Sisu
- Rakkude põhitõed
- Rakumembraan
- Lipiidide bilayeri funktsioonid
- Bilayeri lisakomponendid
- Rakumembraani transport
- Vere-aju tõke
Ajurakud on teatud tüüpi neuronid ehk närvirakud. Samuti on erinevat tüüpi ajurakke. Kuid kõik neuronid on rakudja kõigil närvisüsteemiga organismide rakkudel on mitmeid tunnuseid. Tegelikult, kõik rakkudel, hoolimata sellest, kas tegemist on üherakuliste bakterite või inimestega, on mõned ühised jooned.
Kõigi rakkude üks oluline omadus on see, et neil on a kahekordne plasmamembraan, mida nimetatakse rakumembraan, ümbritsedes kogu lahtrit. Teine võimalus on see, et neil on membraani sisemuses tsütoplasma, mis moodustab suurema osa raku massist. Kolmas on see, et neil on ribosoomid, valgulaadsed struktuurid, mis sünteesivad kõiki raku valmistatud valke. Neljas on see, et need hõlmavad geneetilist materjali DNA kujul.
Rakumembraanid, nagu märgitud, koosnevad kahekordsest plasmamembraanist. "Topelt" tuleneb asjaolust, et rakumembraan koosneb väidetavalt ka a-st fosfolipiidne kaksikkiht, kusjuures "bi-" on eesliide, mis tähendab "kaks". Sellel bilipiidmembraanil, nagu seda mõnikord nimetatakse ka, on lisaks raku kui terviku kaitsmisele ka mitmeid põhifunktsioone.
Rakkude põhitõed
Kõik organismid koosnevad rakkudest. Nagu märgitud, on organismide rakkude arv liikide lõikes väga erinev ja mõned mikroobid sisaldavad ainult ühte rakku. Mõlemal juhul on rakud elu alustalad selles mõttes, et nad on väikseimad üksused elusolendites, millel on kõik eluga seotud omadused, näiteks metabolism, paljunemine ja nii edasi.
Kõiki organisme saab jagada prokarüootid ja eukarüootid. Pr* okaryotes* on peaaegu kõik üherakulised ja hõlmavad paljusid planeedil elavaid baktereid. Eukarüootid on peaaegu kõik mitmerakulised ja neil on rakud, millel on mitmeid spetsiifilisi omadusi, mis prokarüootsetel rakkudel puuduvad.
Kõigil rakkudel, nagu mainitud, on ribosoomid, rakumembraan, DNA (desoksüribonukleiinhape) ja tsütoplasma, geelitaoline keskkond rakkudes, milles võivad toimuda reaktsioonid ja osakesed võivad liikuda.
Eukarüootsete rakkude DNA on ümbritsetud tuumas, mida ümbritseb omaette fosfolipiidne kaksikkiht, mida nimetatakse tuumaümbrik.
Need sisaldavad ka organellid, mis on topeltplasmamembraaniga seotud struktuurid nagu rakumembraan ise ja mille ülesandeks on spetsiaalsete funktsioonide täitmine. Näiteks vastutavad mitokondrid hapniku juuresolekul rakkudes aeroobse hingamise eest.
Rakumembraan
Rakumembraani struktuurist on kõige lihtsam aru saada, kui kujutate ette selle ristlõiget. See vaatenurk võimaldab teil "näha" kaksikkihi mõlemat vastassuunalist plasmamembraani, nende vahelist ruumi ja materjale, mis mingil viisil peavad vältimatult membraani kaudu rakku viima või sellest välja minema.
Üksikud molekulid, mis moodustavad suurema osa rakumembraanist, nimetatakse glükofosfolipiididvõi sagedamini lihtsalt fosfolipiidid. Need on valmistatud kompaktsetest fosfaatidest "peadest", mis on hüdrofiilsed ("vett otsivad") ja suunavad membraani väliskülje poole mõlemal küljel ja paar pikkade rasvhapete, mis on hüdrofoobne ("vett kardavad") ja vastamisi. See paigutus tähendab, et need pead on ühel küljel raku välisküljega ja teiselt poolt tsütoplasmaga.
Igas molekulis sisalduvad fosfaadid ja rasvhapped on ühendatud glütseroolipiirkonnaga, nii nagu triglütseriid (toidurasv) koosneb glütserooliga ühendatud rasvhapetest. Fosfaadipartiklite pinnal on sageli lisakomponente ning rakumembraani täppivad ka muud valgud ja süsivesikud; neid kirjeldatakse varsti.
