktuur. Selle mudeli kohaselt on põhimembraan lipiidide kaksikkiht, milles molekulide hüdrofoobsed sabad on suunatud sissepoole ja hüdrofiilsed pead väljapoole. Lipiide esindavad fosfolipiidid - glütserooli või sfingosiini derivaadid. Valgud on seotud lipiidikihiga. Integraalsed (transmembraansed) valgud tungivad läbi membraani ja on sellega kindlalt seotud; perifeersed ei tungi läbi ja on membraaniga vähem kindlalt ühendatud. Membraanivalkude funktsioonid: membraani struktuuri säilitamine, keskkonna signaalide vastuvõtmine ja muundamine. keskkond, teatud ainete transport, membraanidel toimuvate reaktsioonide katalüüs. Membraani paksus on vahemikus 6 kuni 10 nm.

Membraani omadused:
1. Sujuvus. Membraan ei ole jäik struktuur; enamik selle koostises olevatest valkudest ja lipiididest võivad liikuda membraani tasapinnal.
2. Asümmeetria. Nii valkude kui ka lipiidide välise ja sisemise kihi koostis on erinev. Lisaks on loomarakkude plasmamembraanidel väljastpoolt glükoproteiinide kiht (glükokalüks, mis täidab signaali- ja retseptori funktsioone ning on oluline ka rakkude ühendamisel kudedeks)
3. Polaarsus. Membraani väliskülg kannab positiivne laeng, ja sisemine on negatiivne.
4. Valikuline läbilaskvus. Elusrakkude membraanid võimaldavad lisaks veele läbida ainult teatud molekule ja lahustunud ainete ioone (Rakumembraanide puhul ei ole termini "poolläbilaskvus" kasutamine täiesti õige, kuna see kontseptsioon viitab sellele, et. membraan laseb läbi ainult lahusti molekulid, säilitades samal ajal kõik lahustunud ainete molekulid ja ioonid.)

Välimine rakumembraan (plasmalemma) on 7,5 nm paksune ultramikroskoopiline kile, mis koosneb valkudest, fosfolipiididest ja veest. Elastne kile, mis on veega hästi niisutatud ja taastab kiiresti pärast kahjustusi oma terviklikkuse. Sellel on universaalne struktuur, mis on tüüpiline kõigile bioloogilistele membraanidele. Selle membraani piiripositsioon, osalemine selektiivse läbilaskvuse, pinotsütoosi, fagotsütoosi, eritusproduktide eritumise ja sünteesi protsessides, interaktsioonis naaberrakkudega ja raku kaitsmine kahjustuste eest muudab selle rolli äärmiselt oluliseks. Loomarakud väljaspool membraani on mõnikord kaetud õhukese kihiga, mis koosneb polüsahhariididest ja valkudest - glükokalüksist. Taimerakkudes on väljaspool rakumembraani tugev rakusein, mis loob välist tuge ja hoiab raku kuju. See koosneb kiudainetest (tselluloosist), vees lahustumatust polüsahhariidist.

Rakumembraanid

Raku struktuurne korraldus põhineb membraanistruktuuri põhimõttel, see tähendab, et rakk on üles ehitatud peamiselt membraanidest. Kõigil bioloogilistel membraanidel on ühine struktuursed omadused ja omadused.

Praegu on membraani struktuuri vedel-mosaiikmudel üldiselt aktsepteeritud.

Membraan põhineb peamiselt moodustunud lipiidide kaksikkihil fosfolipiidid. Lipiidid moodustavad keskmiselt ≈40% membraani keemilisest koostisest. Kahekihilises kihis on membraanis olevate molekulide sabad vastamisi ja polaarpead on suunatud väljapoole, seega on membraani pind hüdrofiilne. Lipiidid määravad membraanide põhiomadused.

Lisaks lipiididele sisaldab membraan valke (keskmiselt ≈60%). Need määravad ära enamiku membraani spetsiifilistest funktsioonidest. Valgu molekulid ei moodusta pidevat kihti (joonis 280). Sõltuvalt lokaliseerimisest membraanis on:

© perifeersed valgud- valgud, mis asuvad välimisel või sisepind lipiidide kaksikkiht;

© poolintegraalsed valgud- lipiidide kaksikkihti erineva sügavusega sukeldatud valgud;

© lahutamatu, või transmembraansed valgud - valgud, mis tungivad läbi membraani, puutudes kokku nii raku välis- kui ka sisekeskkonnaga.

Membraanvalgud võivad täita erinevaid funktsioone:

© teatud molekulide transport;

© membraanidel toimuvate reaktsioonide katalüüs;

© membraani struktuuri säilitamine;

© keskkonna signaalide vastuvõtmine ja teisendamine.

Membraan võib sisaldada 2 kuni 10% süsivesikuid. Membraanide süsivesikute komponenti esindavad tavaliselt valgu molekulide (glükoproteiinid) või lipiididega (glükolipiididega) seotud oligosahhariid- või polüsahhariidahelad. Süsivesikud asuvad peamiselt välispind membraanid. Süsivesikute funktsioonid rakumembraanis ei ole täielikult mõistetavad, kuid võib öelda, et need tagavad membraani retseptori funktsioonid.

Loomarakkudes moodustavad glükoproteiinid membraaniülese kompleksi - glükokalüks, mille paksus on mitukümmend nanomeetrit. Selles toimub rakuväline seedimine, paiknevad paljud raku retseptorid ja ilmselt selle abiga toimub raku adhesioon.

