plasmamembraan , või plasmalemma,- kõige püsivam, põhiline, universaalne membraan kõikide rakkude jaoks. See on kõige õhem (umbes 10 nm) kogu rakku kattev kile. Plasmalemma koosneb valkude ja fosfolipiidide molekulidest (joonis 1.6).

Fosfolipiidide molekulid on paigutatud kahte ritta - hüdrofoobsed otsad sissepoole, hüdrofiilsed pead sisemise ja välise veekeskkonnaga. AT eraldi kohad fosfolipiidide kahekihiline (kaksikkiht) imbub läbi valgu molekulidega (integraalsed valgud). Selliste valgu molekulide sees on kanalid - poorid, mille kaudu vees lahustuvad ained läbivad. Teised valgumolekulid imbuvad lipiidide kaksikkihti ühelt või teiselt poolt (poolintegraalsed valgud). Eukarüootsete rakkude membraanide pinnal on perifeersed valgud. Lipiidide ja valgu molekule hoiavad koos hüdrofiilsed-hüdrofoobsed interaktsioonid.

Membraanide omadused ja funktsioonid. Kõik rakumembraanid on liikuvad vedelad struktuurid, kuna lipiidide ja valkude molekulid ei ole kovalentsete sidemetega seotud ning on võimelised membraani tasapinnal üsna kiiresti liikuma. Tänu sellele võivad membraanid muuta oma konfiguratsiooni, st neil on voolavus.

Membraanid on väga dünaamilised struktuurid. Nad taastuvad kiiresti kahjustustest ning venivad ja tõmbuvad kokku raku liikumisega.

Erinevate rakutüüpide membraanid erinevad oluliselt nii keemilise koostise kui ka neis sisalduvate valkude, glükoproteiinide ja lipiidide suhtelise sisalduse ning sellest tulenevalt ka neis esinevate retseptorite olemuse poolest. Seetõttu iseloomustab iga rakutüüpi individuaalsus, mis määratakse peamiselt glükoproteiinid. Osalevad rakumembraanist väljaulatuvad hargnenud ahelaga glükoproteiinid teguri äratundmine väliskeskkonnas, samuti seotud rakkude vastastikuses tunnustamises. Näiteks tunnevad munarakk ja seemnerakk teineteist ära rakupinna glükoproteiinide järgi, mis sobivad kokku terve struktuuri eraldi elementidena. Selline vastastikune tunnustamine on viljastamisele eelnev vajalik etapp.

Sarnast nähtust täheldatakse kudede diferentseerumise protsessis. Sel juhul orienteeruvad plasmalemma lõikude äratundmise abil struktuurilt sarnased rakud üksteise suhtes õigesti, tagades seeläbi nende adhesiooni ja koe moodustumise. Seotud äratundmisega transpordi reguleerimine molekulid ja ioonid läbi membraani, samuti immunoloogiline reaktsioon, milles glükoproteiinid mängivad antigeenide rolli. Seega võivad suhkrud toimida infomolekulidena (sarnaselt valkudele ja nukleiinhapetele). Membraanid sisaldavad ka spetsiifilisi retseptoreid, elektronide kandjaid, energiamuundureid, ensümaatilisi valke. Valgud osalevad teatud molekulide transportimises rakku või sealt välja, teostavad tsütoskeleti struktuurset ühendamist rakumembraanidega või toimivad retseptoritena keemiliste signaalide vastuvõtmiseks ja muundamiseks. keskkond.

Membraani kõige olulisem omadus on ka selektiivne läbilaskvus. See tähendab, et molekulid ja ioonid läbivad seda erineva kiirusega ning mida suuremad on molekulid, seda aeglasem on nende läbimine membraanist. See omadus määratleb plasmamembraani kui osmootne barjäär. Vesi ja selles lahustunud gaasid on maksimaalse läbitungimisvõimega; ioonid läbivad membraani palju aeglasemalt. Vee difusiooni läbi membraani nimetatakse osmoos.

Ainete transportimiseks läbi membraani on mitu mehhanismi.

Difusioon- ainete tungimine läbi membraani piki kontsentratsioonigradienti (alast, kus nende kontsentratsioon on suurem, piirkonda, kus nende kontsentratsioon on madalam). Ainete (vesi, ioonid) difuusne transport toimub molekulaarsete pooridega membraanivalkude osalusel või lipiidfaasi osalusel (rasvlahustuvate ainete puhul).

Hõlbustatud difusiooniga spetsiaalsed membraanikandjavalgud seonduvad valikuliselt ühe või teise iooni või molekuliga ja kannavad neid kontsentratsioonigradienti mööda üle membraani.

aktiivne transport on seotud energiakuludega ja aitab aineid transportida nende kontsentratsioonigradienti vastu. Tema viivad läbi spetsiaalsed kandevalgud, mis moodustavad nn ioonpumbad. Enim uuritud on Na - / K - pump loomarakkudes, mis pumpab aktiivselt välja Na + ioone, samas neelab K - ioone. Tänu sellele säilib rakus suur K - kontsentratsioon ja keskkonnaga võrreldes madalam Na +. See protsess kulutab ATP energiat.

Membraanpumba abil toimuva aktiivse transpordi tulemusena reguleeritakse rakus ka Mg 2- ja Ca 2+ kontsentratsiooni.