Lipiidide bilayeri funktsioonid
Üks lipiidide kahekihiline funktsioon, peaaegu määratluse järgi, on raku kaitsmine väljastpoolt tulevate ohtude eest. Membraan on poolläbilaskev, mis tähendab, et mõned ained võivad läbi pääseda, samas kui teistel on keelatud sisenemine või väljumine otse.
Väikesed molekulid, näiteks vesi ja hapnik, võivad membraani kaudu hõlpsalt difundeeruda. Teised molekulid, eriti need, mis kannavad elektrilaengut (s.o ioonid), nukleiinhapped (DNA või selle suhteline, ribonukleiinhape või RNA) ja suhkrud, võivad samuti läbida, kuid selle toimumiseks on vaja membraanitranspordivalkude abi.
Need transpordiproteiinid on spetsialiseerunud, mis tähendab, et need on ette nähtud barjäärist läbi viima ainult teatud tüüpi molekuli. See nõuab sageli energia sisestamist ATP (adenosiintrifosfaat) kujul. Kui molekule tuleb liigutada tugevama kontsentratsioonigradiendi suhtes, on vaja tavalisest veelgi rohkem ATP-d.
Bilayeri lisakomponendid
Enamik rakumembraani mittefosfolipiidi molekule on transmembraansed valgud. Need struktuurid hõlmavad kaksikkihi mõlemat kihti (seega "transmembraansed"). Paljud neist on transpordivalgud, mis moodustavad mõnel juhul piisavalt suure kanali, et konkreetne molekul läbida.
Muud transmembraansed valgud hõlmavad retseptorid, mis annab märku raku sisemusest vastusena raku välisküljel olevate molekulide aktiveerimisele; ensüümid, mis osalevad keemilistes reaktsioonides; ja ankrud, mis seovad rakuvälised komponendid füüsiliselt tsütoplasmas leiduvatega.
Rakumembraani transport
Ilma viisita, kuidas aineid rakku viia ja rakust välja viia, kuluks rakul kiiresti energia ja ta ei suudaks ka ainevahetusjäätmeid väljutada. Mõlemad stsenaariumid on muidugi eluga kokkusobimatud.
Membraanide transpordi efektiivsus sõltub kolm peamist tegurit: membraani läbilaskvus, antud molekuli kontsentratsiooni erinevus seest ja väljast ning vaadeldava molekuli suurus ja laeng (kui see on olemas).
Passiivne transport (lihtne difusioon) sõltub ainult kahest viimasest tegurist, kuna molekulid, mis sel viisil rakkudesse sisenevad või sealt väljuvad, võivad kergesti libiseda läbi fosfolipiidide vaheliste tühimike. Kuna neil pole laengut, kipuvad nad voolama sissepoole või väljapoole, kuni kontsentratsioon on mõlemal pool kaksikkihti sama.
Sisse hõlbustatud difusioon, kehtivad samad põhimõtted, kuid selleks, et luua piisavalt ruumi, et laenguta molekulid voolaksid läbi membraani läbi kontsentratsioonigradiendi, on vaja membraanivalke. Neid valke saab aktiveerida kas ainuüksi molekuli juuresolekul "koputab uksele" või uue molekuli saabumisest tingitud muutusi nende pinges.
Sisse aktiivne transport, on energiat alati vaja, kuna molekuli liikumine on vastuolus selle kontsentratsiooni või elektrokeemilise gradiendiga. Kuigi ATP on transmembraansete transpordivalkude kõige tavalisem energiaallikas, võib kasutada ka kerget energiat ja elektrokeemilist energiat.
Vere-aju tõke
Aju on eriline organ ja sellisena on see spetsiaalselt kaitstud. See tähendab, et lisaks kirjeldatud mehhanismidele on ajurakkudel ka ainete sisenemise rangemaks kontrollimiseks vajalik vahend, mis on hädavajalik hormoonide, vee ja toitainete mis tahes kontsentratsiooni säilitamiseks konkreetsel ajal. Seda skeemi nimetatakse vere-aju barjäär.
See on suuresti saavutatud tänu aju sisenevate väikeste veresoonte konstrueerimise viisile. Üksikud veresoonte rakud, mida nimetatakse endoteelirakkudeks, pakitakse ebaharilikult lähestikku, moodustades nn tihedad ristmikud. Ainult teatud tingimustel võimaldatakse enamikul molekulidest nende aju endoteelirakkude vahel läbida.