Valkude ja lipiidide molekulid on liikuvad ja võimelised liikuma , peamiselt membraani tasapinnal. Membraanid on asümmeetrilised , ehk membraani välis- ja sisepinna lipiidide ja valkude koostis on erinev.

Plasmamembraani paksus on keskmiselt 7,5 nm.

Üks membraani põhifunktsioone on transport, tagades ainete vahetuse raku ja väliskeskkonna vahel. Membraanidel on selektiivse läbilaskvuse omadus, see tähendab, et nad on mõnele ainele või molekulile hästi läbilaskvad ja teistele halvasti (või täielikult mitteläbilaskvad). Membraanide läbilaskvus erinevatele ainetele sõltub nende molekulide omadustest (polaarsus, suurus jne) ja membraanide omadustest (lipiidkihi sisemine osa on hüdrofoobne).

Ainete transportimiseks läbi membraani on mitmesuguseid mehhanisme (joonis 281). Sõltuvalt vajadusest kasutada ainete transportimiseks energiat, on olemas:

© passiivne transport- ainete transport ilma energiatarbimiseta;

© aktiivne transport- energiat tarbiv transport.

Passiivne transport põhineb kontsentratsioonide ja laengute erinevusel. Passiivse transpordi korral liiguvad ained alati kõrgema kontsentratsiooniga piirkonnast madalama kontsentratsiooniga piirkonda, st mööda kontsentratsiooni gradienti. Kui molekul on laetud, mõjutab selle transporti ka elektriline gradient. Seetõttu räägitakse sageli elektrokeemilisest gradiendist, kombineerides mõlemad gradiendid omavahel. Transpordi kiirus sõltub gradiendi suurusest.

Passiivsel transpordil on kolm peamist mehhanismi:

© Lihtne difusioon- ainete transport otse läbi lipiidide kaksikkihi. Gaasid, mittepolaarsed või väikesed laenguta polaarsed molekulid läbivad seda kergesti. Mida väiksem on molekul ja mida rasvlahustuvam see on, seda kiiremini see läbi membraani tungib. Huvitav on see, et hoolimata sellest, et vesi on rasvas suhteliselt lahustumatu, tungib see lipiidide kaksikkihti väga kiiresti. Seda seletatakse asjaoluga, et selle molekul on väike ja elektriliselt neutraalne. Vee difusiooni läbi membraanide nimetatakse osmoosi teel.

© Hõlbustatud difusioon- ainete transport spetsiaalsete

transportvalgud, millest igaüks vastutab spetsiifiliste molekulide või seotud molekulide rühmade transpordi eest. Nad suhtlevad transporditava aine molekuliga ja liigutavad seda kuidagi läbi membraani. Nii transporditakse rakku suhkrud, aminohapped, nukleotiidid ja paljud teised polaarsed molekulid.

Vajadus aktiivse transpordi järele tekib siis, kui on vaja tagada molekulide transport läbi membraani elektrokeemilise gradiendi vastu. Seda transporti teostavad kandevalgud, mille tegevus nõuab energiat. Energiaallikaks on ATP molekulid.

Üks enim uuritud aktiivseid transpordisüsteeme on naatrium-kaaliumpump. K kontsentratsioon rakus on palju suurem kui väljaspool seda ja Na - vastupidi. Seetõttu difundeerub K passiivselt rakust läbi membraani veepooride ja Na rakku. Samas on raku normaalseks funktsioneerimiseks oluline säilitada tsütoplasmas ja väliskeskkonnas teatud K ja Na ioonide suhe. See on võimalik, kuna membraan pumpab tänu (Na + K) pumba olemasolule aktiivselt Na rakust välja ja K rakku. (Na + K) pumba tööks kulub ligi kolmandik kogu raku elueaks vajalikust energiast.

Pump on spetsiaalne transmembraanne membraanivalk, mis on võimeline konformatsioonilisi muutusi tegema, tänu millele saab sellega kinnituda nii K- kui Na-ioone. (Na + K) pumba töötsükkel koosneb mitmest faasist (joonis 282):

© Na ioonid ja ATP molekul sisenevad pumba valku membraani seest ja K ioonid väljastpoolt;

© Na ioonid ühinevad valgu molekuliga ja valk omandab ATPaasi aktiivsuse, st omandab võime põhjustada ATP hüdrolüüsi, millega kaasneb pumpa käitava energia vabanemine;

© ATP hüdrolüüsi käigus vabanev fosfaat kinnitub valgu külge, st toimub valgu fosforüülimine;

© fosforüülimine põhjustab valgu konformatsioonilisi muutusi, see ei suuda säilitada Na ioone – need vabanevad ja lahkuvad rakust;

© valgu uus konformatsioon on selline, et sellega saab võimalikuks siduda K-ioone;

© K-ioonide lisamine põhjustab valgu defosforüülimist, mille tulemusena muudab see uuesti oma konformatsiooni;

© valgu konformatsiooni muutus toob kaasa K-ioonide vabanemise rakus;

© nüüd on valk taas valmis Na ioone enda külge kinnitama.

Ühes töötsüklis pumpab pump rakust välja 3 Na iooni ja pumpab sisse 2 K iooni. See vahe ülekantud ioonide arvus tuleneb sellest, et membraani läbilaskvus K ioonide puhul on suurem kui Na puhul. ioonid. Vastavalt sellele difundeerub K rakust passiivselt välja kiiremini kui Na rakku.

© pinotsütoos on vedelikupiiskade püüdmine ja neelamine selles lahustunud ainetega.