Ioonide aktiivse transpordi käigus rakku tungivad läbi tsütoplasmaatilise membraani erinevad suhkrud, nukleotiidid ja aminohapped.

Valkude makromolekulid, nukleiinhapped, polüsahhariidid, lipoproteiinikompleksid jne ei läbi erinevalt ioonidest ja monomeeridest rakumembraane. Makromolekulide, nende komplekside ja osakeste transport rakku toimub hoopis teistmoodi – läbi endotsütoosi. Kell endotsütoos (endo...- sees) teatud osa plasmalemmast haarab kinni ja justkui ümbritseb rakuvälist materjali, ümbritsedes selle membraani sissetungimise tagajärjel tekkinud membraanivakuooli. Seejärel ühendatakse selline vakuool lüsosoomiga, mille ensüümid lagundavad makromolekulid monomeerideks.

Endotsütoosi pöördprotsess on eksotsütoos (ekso...- väljas). Tänu temale eemaldab rakk rakusisesed tooted või seedimata jääkained, mis on suletud vakuoolidesse või pu-

mullid. Vesiikul läheneb tsütoplasmaatilisele membraanile, ühineb sellega ja selle sisu satub keskkonda. Kuidas erituvad seedeensüümid, hormoonid, hemitselluloos jne.

Seega ei toimi bioloogilised membraanid kui raku peamised struktuurielemendid mitte ainult füüsiliste piiridena, vaid dünaamiliste funktsionaalsete pindadena. Organellide membraanidel viiakse läbi arvukalt biokeemilisi protsesse, nagu ainete aktiivne imendumine, energia muundamine, ATP süntees jne.

Bioloogiliste membraanide funktsioonid järgnev:

Eraldage lahtri sisu alates väliskeskkond ja organellide sisu tsütoplasmast.

Need võimaldavad ainete transporti rakku ja sealt välja, tsütoplasmast organellidesse ja vastupidi.

Nad täidavad retseptorite rolli (keskkonnast signaalide vastuvõtmine ja teisendamine, rakuainete äratundmine jne).

Need on katalüsaatorid (pakkudes membraanikeemilisi protsesse).

Osaleda energia muundamises.

Tabel number 2

1. küsimus (8)

rakumembraan(või tsütolemma ehk plasmalemma ehk plasmamembraan) eraldab mis tahes raku sisu väliskeskkonnast, tagades selle terviklikkuse; reguleerib vahetust raku ja keskkonna vahel; rakusisesed membraanid jagavad raku spetsiaalseteks suletud sektsioonideks – kambriteks ehk organellideks, milles säilivad teatud keskkonnatingimused.

Raku- või plasmamembraani funktsioonid

Membraan pakub:

1) spetsiifiliste rakufunktsioonide täitmiseks vajalike molekulide ja ioonide selektiivne tungimine rakku ja sealt välja;
2) Ioonide selektiivne transport läbi membraani, säilitades transmembraanse elektripotentsiaali erinevuse;
3) Rakkudevaheliste kontaktide eripära.

Kuna membraanis on arvukalt retseptoreid, mis tajuvad keemilisi signaale - hormoonid, vahendajad ja muud bioloogiliselt aktiivsed ained, on see võimeline muutma raku metaboolset aktiivsust. Membraanid tagavad immuunsuse ilmingute spetsiifilisuse, kuna neil on antigeenid - struktuurid, mis põhjustavad nende antigeenidega spetsiifiliselt seonduvate antikehade moodustumist.
Samuti eraldavad raku tuum ja organellid tsütoplasmast membraanidega, mis takistavad vee ja selles lahustunud ainete vaba liikumist tsütoplasmast neisse ja vastupidi. See loob tingimused rakusiseste erinevates sektsioonides (osakondades) toimuvate biokeemiliste protsesside eraldamiseks.

rakumembraani struktuur

rakumembraan- elastne struktuur, paksus 7 kuni 11 nm (joonis 1.1). See koosneb peamiselt lipiididest ja valkudest. 40–90% kõigist lipiididest on fosfolipiidid – fosfatidüülkoliin, fosfatidüületanoolamiin, fosfatidüülseriin, sfingomüeliin ja fosfatidüülinositool. Membraani oluliseks komponendiks on glükolipiidid, mida esindavad tserebriidid, sulfatiidid, gangliosiidid ja kolesterool.

Rakumembraani põhistruktuur on kahekordne fosfolipiidimolekulide kiht. Hüdrofoobse interaktsiooni tõttu hoitakse lipiidimolekulide süsivesikute ahelaid üksteise lähedal pikendatud olekus. Mõlema kihi fosfolipiidimolekulide rühmad interakteeruvad lipiidmembraani sukeldatud valgumolekulidega. Kuna enamus kaksikkihi lipiidkomponente on vedelas olekus, on membraanil liikuvus ja lainetus. Selle lõigud, aga ka lipiidide kaksikkihti sukeldatud valgud segunevad ühest osast teise. Rakumembraanide liikuvus (voolavus) hõlbustab ainete transporti läbi membraani.

rakumembraani valgud mida esindavad peamiselt glükoproteiinid.

Eristama

integraalsed valgud tungides läbi kogu membraani paksuse ja

perifeersed valgud kinnitatud ainult membraani pinnale, peamiselt selle sisemisele osale.

Perifeersed valgud peaaegu kõik toimivad ensüümidena (atsetüülkoliinesteraas, happelised ja aluselised fosfataasid jne). Kuid mõnda ensüümi esindavad ka integraalsed valgud - ATPaas.

integraalsed valgud tagavad selektiivse ioonivahetuse membraanikanalite kaudu rakuvälise ja rakusisese vedeliku vahel ning toimivad ka valkudena - suurte molekulide kandjatena.

Membraani retseptoreid ja antigeene võivad esindada nii integraalsed kui ka perifeersed valgud.

Tsütoplasmaatiliselt küljelt membraaniga külgnevad valgud kuuluvad raku tsütoskelett. Nad võivad kinnituda membraanivalkudele.

Niisiis, valgu riba 3(ribade arv valgu elektroforeesi ajal) erütrotsüütide membraanid ühendatakse ansambliks teiste tsütoskeleti molekulidega - spektriin läbi madala molekulmassiga valgu anküriini

Spektriin on tsütoskeleti peamine valk, mis moodustab kahemõõtmelise võrgu, mille külge on kinnitatud aktiin.

aktiin moodustab mikrofilamente, mis on tsütoskeleti kontraktiilne aparaat.

tsütoskelett võimaldab rakul avaldada paindlikult elastseid omadusi, annab membraanile täiendava tugevuse.

Enamik integreeritud valke on glükoproteiinid. Nende süsivesikute osa ulatub rakumembraanist väljapoole. Paljudel glükoproteiinidel on siaalhappe (näiteks glükoforiini molekuli) olulise sisalduse tõttu suur negatiivne laeng. See annab enamiku rakkude pinnale negatiivse laengu, aidates tõrjuda teisi negatiivselt laetud objekte. Glükoproteiinide süsivesikutest väljaulatuvad osad kannavad veregrupi antigeene, teisi raku antigeenseid determinante ja toimivad hormoone siduvate retseptoritena. Glükoproteiinid moodustavad adhesiivseid molekule, mis panevad rakud üksteise külge kinni, s.t. tihedad rakkudevahelised kontaktid.

Rakumembraani pilt. Väikesed sinised ja valged pallid vastavad lipiidide hüdrofiilsetele "peadele" ja nende külge kinnitatud jooned vastavad hüdrofoobsetele "sabadele". Joonisel on kujutatud ainult integraalsed membraanivalgud (punased gloobulid ja kollased spiraalid). Kollased ovaalsed täpid membraani sees - kolesterooli molekulid Kollakasrohelised helmeste ahelad membraani välisküljel - oligosahhariidahelad, mis moodustavad glükokalüksi

Bioloogiline membraan sisaldab ka mitmesuguseid valke: integraalsed (läbi membraani tungivad), poolintegraalsed (ühest otsast sukeldatud välimisse või sisemisse lipiidikihti), pind (asub välisel või selle kõrval). sisemised küljed membraanid). Mõned valgud on rakumembraani kokkupuutepunktid tsütoskeletiga rakus ja rakuseinaga (kui see on olemas) väljaspool. Mõned integreeritud valgud toimivad ioonikanalite, erinevate transporterite ja retseptoritena.

Biomembraanide funktsioonid

• barjäär – tagab reguleeritud, selektiivse, passiivse ja aktiivse ainevahetuse keskkonnaga. Näiteks kaitseb peroksisoomi membraan tsütoplasmat rakule ohtlike peroksiidide eest. Selektiivne läbilaskvus tähendab, et membraani läbilaskvus erinevatele aatomitele või molekulidele sõltub nende suurusest, elektrilaengust ja keemilistest omadustest. Valikuline läbilaskvus tagab raku ja raku sektsioonide eraldamise keskkonnast ning varustamise vajalike ainetega.

• transport – läbi membraani toimub ainete transport rakku ja rakust välja. Transport läbi membraanide tagab: kohaletoimetamise toitaineid, ainevahetuse lõpp-produktide eemaldamine, erinevate ainete sekretsioon, ioonsete gradientide tekitamine, sobiva pH ja ioonide kontsentratsiooni säilitamine rakus, mis on vajalikud raku ensüümide tööks.

Osakesed, mis mingil põhjusel ei suuda fosfolipiidide kaksikkihti läbida (näiteks hüdrofiilsete omaduste tõttu, kuna sees olev membraan on hüdrofoobne ega lase hüdrofiilsetel ainetel läbi minna, või nende suure suuruse tõttu), kuid mis on vajalikud rakk, võib tungida läbi membraani spetsiaalsete kandevalkude (transporterite) ja kanalivalkude kaudu või endotsütoosi teel.

Passiivses transpordis läbivad ained difusiooni teel ilma energiakuluta lipiidide kaksikkihti. Selle mehhanismi variant on hõlbustatud difusioon, mille puhul konkreetne molekul aitab ainel membraani läbida. Sellel molekulil võib olla kanal, mis laseb läbi ainult ühte tüüpi ainet.

Aktiivne transport nõuab energiat, kuna see toimub kontsentratsioonigradiendi taustal. Membraanil on spetsiaalsed pumbavalgud, sealhulgas ATPaas, mis pumpab aktiivselt kaaliumiioone (K +) rakku ja pumpab sealt välja naatriumioone (Na +).