Eksotsütoos- kõrvaldamise protsess erinevaid aineid rakust. Eksotsütoosi ajal sulandub vesiikuli (või vakuooli) membraan kokkupuutel välimise tsütoplasmaatilise membraaniga sellega. Vesiikuli sisu eemaldatakse väljaspool auku ja selle membraan sisaldub välimises tsütoplasmaatilises membraanis.

Valdav enamik Maal elavaid organisme koosneb rakkudest, mis on oma keemilise koostise, struktuuri ja elutähtsate funktsioonide poolest suuresti sarnased. Ainevahetus ja energia muundamine toimub igas rakus. Rakkude jagunemine on organismide kasvu- ja paljunemisprotsesside aluseks. Seega on rakk organismide struktuuri, arengu ja paljunemise üksus.

Rakk saab eksisteerida ainult tervikliku süsteemina, mis on osadeks jagamatu. Rakkude terviklikkuse tagavad bioloogilised membraanid. Rakk on kõrgema järgu süsteemi element – ​​organism. Keerulistest molekulidest koosnevad raku osad ja organellid on terviklikud süsteemid madalam auaste.

Kamber - avatud süsteem, mis on seotud keskkonna, ainevahetuse ja energiaga. See on funktsionaalne süsteem, milles iga molekul täidab teatud funktsioone. Rakul on stabiilsus, võime isereguleeruda ja ise paljuneda.

Rakk on isejuhtiv süsteem. Raku kontrollivat geneetilist süsteemi esindavad keerulised makromolekulid - nukleiinhapped(DNA ja RNA).

Aastatel 1838-1839 Saksa bioloogid M. Schleiden ja T. Schwann võtsid kokku teadmised rakust ja sõnastasid rakuteooria põhiseisukoha, mille põhiolemus seisneb selles, et kõik organismid, nii taimsed kui ka loomad, koosnevad rakkudest.

1859. aastal kirjeldas R. Virchow rakkude jagunemise protsessi ja sõnastas rakuteooria ühe kõige olulisema sätte: "Iga rakk pärineb teisest rakust." Uued rakud tekivad emaraku jagunemise tulemusena, mitte mitterakulisest ainest, nagu varem arvati.

Imetajate munade avastamine vene teadlase K. Baeri poolt 1826. aastal viis järeldusele, et rakk on mitmerakuliste organismide arengu aluseks.

Kaasaegne rakuteooria sisaldab järgmisi sätteid:

1) rakk - kõigi organismide ehitus- ja arenguüksus;

2) erinevatest eluslooduse kuningriikidest pärit organismide rakud on ehituselt, keemiliselt koostiselt, ainevahetuselt ja elutegevuse põhiilmingutelt sarnased;

3) emaraku jagunemise tulemusena tekivad uued rakud;

4) paljurakulises organismis moodustavad rakud kudesid;

5) elundid koosnevad kudedest.

Sissejuhatusega bioloogiasse kaasaegsete bioloogiliste, füüsikaliste ja keemilised meetodid Uuringud on võimaldanud uurida erinevate rakukomponentide ehitust ja talitlust. Üks rakkude uurimise meetodeid on mikroskoopia. Kaasaegne valgusmikroskoop suurendab objekte 3000 korda ja võimaldab näha suurimaid rakuorganelle, jälgida tsütoplasma liikumist ja rakkude jagunemist.

Leiutatud 40ndatel. XX sajand Elektronmikroskoop annab suurenduse kümneid ja sadu tuhandeid kordi. Elektronmikroskoop kasutab valguse asemel elektronide voogu ja läätsede asemel - elektromagnetväljad. Seetõttu annab elektronmikroskoop selgeid pilte palju suurema suurendusega. Sellise mikroskoobi abil oli võimalik uurida rakuorganellide ehitust.

Meetodi abil uuritakse rakuorganellide ehitust ja koostist tsentrifuugimine. Purustatud rakumembraanidega tükeldatud koed asetatakse katseklaasidesse ja pööratakse tsentrifuugis suurel kiirusel. Meetod põhineb asjaolul, et erinevatel raku organoididel on erinev mass ja tihedus. Tihedamad organellid sadestatakse katseklaasi madalatel tsentrifuugimiskiirustel, vähem tihedad - suurel kiirusel. Neid kihte uuritakse eraldi.

Laialdaselt kasutatav raku- ja koekultuuri meetod, mis seisneb selles, et ühest või mitmest rakust spetsiaalsel toitainekeskkonnal võib saada rühma sama tüüpi looma- või taimerakke ja kasvatada isegi terve taime. Seda meetodit kasutades saate vastuse küsimusele, kuidas ühest rakust moodustuvad erinevad keha kuded ja elundid.

Rakuteooria aluspõhimõtted sõnastasid esmakordselt M. Schleiden ja T. Schwann. Rakk on kõigi elusorganismide struktuuri, elutegevuse, paljunemise ja arengu üksus. Rakkude uurimiseks kasutatakse mikroskoopia, tsentrifuugimise, raku- ja koekultuuri jm meetodeid.

Seente, taimede ja loomade rakkudel on palju ühist mitte ainult keemilise koostise, vaid ka struktuuri poolest. Rakku mikroskoobi all uurides on selles näha mitmesuguseid struktuure - organoidid. Iga organell täidab teatud funktsioone. Rakus on kolm põhiosa: plasmamembraan, tuum ja tsütoplasma (joonis 1).