• maatriks - tagab membraanivalkude teatud suhtelise asukoha ja orientatsiooni, nende optimaalse interaktsiooni;

• mehaaniline - tagab raku autonoomia, selle rakusisesed struktuurid, aga ka ühenduse teiste rakkudega (kudedes). Rakuseintel on oluline roll mehaanilise funktsiooni tagamisel ja loomadel - rakkudevahelisel ainel.

• energia - fotosünteesi käigus kloroplastides ja rakuhingamise käigus mitokondrites toimivad nende membraanides energiaülekandesüsteemid, milles osalevad ka valgud;

• retseptor – mõned membraanis asuvad valgud on retseptorid (molekulid, millega rakk teatud signaale tajub).

Näiteks veres ringlevad hormoonid toimivad ainult sihtrakkudele, millel on nendele hormoonidele vastavad retseptorid. Neurotransmitterid (kemikaalid, mis juhivad närviimpulsse) seonduvad ka sihtrakkude spetsiifiliste retseptorvalkudega.

• ensümaatilised – membraanivalgud on sageli ensüümid. Näiteks sooleepiteelirakkude plasmamembraanid sisaldavad seedeensüüme.

• biopotentsiaalide genereerimise ja juhtimise rakendamine.

Membraani abil hoitakse rakus konstantset ioonide kontsentratsiooni: K + iooni kontsentratsioon rakus on palju suurem kui väljaspool ja Na + kontsentratsioon palju madalam, mis on väga oluline, kuna see säilitab potentsiaalide erinevuse üle membraani ja tekitab närviimpulsi.

• raku markeerimine - membraanil on antigeenid, mis toimivad markeritena - "märgised", mis võimaldavad rakku tuvastada. Need on glükoproteiinid (st valgud, mille külge on kinnitatud hargnenud oligosahhariidide kõrvalahelad), mis täidavad "antennide" rolli. Külgahela konfiguratsioonide arvukuse tõttu on võimalik iga rakutüübi jaoks teha spetsiifiline marker. Markerite abil suudavad rakud teisi rakke ära tunda ja nendega koos tegutseda, näiteks moodustades elundeid ja kudesid. Samuti võimaldab see immuunsüsteemil võõraid antigeene ära tunda.

Biomembraanide struktuur ja koostis

Membraanid koosnevad kolmest lipiidide klassist: fosfolipiidid, glükolipiidid ja kolesterool. Fosfolipiidid ja glükolipiidid (lipiidid, mille külge on kinnitatud süsivesikud) koosnevad kahest pikast hüdrofoobsest süsivesiniku "sabast", mis on seotud laetud hüdrofiilse "peaga". Kolesterool jäigastab membraani, hõivates vaba ruumi hüdrofoobsete lipiidisabade vahel ja takistades nende paindumist. Seetõttu on madala kolesteroolisisaldusega membraanid paindlikumad, kõrge kolesteroolisisaldusega membraanid aga jäigemad ja rabedamad. Kolesterool toimib ka "sulgurina", mis takistab polaarsete molekulide liikumist rakust ja rakku. Membraani olulise osa moodustavad sellesse tungivad valgud, mis vastutavad membraanide erinevate omaduste eest. Nende koostis ja orientatsioon erinevates membraanides on erinev.

Rakumembraanid on sageli asümmeetrilised, see tähendab, et kihid erinevad lipiidide koostiselt, üksiku molekuli üleminekult ühelt kihilt teisele (nn. plätu) on keeruline.

Membraani organellid

Need on suletud üksikud või omavahel ühendatud tsütoplasma osad, mis on hüaloplasmast eraldatud membraanidega. Ühemembraaniliste organellide hulka kuuluvad endoplasmaatiline retikulum, Golgi aparaat, lüsosoomid, vakuoolid, peroksisoomid; kahe membraaniga - tuum, mitokondrid, plastiidid. Väljaspool on rakk piiratud nn plasmamembraaniga. Erinevate organellide membraanide struktuur erineb lipiidide ja membraanivalkude koostiselt.

Valikuline läbilaskvus

Rakumembraanidel on selektiivne läbilaskvus: glükoos, aminohapped, rasvhapped, glütserool ja ioonid difundeeruvad aeglaselt läbi nende ning membraanid ise reguleerivad seda protsessi teatud määral aktiivselt – osad ained läbivad, teised aga mitte. Ainete rakku sisenemiseks või nende rakust väljapoole viimiseks on neli peamist mehhanismi: difusioon, osmoos, aktiivne transport ja ekso- või endotsütoos. Esimesed kaks protsessi on oma olemuselt passiivsed, see tähendab, et nad ei vaja energiat; kaks viimast on energiatarbimisega seotud aktiivsed protsessid.

Membraani selektiivne läbilaskvus passiivse transpordi ajal on tingitud spetsiaalsetest kanalitest - integraalsetest valkudest. Nad tungivad läbi ja läbi membraani, moodustades omamoodi läbipääsu. Elementidel K, Na ja Cl on oma kanalid. Kontsentratsioonigradiendi suhtes liiguvad nende elementide molekulid rakku sisse ja välja. Ärrituse korral avanevad naatriumioonikanalid ja naatriumiioonide sissevool rakku toimub järsult. Selle tulemuseks on membraanipotentsiaali tasakaalustamatus. Siis membraani potentsiaal taastatakse. Alati on avatud kaaliumikanalid, mille kaudu sisenevad kaaliumiioonid aeglaselt rakku.

Lingid

• Bruce Alberts et al. Raku molekulaarbioloogia. - 5. väljaanne - New York: Garland Science, 2007. - ISBN 0-8153-3218-1 - õpik molekulaarbioloogia inglise keeles. keel

• Rubin A.B. Biofüüsika, õpik 2 kd. . - 3. trükk, muudetud ja täiendatud. - Moskva: Moscow University Press, 2004. - ISBN 5-211-06109-8

• Gennis R. Biomembraanid. Molekulaarne struktuur ja funktsioonid: tõlge inglise keelest. = Biomembraanid. Molekulaarne struktuur ja funktsioon (autor. Robert B. Gennis). - 1. väljaanne. - Moskva: Mir, 1997. - ISBN 5-03-002419-0

• Ivanov V.G., Berestovski T.N. bioloogiliste membraanide lipiidide kaksikkiht. - Moskva: Nauka, 1982.

• Antonov V.F., Smirnova E.N., Ševtšenko E.V. Lipiidmembraanid faasisiirde ajal. - Moskva: Nauka, 1994.

Vaata ka

• Vladimirov Yu. A., Bioloogiliste membraanide komponentide kahjustused patoloogilistes protsessides

Wikimedia sihtasutus. 2010 .

1972. aastal esitati teooria, et osaliselt läbilaskev membraan ümbritseb rakku ja täidab mitmeid elutähtsaid ülesandeid ning rakumembraanide struktuur ja funktsioon on olulised küsimused, mis puudutavad kõigi keharakkude nõuetekohast toimimist. sai laialt levinud 17. sajandil koos mikroskoobi leiutamisega. Sai teada, et taime- ja loomakuded koosnevad rakkudest, kuid seadme madala eraldusvõime tõttu ei olnud loomaraku ümber barjääre näha. 20. sajandil uuriti põhjalikumalt membraani keemilist olemust, leiti, et selle aluseks on lipiidid.

Rakumembraanide ehitus ja funktsioonid

Rakumembraan ümbritseb elusrakkude tsütoplasmat, eraldades rakusisesed komponendid füüsiliselt väliskeskkonnast. Ka seentel, bakteritel ja taimedel on rakuseinad, mis pakuvad kaitset ja takistavad suurte molekulide läbipääsu. Rakumembraanid mängivad rolli ka tsütoskeleti arengus ja teiste elutähtsate osakeste kinnitumisel rakuvälisele maatriksile. See on vajalik nende kooshoidmiseks, moodustades keha kudesid ja elundeid. Rakumembraani struktuuriomadused hõlmavad läbilaskvust. Peamine funktsioon on kaitse. Membraan koosneb sisseehitatud valkudega fosfolipiidikihist. See osa osaleb sellistes protsessides nagu rakkude adhesioon, ioonjuhtivus ja signaalisüsteemid ning toimib kinnituspinnana mitme rakuvälise struktuuri, sealhulgas seina, glükokalüksi ja sisemise tsütoskeleti jaoks. Membraan säilitab ka raku potentsiaali, toimides selektiivfiltrina. See on ioonide ja orgaaniliste molekulide suhtes selektiivselt läbilaskev ning kontrollib osakeste liikumist.

Rakumembraani hõlmavad bioloogilised mehhanismid

1. Passiivne difusioon: mõned ained (väikesed molekulid, ioonid), nagu süsinikdioksiid (CO2) ja hapnik (O2), võivad difundeeruda läbi plasmamembraani. Kest toimib tõkkena teatud molekulidele ja ioonidele, mida saab kontsentreerida mõlemale poole.

2. Transmembraansed valgukanalid ja transporterid: Toitained, nagu glükoos või aminohapped, peavad sisenema rakku ja mõned ainevahetusproduktid peavad sealt lahkuma.

3. Endotsütoos on protsess, mille käigus omastatakse molekule. AT plasmamembraan tekib kerge deformatsioon (invaginatsioon), mille käigus neelatakse alla transporditav aine. See nõuab energiat ja on seega aktiivse transpordi vorm.

4. Eksotsütoos: esineb erinevates rakkudes, et eemaldada endotsütoosiga kaasa toodud ainete seedimata jäägid, eritada aineid nagu hormoonid ja ensüümid ning transportida aine täielikult läbi rakubarjääri.

molekulaarne struktuur

Rakumembraan on bioloogiline ümbris, mis koosneb peamiselt fosfolipiididest ja eraldab kogu raku sisu väliskeskkonnast. Moodustamisprotsess toimub normaalsetes tingimustes spontaanselt. Selle protsessi mõistmiseks ja rakumembraanide struktuuri ja funktsioonide ning omaduste õigeks kirjeldamiseks on vaja hinnata fosfolipiidide struktuuride olemust, mida iseloomustab struktuurne polarisatsioon. Kui fosfolipiidid tsütoplasma veekeskkonnas saavutavad kriitilise kontsentratsiooni, ühinevad need mitsellideks, mis on veekeskkonnas stabiilsemad.