Plasma membraan eraldab raku ja selle sisu keskkonnast. Joonisel 2 näete: membraani moodustavad kaks lipiidide kihti ja valgumolekulid tungivad läbi membraani paksuse.

Plasmamembraani põhifunktsioon transport. See tagab toitainete voolu rakku ja ainevahetusproduktide eemaldamise sellest.

Membraani oluline omadus on selektiivne läbilaskvus, ehk poolläbilaskvus, võimaldab rakul suhelda keskkonnaga: sinna sisenevad ja sealt eemaldatakse ainult teatud ained. Väikesed vee ja mõnede muude ainete molekulid tungivad rakku difusiooni teel, osaliselt läbi membraani pooride.

Suhkrud, orgaanilised happed ja soolad lahustuvad tsütoplasmas, taimeraku vakuoolide rakumahlas. Pealegi on nende kontsentratsioon rakus palju suurem kui keskkonnas. Mida suurem on nende ainete kontsentratsioon rakus, seda rohkem vett see imab. Teadaolevalt kulub rakule pidevalt vett, mille tõttu rakumahla kontsentratsioon tõuseb ja vesi satub uuesti rakku.

Suuremate molekulide (glükoos, aminohapped) sisenemise rakku tagavad membraani transportvalgud, mis ühinedes transporditavate ainete molekulidega transpordivad need läbi membraani. See protsess hõlmab ensüüme, mis lagundavad ATP-d.

Joonis 1. Eukarüootse raku ehituse üldistatud skeem.
(pildi suurendamiseks klõpsake pildil)

Joonis 2. Plasmamembraani struktuur.
1 - läbistavad valgud, 2 - sukeldatud valgud, 3 - välisvalgud

Joonis 3. Pinotsütoosi ja fagotsütoosi skeem.

Isegi suuremad valkude ja polüsahhariidide molekulid sisenevad rakku fagotsütoosi teel (kreeka keelest. faagid- õgimine ja kitos- anum, rakk) ja vedelikutilgad - pinotsütoosi teel (kreeka keelest. pinot- Ma joon ja kitos) (Joonis 3).

Loomarakke ümbritseb erinevalt taimerakkudest pehme ja painduv “kate”, mille moodustavad peamiselt polüsahhariidmolekulid, mis, liitudes mõne membraanivalgu ja lipiididega, ümbritsevad rakku väljastpoolt. Polüsahhariidide koostis on eri kudedele omane, tänu millele rakud üksteist “ära tunnevad” ja omavahel ühenduses on.

Taimerakkudel pole sellist "kattekihti". Nende kohal on pooridega kaetud plasmamembraan. rakumembraan, mis koosneb valdavalt tselluloosist. Pooride kaudu ulatuvad rakust rakku tsütoplasma niidid, mis ühendavad rakke üksteisega. Nii saavutatakse rakkudevaheline suhtlus ja keha terviklikkus.

Taimede rakumembraan täidab tugeva luustiku rolli ja kaitseb rakku kahjustuste eest.

Enamikul bakteritel ja kõigil seentel on rakumembraan, erinev on ainult selle keemiline koostis. Seentes koosneb see kitiinitaolisest ainest.

Sarnase ehitusega on seente, taimede ja loomade rakud. Rakul on kolm põhiosa: tuum, tsütoplasma ja plasmamembraan. Plasmamembraan koosneb lipiididest ja valkudest. See tagab ainete sisenemise rakku ja nende vabanemise rakust. Taimede, seente ja enamiku bakterite rakkudes on plasmamembraani kohal rakumembraan. See täidab kaitsefunktsiooni ja mängib luustiku rolli. Taimedel koosneb rakusein tselluloosist ja seentel kitiinitaolisest ainest. Loomarakud on kaetud polüsahhariididega, mis tagavad kontakti sama koe rakkude vahel.

Kas tead, et raku põhiosa on tsütoplasma. See koosneb veest, aminohapetest, valkudest, süsivesikutest, ATP-st ja anorgaaniliste ainete ioonidest. Tsütoplasmas on raku tuum ja organellid. Selles liiguvad ained ühest rakuosast teise. Tsütoplasma tagab kõigi organellide interaktsiooni. Siin toimuvad keemilised reaktsioonid.

Kogu tsütoplasma on läbi imbunud õhukeste valgu mikrotuubulitega, mis moodustuvad raku tsütoskelett, tänu millele säilitab püsiva kuju. Raku tsütoskelett on paindlik, kuna mikrotuubulid on võimelised oma asukohta muutma, ühest otsast liikuma ja teisest otsast lühenema. Nad sisenevad rakku erinevaid aineid. Mis juhtub nendega puuris?

Lüsosoomides – väikestes ümmargustes membraani vesiikulites (vt joonis 1) lagunevad komplekssete orgaaniliste ainete molekulid hüdrolüütiliste ensüümide abil lihtsamateks molekulideks. Näiteks lagundatakse valgud aminohapeteks, polüsahhariidid monosahhariidideks, rasvad glütsüriiniks ja rasvhapeteks. Selle funktsiooni jaoks nimetatakse lüsosoome sageli raku seedejaamadeks.

Kui lüsosoomide membraan hävib, suudavad neis sisalduvad ensüümid rakku ennast seedida. Seetõttu nimetatakse lüsosoome mõnikord "rakkude tapmise relvadeks".