Membraani omadused

• Stabiilsus. See tähendab, et pärast membraani moodustumist on ebatõenäoline, et see laguneb.
• Tugevus. Lipiidmembraan on piisavalt töökindel, et vältida polaarse aine läbimist, moodustunud piiri ei saa läbida nii lahustunud ained (ioonid, glükoos, aminohapped) kui ka palju suuremad molekulid (valgud).
• dünaamiline olemus. See on võib-olla raku struktuuri kaalumisel kõige olulisem omadus. Rakumembraan võib olla allutatud erinevatele deformatsioonidele, see võib voltida ja painutada ilma kokku kukkumata. Eriolukordadel, näiteks vesiikulite ühinemisel või tärkamisel, võib see puruneda, kuid ainult ajutiselt. Kell toatemperatuuril selle lipiidkomponendid on pidevas kaootilises liikumises, moodustades stabiilse vedelikupiiri.

Vedel mosaiikmudel

Rakumembraanide ehitusest ja funktsioonidest rääkides on oluline märkida, et tänapäevases käsitluses käsitlesid membraani kui vedelat mosaiikmudelit 1972. aastal teadlased Singer ja Nicholson. Nende teooria peegeldab membraani struktuuri kolme peamist tunnust. Integraalid pakuvad membraanile mosaiikmalli ja nad on võimelised külgsuunas tasapinnaliselt liikuma lipiidide korralduse muutuva olemuse tõttu. Transmembraansed valgud on samuti potentsiaalselt mobiilsed. Oluline omadus membraani struktuur on selle asümmeetria. Mis on raku struktuur? Rakumembraan, tuum, valgud ja nii edasi. Rakk on elu põhiüksus ja kõik organismid koosnevad ühest või mitmest rakust, millest igaühel on looduslik barjäär, mis eraldab seda keskkonnast. Seda raku välispiiri nimetatakse ka plasmamembraaniks. See koosneb neljast erinevat tüüpi molekulid: fosfolipiidid, kolesterool, valgud ja süsivesikud. Vedelmosaiikmudel kirjeldab rakumembraani struktuuri järgmiselt: painduv ja elastne, konsistentsilt sarnaneb taimeõli, nii et kõik üksikud molekulid lihtsalt hõljuvad vedelas keskkonnas ja kõik on võimelised selles kestas külgsuunas liikuma. Mosaiik on midagi, mis sisaldab palju erinevaid detaile. Plasmamembraanis esindavad seda fosfolipiidid, kolesterooli molekulid, valgud ja süsivesikud.

Fosfolipiidid

Fosfolipiidid moodustavad rakumembraani põhistruktuuri. Nendel molekulidel on kaks erinevat otsa: pea ja saba. Peaots sisaldab fosfaatrühma ja on hüdrofiilne. See tähendab, et seda tõmbavad veemolekulid. Saba koosneb vesiniku- ja süsinikuaatomitest, mida nimetatakse rasvhappeahelateks. Need ahelad on hüdrofoobsed, neile ei meeldi veemolekulidega seguneda. See protsess sarnaneb sellega, mis juhtub siis, kui valate taimeõli vette, see tähendab, et see ei lahustu selles. Rakumembraani struktuursed tunnused on seotud nn lipiidide kaksikkihiga, mis koosneb fosfolipiididest. Hüdrofiilsed fosfaadipead asuvad alati seal, kus on rakusisese ja rakuvälise vedeliku kujul vett. Fosfolipiidide hüdrofoobsed sabad membraanis on organiseeritud nii, et need hoiavad neid veest eemal.

Kolesterool, valgud ja süsivesikud

Kui inimesed kuulevad sõna "kolesterool", arvavad inimesed tavaliselt, et see on halb. Kolesterool on aga tegelikult väga oluline rakumembraanide komponent. Selle molekulid koosnevad neljast vesiniku- ja süsinikuaatomite ringist. Need on hüdrofoobsed ja esinevad lipiidide kaksikkihi hüdrofoobsete sabade hulgas. Nende tähtsus seisneb konsistentsi säilitamises, tugevdavad membraane, vältides ristumist. Kolesterooli molekulid takistavad ka fosfolipiidide sabade kokkupuudet ja kõvenemist. See tagab sujuvuse ja paindlikkuse. Membraanvalgud toimivad ensüümidena, et kiirendada keemilised reaktsioonid toimivad retseptoritena spetsiifilistele molekulidele või transpordivad aineid läbi rakumembraani.

Süsivesikuid ehk sahhariide leidub ainult rakumembraani rakuvälisel küljel. Koos moodustavad nad glükokalüksi. See tagab plasmamembraanile pehmenduse ja kaitse. Glükokalüksis sisalduvate süsivesikute struktuuri ja tüübi põhjal suudab keha rakud ära tunda ja otsustada, kas need peaksid seal olema või mitte.

Membraanvalgud

Rakumembraani struktuuri ei saa ette kujutada ilma sellise olulise komponendita nagu valk. Vaatamata sellele võivad nad oma suuruselt olla oluliselt väiksemad kui teisele olulisele komponendile – lipiididele. Membraanvalke on kolm peamist tüüpi.

• Integraalne. Nad katavad täielikult kahekihilise, tsütoplasma ja rakuvälise keskkonna. Nad täidavad transpordi- ja signaalimisfunktsiooni.
• Välisseade. Valgud kinnituvad membraanile elektrostaatiliste või vesiniksidemetega nende tsütoplasmaatilisel või rakuvälisel pinnal. Neid kasutatakse peamiselt integraalsete valkude kinnitusvahendina.
• Transmembraanne. Nad täidavad ensümaatilisi ja signaalimisfunktsioone ning moduleerivad ka membraani lipiidide kaksikkihi põhistruktuuri.

Bioloogiliste membraanide funktsioonid

Hüdrofoobne efekt, mis reguleerib süsivesinike käitumist vees, kontrollib membraanilipiididest ja membraanivalkudest moodustunud struktuure. Paljusid membraanide omadusi annavad lipiidide kaksikkihtide kandjad, mis moodustavad kõigi bioloogiliste membraanide põhistruktuuri. Integraalsed membraanivalgud on osaliselt peidetud lipiidide kaksikkihis. Transmembraansetel valkudel on nende esmases järjestuses spetsiaalne aminohapete korraldus.

Perifeersed membraanivalgud on väga sarnased lahustuvatele valkudele, kuid on ka membraaniga seotud. Spetsiaalsetel rakumembraanidel on spetsiifilised rakufunktsioonid. Kuidas rakumembraanide struktuur ja funktsioonid keha mõjutavad? Kogu organismi funktsionaalsus sõltub sellest, kuidas bioloogilised membraanid on paigutatud. Intratsellulaarsetest organellidest, membraanide ekstratsellulaarsetest ja rakkudevahelistest interaktsioonidest, organiseerimiseks ja teostamiseks vajalikest struktuuridest bioloogilised funktsioonid. Paljud struktuursed ja funktsionaalsed omadused on levinud bakteritele ja ümbrisega viirustele. Kõik bioloogilised membraanid on ehitatud lipiidide kaksikkihile, mis määrab mitmete ühiste omaduste olemasolu. Membraanvalkudel on palju spetsiifilisi funktsioone.

• Kontrollimine. Rakkude plasmamembraanid määravad kindlaks raku ja keskkonna vastasmõju piirid.
• Transport. Rakkude intratsellulaarsed membraanid jagunevad mitmeks erineva sisemise koostisega funktsionaalseks plokiks, millest igaüht toetab vajalik transpordifunktsioon koos kontrolli läbilaskvusega.
• signaaliülekanne. Membraanide liitmine pakub rakusisese vesikulaarse hoiatuse ja obstruktsiooni mehhanismi erinevat tüüpi viirused võivad rakku vabalt siseneda.

Tähendus ja järeldused

Välise rakumembraani struktuur mõjutab kogu keha. See mängib olulist rolli terviklikkuse kaitsmisel, võimaldades ainult valitud ainetel tungida. See on ka hea alus tsütoskeleti ja rakuseina kinnitamiseks, mis aitab säilitada raku kuju. Lipiidid moodustavad ligikaudu 50% enamiku rakkude membraanimassist, kuigi see varieerub sõltuvalt membraani tüübist. Imetajate välimise rakumembraani struktuur on keerulisem, see sisaldab nelja peamist fosfolipiidi. Lipiidide kaksikkihtide oluline omadus on see, et need käituvad nagu kahemõõtmeline vedelik, milles üksikud molekulid saavad vabalt pöörlema ​​ja külgsuunas liikuda. Selline voolavus on membraanide oluline omadus, mis määratakse sõltuvalt temperatuurist ja lipiidide koostisest. Süsivesinike ringstruktuuri tõttu mängib kolesterool rolli membraanide voolavuse määramisel. Väikeste molekulide bioloogilised membraanid võimaldavad rakul kontrollida ja säilitada oma sisemist struktuuri.

Arvestades raku ehitust (rakumembraan, tuum jne), võime järeldada, et keha on isereguleeruv süsteem, mis ei suuda end ilma välise abita kahjustada ning otsib alati võimalusi raku taastamiseks, kaitsmiseks ja nõuetekohaseks toimimiseks. kamber.

Kamber— kudede ja elundite isereguleeruv struktuurne ja funktsionaalne üksus. Elundite ja kudede ehituse rakuteooria töötasid välja Schleiden ja Schwann 1839. aastal. Seejärel õnnestus elektronmikroskoopia ja ultratsentrifuugimise abil selgitada kõigi looma- ja taimerakkude peamiste organellide ehitust (joonis 1).

Riis. 1. Loomorganismide raku ehituse skeem

Raku peamised osad on tsütoplasma ja tuum. Iga rakku ümbritseb väga õhuke membraan, mis piirab selle sisu.

Rakumembraani nimetatakse plasmamembraan ja seda iseloomustab selektiivne läbilaskvus. See omadus võimaldab vajalikel toitainetel ja keemilistel elementidel tungida rakku ning liigsed tooted sealt lahkuda. Plasmamembraan koosneb kahest lipiidimolekulide kihist, millesse on kaasatud spetsiifilised valgud. Peamised membraani lipiidid on fosfolipiidid. Need sisaldavad fosforit, polaarpead ja kahte mittepolaarset pika ahelaga rasvhapete saba. Membraanlipiidide hulka kuuluvad kolesterool ja kolesterooli estrid. Vastavalt struktuuri vedeliku mosaiikmudelile sisaldavad membraanid valgu- ja lipiidimolekule, mis võivad seguneda kaksikkihiga. Iga loomaraku igat tüüpi membraani iseloomustab suhteliselt konstantne lipiidide koostis.