Väikeste aminohapete molekulide, lüsosoomides moodustunud monosahhariidide ensümaatiline oksüdatsioon, rasvhapped ja alkoholid süsinikuks, happeliseks gaasiks ja veeks saavad alguse tsütoplasmast ja lõpevad teistes organellides - mitokondrid. Mitokondrid on vardakujulised, niidi- või sfäärilised organellid, mis on tsütoplasmast piiritletud kahe membraaniga (joonis 4). Välimine membraan on sile ja sisemine moodustab voldid - cristas, mis suurendavad selle pinda. Sisemembraan sisaldab ensüüme, mis osalevad orgaaniliste ainete oksüdeerimisel süsinikdioksiidiks ja veeks. See vabastab energiat, mida rakk talletab ATP molekulides. Seetõttu nimetatakse mitokondreid raku "elektrijaamadeks".

Rakus orgaanilised ained mitte ainult ei oksüdeeru, vaid ka sünteesitakse. Lipiidide ja süsivesikute süntees toimub endoplasmaatilisel retikulumil - EPS-il (joonis 5) ja valkude - ribosoomidel. Mis on EPS? See on tuubulite ja tsisternide süsteem, mille seinad moodustab membraan. Nad tungivad läbi kogu tsütoplasma. Ained liiguvad ER-kanalite kaudu raku erinevatesse osadesse.

Seal on sile ja kare EPS. Sileda ER-i pinnal sünteesitakse ensüümide osalusel süsivesikuid ja lipiide. ER-i kareduse annavad sellel asuvad väikesed ümarad kehad - ribosoomid(vt joonis 1), mis osalevad valgusünteesis.

Samuti toimub orgaaniliste ainete süntees plastiidid, mida leidub ainult taimerakkudes.

Riis. 4. Mitokondrite ehituse skeem.
1.- välismembraan; 2.- sisemembraan; 3.- sisemembraani voldid - cristae.

Riis. 5. Jäme EPS-i struktuuri skeem.

Riis. 6. Kloroplasti ehituse skeem.
1.- välismembraan; 2.- sisemembraan; 3.- kloroplasti sisemine sisu; 4.- sisemembraani voldid, mis kogunevad “virnadesse” ja moodustavad grana.

Värvitutes plastiidides - leukoplastid(kreeka keelest leukoosid- valge ja plastos- loodud) tärklis koguneb. Kartulimugulad on väga rikkad leukoplastide poolest. Puuviljadele ja lilledele antakse kollane, oranž ja punane värv. kromoplastid(kreeka keelest kroom- värv ja plastos). Nad sünteesivad fotosünteesis osalevaid pigmente - karotenoidid. Taimeelus on see eriti oluline kloroplastid(kreeka keelest kloor- rohekas ja plastos) - rohelised plastiidid. Joonisel 6 näete, et kloroplastid on kaetud kahe membraaniga: välimise ja sisemise membraaniga. Sisemine membraan moodustab voldid; voltide vahel on virnadesse paigutatud mullid - terad. Granad sisaldavad klorofülli molekule, mis osalevad fotosünteesis. Igal kloroplastil on umbes 50 tera, mis on paigutatud ruudukujuliselt. See paigutus tagab iga näo maksimaalse valgustuse.

Tsütoplasmas võivad valgud, lipiidid ja süsivesikud koguneda terade, kristallide ja tilkade kujul. Need kaasamine- varu toitaineid, mida rakk kasutab vastavalt vajadusele.

Taimerakkudes koguneb osa varutoitaineid, aga ka laguprodukte vakuoolide rakumahlas (vt joonis 1). Need võivad moodustada kuni 90% taimeraku mahust. Loomarakkudel on ajutised vakuoolid, mis ei võta rohkem kui 5% nende mahust.

Riis. 7. Golgi kompleksi ehituse skeem.

Joonisel 7 näete membraaniga ümbritsetud õõnsuste süsteemi. See Golgi kompleks, mis täidab rakus erinevaid funktsioone: osaleb ainete kogunemises ja transpordis, nende eemaldamises rakust, lüsosoomide ja rakumembraani moodustamisest. Näiteks Golgi kompleksi õõnsusse sisenevad tselluloosi molekulid, mis vesiikulite abil liiguvad raku pinnale ja sisalduvad rakumembraanis.

Enamik rakke paljuneb jagunemise teel. Osaleb selles protsessis rakukeskus. See koosneb kahest tsentrioolist, mida ümbritseb tihe tsütoplasma (vt joonis 1). Jagunemise alguses liiguvad tsentrioolid raku pooluste suunas. Nendest väljuvad valguniidid, mis ühenduvad kromosoomidega ja tagavad nende ühtlase jaotumise kahe tütarraku vahel.

Kõik raku organellid on omavahel tihedalt seotud. Näiteks valgu molekulid sünteesitakse ribosoomides ja need transporditakse ER-kanalite kaudu erinevad osad rakud ja lüsosoomides valgud hävivad. Äsja sünteesitud molekule kasutatakse rakustruktuuride ehitamiseks või kogunevad tsütoplasmasse ja vakuoolidesse varutoitainetena.

Rakk on täidetud tsütoplasmaga. Tsütoplasmas on tuum ja erinevad organellid: lüsosoomid, mitokondrid, plastiidid, vakuoolid, ER, rakukeskus, Golgi kompleks. Need erinevad oma struktuuri ja funktsioonide poolest. Kõik tsütoplasma organellid suhtlevad üksteisega, tagades raku normaalse funktsioneerimise.

Tabel 1. RAKU STRUKTUUR

Seente, taimede ja loomade elutegevuses ja rakkude jagunemises on kõige olulisem roll tuumal ja selles paiknevatel kromosoomidel. Enamikul nende organismide rakkudest on üks tuum, kuid on ka mitmetuumalisi rakke, näiteks lihasrakke. Tuum asub tsütoplasmas ja on ümmarguse või ovaalse kujuga. See on kaetud kahest membraanist koosneva kestaga. Tuumaümbrises on poorid, mille kaudu toimub ainete vahetus tuuma ja tsütoplasma vahel. Tuum on täidetud tuumamahlaga, milles paiknevad nukleoolid ja kromosoomid.

Nucleolid- need on tuumas moodustunud ribosomaalsetest RNA-dest ja tsütoplasmas sünteesitud valkudest moodustunud ribosoomide “tootmise töötoad”.

Tuuma põhifunktsioon – päriliku informatsiooni talletamine ja edastamine – on seotud kromosoomid. Igal organismitüübil on oma kromosoomide komplekt: teatud arv, kuju ja suurus.

Kõiki keharakke, välja arvatud sugurakud, nimetatakse somaatiline(kreeka keelest soma- keha). Sama liigi organismi rakud sisaldavad sama kromosoomikomplekti. Näiteks inimestel sisaldab iga keharakk 46 kromosoomi, äädikakärbsel Drosophila - 8 kromosoomi.

Somaatilistel rakkudel on reeglina kahekordne kromosoomide komplekt. Seda nimetatakse diploidne ja seda tähistatakse 2-ga n. Seega on inimesel 23 paari kromosoome, see tähendab 2 n= 46. Sugurakud sisaldavad poole vähem kromosoome. Kas see on vallaline või haploidne, komplekt. Inimesel on 1 n = 23.

Kõik somaatiliste rakkude kromosoomid, erinevalt sugurakkude kromosoomidest, on seotud. Ühe paari moodustavad kromosoomid on üksteisega identsed. Paaritud kromosoome nimetatakse homoloogne. Kromosoomid, mis kuuluvad erinevad paarid ja erinevad kuju ja suurusega, nn mittehomoloogsed(joonis 8).

Mõnel liigil võib kromosoomide arv olla sama. Näiteks punasel ristikul ja hernestel on 2 n= 14. Nende kromosoomid erinevad aga kuju, suuruse ja DNA molekulide nukleotiidse koostise poolest.

Riis. 8. Kromosoomide komplekt Drosophila rakkudes.

Riis. 9. Kromosoomi ehitus.

Et mõista kromosoomide rolli päriliku teabe edastamisel, on vaja tutvuda nende struktuuri ja keemilise koostisega.

Mittejaguneva raku kromosoomid näevad välja nagu pikad õhukesed niidid. Enne rakkude jagunemist koosneb iga kromosoom kahest identsest ahelast - kromatiidid, mis on ühendatud vöökoha vöökohtade vahel - (joonis 9).

Kromosoomid koosnevad DNA-st ja valkudest. Kuna DNA nukleotiidide koostis erineb erinevad tüübid, on kromosoomi koostis igal liigil ainulaadne.

Igal rakul, välja arvatud bakterirakud, on tuum, milles paiknevad nukleoolid ja kromosoomid. Iga liiki iseloomustab teatud kromosoomide komplekt: arv, kuju ja suurus. Enamiku organismide somaatilistes rakkudes on kromosoomide komplekt diploidne, sugurakkudes haploidne. Paaritud kromosoome nimetatakse homoloogseteks. Kromosoomid koosnevad DNA-st ja valkudest. DNA molekulid tagavad päriliku informatsiooni talletamise ja edastamise rakust rakku ja organismist organismi.

Kui olete need teemad läbi töötanud, peaksite olema võimeline:

1. Selgitage, millistel juhtudel tuleks kasutada valgusmikroskoopi (struktuuri) või ülekandeelektronmikroskoopi.
2. Kirjeldage rakumembraani ehitust ja selgitage seost membraani ehituse ja selle võime vahel raku ja selle keskkonna vahel aineid vahetada.
3. Määratlege protsessid: difusioon, hõlbustatud difusioon, aktiivne transport, endotsütoos, eksotsütoos ja osmoos. Märkige nende protsesside erinevused.
4. Nimetage struktuuride funktsioonid ja märkige, millistes rakkudes (taime-, looma- või prokarüootses) need paiknevad: tuum, tuumamembraan, nukleoplasma, kromosoomid, plasmamembraan, ribosoom, mitokondrid, rakusein, kloroplast, vakuool, lüsosoom, sile endoplasmaatiline retikulum (agranulaarne) ja töötlemata (granulaarne), rakukeskus, Golgi aparaat, tsilium, flagellum, mesosoom, pili või fimbriae.
5. Nimeta vähemalt kolm märki, mille järgi saab taimerakku loomarakust eristada.
6. Loetlege olulisemad erinevused prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude vahel.

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Üldbioloogia". Moskva, "Valgustus", 2000

• Teema 1. "Plasmamembraan." §1, §8 lk 5;20
• Teema 2. "Puur". §8-10 lk 20-30
• Teema 3. "Prokarüootne rakk. Viirused." §11 lk 31-34

Tsütoplasma- raku kohustuslik osa, mis on suletud plasmamembraani ja tuuma vahele; jaguneb hüaloplasmaks (tsütoplasma põhiaine), organellideks (tsütoplasma püsivad komponendid) ja inklusioonideks (tsütoplasma ajutised komponendid). Tsütoplasma keemiline koostis: aluseks on vesi (60-90% tsütoplasma kogumassist), mitmesugused orgaanilised ja anorgaanilised ühendid. Tsütoplasmas on leeliseline reaktsioon. Tunnusjoon eukarüootse raku tsütoplasma - pidev liikumine ( tsüklos). Seda tuvastatakse peamiselt rakuorganellide, näiteks kloroplastide liikumisega. Kui tsütoplasma liikumine peatub, rakk sureb, sest ainult pidevas liikumises saab ta oma funktsioone täita.

Hüaloplasma ( tsütosool) on värvitu, limane, paks ja läbipaistev kolloidne lahus. Just selles toimuvad kõik ainevahetusprotsessid, see tagab tuuma ja kõigi organellide omavahelise ühenduse. Sõltuvalt vedela osa või suurte molekulide ülekaalust hüaloplasmas eristatakse kahte hüaloplasma vormi: sol- vedelam hüaloplasma ja geel- paksem hüaloplasma. Nende vahel on võimalikud vastastikused üleminekud: geel muutub sooliks ja vastupidi.

Tsütoplasma funktsioonid:

1. ühendades kõik rakukomponendid ühte süsteemi,
2. keskkond paljude biokeemiliste ja füsioloogiliste protsesside läbimiseks,
3. keskkond organellide eksisteerimiseks ja toimimiseks.

Rakumembraanid

Rakumembraanid piirata eukarüootseid rakke. Igas rakumembraanis saab eristada vähemalt kahte kihti. Sisemine kiht tsütoplasma kõrval ja esindatud plasmamembraan(sünonüümid - plasmalemma, rakumembraan, tsütoplasmaatiline membraan), mille peale moodustub välimine kiht. Loomarakus on see õhuke ja seda nimetatakse glükokalüks(moodustunud glükoproteiinidest, glükolipiididest, lipoproteiinidest), taimerakus – paks, nn. raku sein(moodustunud tselluloosist).

Kõigil bioloogilistel membraanidel on ühised struktuurilised tunnused ja omadused. Praegu on see üldtunnustatud Membraani struktuuri vedeliku mosaiikmudel. Membraani aluseks on lipiidide kaksikkiht, mille moodustavad peamiselt fosfolipiidid. Fosfolipiidid on triglütseriidid, milles üks rasvhappejääk on asendatud fosforhappejäägiga; Fosforhappejääki sisaldavat molekuli lõiku nimetatakse hüdrofiilseks peaks, rasvhappejääke sisaldavaid sektsioone hüdrofoobseteks sabadeks. Membraanis on fosfolipiidid paigutatud rangelt järjestatud viisil: molekulide hüdrofoobsed sabad on üksteise vastas ja hüdrofiilsed pead väljapoole, vee poole.

Lisaks lipiididele sisaldab membraan valke (keskmiselt ≈ 60%). Need määravad ära suurema osa membraani spetsiifilistest funktsioonidest (teatud molekulide transport, reaktsioonide katalüüs, keskkonna signaalide vastuvõtmine ja muundamine jne). Seal on: 1) perifeersed valgud(asub lipiidide kaksikkihi välis- või sisepinnal), 2) poolintegraalsed valgud(kasutatud erineva sügavusega lipiidide kaksikkihti), 3) integraalsed ehk transmembraansed valgud(torgake membraan läbi, kontakteerudes nii raku välis- kui ka sisekeskkonnaga). Integraalvalke nimetatakse mõnel juhul kanaleid moodustavateks või kanalivalkudeks, kuna neid võib pidada hüdrofiilseteks kanaliteks, mille kaudu polaarsed molekulid rakku sisenevad (membraani lipiidkomponent ei lase neid läbi).

A - hüdrofiilne fosfolipiidi pea; B - hüdrofoobsed fosfolipiidide sabad; 1 - valkude E ja F hüdrofoobsed piirkonnad; 2 — valgu F hüdrofiilsed piirkonnad; 3 - glükolipiidi molekulis lipiidi külge kinnitatud hargnenud oligosahhariidi ahel (glükolipiidid on vähem levinud kui glükoproteiinid); 4 - hargnenud oligosahhariidi ahel, mis on seotud glükoproteiini molekulis oleva valguga; 5 - hüdrofiilne kanal (toimib poorina, mille kaudu saavad läbida ioonid ja mõned polaarsed molekulid).

Membraan võib sisaldada süsivesikuid (kuni 10%). Membraanide süsivesikute komponenti esindavad oligosahhariid- või polüsahhariidahelad, mis on seotud valgu molekulidega (glükoproteiinid) või lipiididega (glükolipiididega). Süsivesikud paiknevad peamiselt membraani välispinnal. Süsivesikud tagavad membraani retseptori funktsioonid. Loomarakkudes moodustavad glükoproteiinid membraaniülese kompleksi, glükokalüksi, mille paksus on mitukümmend nanomeetrit. See sisaldab palju raku retseptoreid ja selle abiga toimub rakkude adhesioon.

Valkude, süsivesikute ja lipiidide molekulid on liikuvad, võimelised liikuma membraani tasapinnal. Plasmamembraani paksus on ligikaudu 7,5 nm.

Membraanide funktsioonid

Membraanid täidavad järgmisi funktsioone:

1. raku sisu eraldamine väliskeskkonnast,
2. raku ja keskkonna vahelise ainevahetuse reguleerimine,
3. raku jagamine sektsioonideks ("kambriteks"),
4. "ensümaatiliste konveierite" lokaliseerimise koht,
5. rakkudevahelise suhtluse tagamine mitmerakuliste organismide kudedes (adhesioon),
6. signaali tuvastamine.

Kõige tähtsam membraani omadus— selektiivne läbilaskvus, s.o. membraanid on mõnele ainele või molekulile hästi läbilaskvad ja teistele halvasti (või täielikult mitteläbilaskvad). See omadus on membraanide regulatoorse funktsiooni aluseks, tagades ainete vahetuse raku ja väliskeskkonna vahel. Rakumembraani läbivate ainete protsessi nimetatakse ainete transport. Seal on: 1) passiivne transport- ainete läbilaskeprotsess ilma energiatarbimiseta; 2) aktiivne transport- ainete läbilaskeprotsess, mis toimub energia kulutamisel.

Kell passiivne transport ained liiguvad kõrgema kontsentratsiooniga piirkonnast madalama kontsentratsiooniga piirkonda, st. piki kontsentratsioonigradienti. Igas lahuses on lahusti ja lahustunud aine molekulid. Lahustunud aine molekulide liikumise protsessi nimetatakse difusiooniks ja lahusti molekulide liikumist osmoosiks. Kui molekul on laetud, mõjutab selle transporti ka elektriline gradient. Seetõttu räägitakse sageli elektrokeemilisest gradiendist, kombineerides mõlemad gradiendid omavahel. Transpordi kiirus sõltub gradiendi suurusest.

Eristada saab järgmisi passiivse transpordi liike: 1) lihtne difusioon- ainete transport otse läbi lipiidide kaksikkihi (hapnik, süsinikdioksiid); 2) difusioon läbi membraanikanalite— transport kanaleid moodustavate valkude kaudu (Na +, K +, Ca 2+, Cl -); 3) hõlbustatud difusioon- ainete transport spetsiaalsete transpordivalkude abil, millest igaüks vastutab teatud molekulide või nendega seotud molekulide rühmade (glükoos, aminohapped, nukleotiidid) liikumise eest; 4) osmoos— veemolekulide transport (kõigis bioloogilistes süsteemides on lahustiks vesi).

Vajadus aktiivne transport tekib siis, kui on vaja tagada molekulide transport läbi membraani elektrokeemilise gradiendi vastu. Seda transporti viivad läbi spetsiaalsed kandevalgud, mille tegevus nõuab energiakulu. Energiaallikaks on ATP molekulid. Aktiivne transport sisaldab: 1) Na + /K + pumpa (naatrium-kaaliumpump), 2) endotsütoosi, 3) eksotsütoosi.

Na + /K + pumba töö. Normaalseks funktsioneerimiseks peab rakk säilitama tsütoplasmas ja väliskeskkonnas teatud K + ja Na + ioonide vahekorra. K + kontsentratsioon rakus peaks olema oluliselt suurem kui väljaspool seda ja Na + - vastupidi. Tuleb märkida, et Na + ja K + võivad vabalt läbi membraani pooride difundeeruda. Na + /K + pump neutraliseerib nende ioonide kontsentratsioonide ühtlustumist ja pumpab aktiivselt Na + rakust välja ja K + rakku. Na + /K + pump on transmembraanne valk, mis on võimeline konformatsioonilisi muutusi tegema, mille tulemusena võib see kinnituda nii K + kui ka Na +. Na + /K + pumbatsükli võib jagada järgmisteks faasideks: 1) Na + lisamine membraani seest, 2) pumbavalgu fosforüülimine, 3) Na + vabanemine rakuvälises ruumis, 4) K + lisamine membraani välisküljelt, 5) pumbavalgu defosforüülimine, 6) K + vabanemine rakusiseses ruumis. Peaaegu kolmandik kogu rakkude tööks vajaminevast energiast kulub naatrium-kaaliumpumba tööks. Ühe töötsükli jooksul pumpab pump elemendist välja 3Na + ja pumpab sisse 2K +.

Endotsütoos- suurte osakeste ja makromolekulide neeldumise protsess rakus. Endotsütoosi on kahte tüüpi: 1) fagotsütoos- suurte osakeste (rakud, rakuosad, makromolekulid) püüdmine ja neeldumine ning 2) pinotsütoos- püüdmine ja neeldumine vedel materjal(lahus, kolloidlahus, suspensioon). Fagotsütoosi nähtuse avastas I.I. Mechnikov 1882. Endotsütoosi käigus moodustub plasmamembraan invaginatsioonist, selle servad ühinevad ja tsütoplasmasse kinnituvad tsütoplasmast ühe membraaniga piiritletud struktuurid. Paljud algloomad ja mõned leukotsüüdid on võimelised fagotsütoosiks. Pinotsütoosi täheldatakse sooleepiteelirakkudes ja vere kapillaaride endoteelis.

Eksotsütoos- endotsütoosile vastupidine protsess: erinevate ainete eemaldamine rakust. Eksotsütoosi käigus sulandub vesiikulite membraan välise tsütoplasmaatilise membraaniga, vesiikuli sisu eemaldatakse väljaspool rakku ja selle membraan lülitatakse välimisse tsütoplasmamembraani. Nii eemaldatakse algloomadel sisesekretsiooninäärmete rakkudest hormoonid, eemaldatakse seedimata toidujäänused;

Minema loengud nr 5"Rakuteooria. Mobiilse organisatsiooni tüübid"

Minema loengud nr 7"Eukarüootne rakk: organellide struktuur ja funktsioonid"