Membraanvalgud jagunevad nende struktuuri järgi kahte tüüpi: integraalsed ja perifeersed. Perifeerseid valke saab membraanist eemaldada ilma seda hävitamata. Membraanvalke on nelja tüüpi: transportvalgud, ensüümid, retseptorid ja struktuurvalgud. Mõnedel membraanivalkudel on ensümaatiline aktiivsus, teised seovad teatud aineid ja soodustavad nende ülekandumist rakku. Valgud pakuvad ainete liikumiseks läbi membraanide mitmeid teid: nad moodustavad suuri poore, mis koosnevad mitmest valgu alaühikust, mis võimaldavad veemolekulidel ja ioonidel rakkude vahel liikuda; moodustavad ioonikanaleid, mis on spetsialiseerunud teatud tüüpi ioonide liikumiseks läbi membraani teatud tingimustel. Struktuursed valgud on seotud sisemise lipiidikihiga ja moodustavad raku tsütoskeleti. Tsütoskelett kinnitub mehaaniline tugevus rakumembraan. Erinevates membraanides moodustavad valgud 20–80% massist. Membraanvalgud võivad külgtasandil vabalt liikuda.

Membraanis on ka süsivesikuid, mis võivad kovalentselt seostuda lipiidide või valkudega. Membraani süsivesikuid on kolme tüüpi: glükolipiidid (gangliosiidid), glükoproteiinid ja proteoglükaanid. Enamik membraanilipiide on vedelas olekus ja neil on teatav voolavus, s.t. võime liikuda ühest piirkonnast teise. peal väljaspool membraanidel on retseptorkohad, mis seovad erinevaid hormoone. Membraani teised spetsiifilised osad ei suuda ära tunda ega siduda mõningaid nendele rakkudele võõraid valke ja erinevaid bioloogiliselt aktiivseid ühendeid.

Raku siseruum on täidetud tsütoplasmaga, milles toimub enamik ensüümide poolt katalüüsitud raku ainevahetuse reaktsioone. Tsütoplasma koosneb kahest kihist: sisemisest, mida nimetatakse endoplasmaks, ja perifeersest, ektoplasmast, millel on kõrge viskoossus ja millel puuduvad graanulid. Tsütoplasma sisaldab kõiki raku või organelli komponente. Rakuorganellidest on olulisemad endoplasmaatiline retikulum, ribosoomid, mitokondrid, Golgi aparaat, lüsosoomid, mikrofilamendid ja mikrotuubulid, peroksisoomid.

Endoplasmaatiline retikulum on omavahel ühendatud kanalite ja õõnsuste süsteem, mis tungib läbi kogu tsütoplasma. See tagab ainete transpordi keskkonnast ja rakkude seest. Endoplasmaatiline retikulum toimib ka rakusiseste Ca 2+ ioonide depoona ja on rakus lipiidide sünteesi peamine koht.

Ribosoomid - mikroskoopilised sfäärilised osakesed läbimõõduga 10-25 nm. Ribosoomid paiknevad vabalt tsütoplasmas või kinnituvad endoplasmaatilise retikulumi ja tuumamembraani membraanide välispinnale. Nad suhtlevad info- ja transpordi-RNA-ga ning neis toimub valgusüntees. Nad sünteesivad valke, mis sisenevad tsisternidesse või Golgi aparaati ja vabanevad seejärel väljast. Tsütoplasmas vabad ribosoomid sünteesivad valku, mida rakk ise kasutab, ja endoplasmaatilise retikulumiga seotud ribosoomid toodavad valku, mis eritub rakust. Ribosoomides sünteesitakse erinevaid funktsionaalseid valke: kandevalgud, ensüümid, retseptorid, tsütoskeleti valgud.

golgi aparaat moodustub torukeste, tsisternide ja vesiikulite süsteemist. See on seotud endoplasmaatilise retikulumiga ja siia sattunud bioloogiliselt aktiivsed ained säilitatakse tihendatud kujul sekretoorsetes vesiikulites. Viimased eraldatakse pidevalt Golgi aparaadist, transporditakse rakumembraanile ja ühinevad sellega ning vesiikulites sisalduvad ained eemaldatakse rakust eksotsütoosi käigus.

Lüsosoomid - osakesed, mis on ümbritsetud membraaniga suurusega 0,25-0,8 mikronit. Need sisaldavad arvukalt ensüüme, mis osalevad valkude, polüsahhariidide, rasvade, nukleiinhapete, bakterite ja rakkude lagunemisel.

Peroksisoomid moodustuvad siledast endoplasmaatilisest retikulumist, meenutavad lüsosoome ja sisaldavad ensüüme, mis katalüüsivad vesinikperoksiidi lagunemist, mis lõhustub peroksidaaside ja katalaasi toimel.

Mitokondrid sisaldavad välis- ja sisemembraane ning on raku "energiajaam". Mitokondrid on ümmargused või piklikud topeltmembraaniga struktuurid. Sisemembraan moodustab mitokondritesse ulatuvad voldid - cristae. Nendes sünteesitakse ATP-d, oksüdeeritakse Krebsi tsükli substraadid ja viiakse läbi palju biokeemilisi reaktsioone. Mitokondrites moodustunud ATP molekulid hajuvad raku kõikidesse osadesse. Mitokondrid sisaldavad vähesel määral DNA-d, RNA-d, ribosoome ning nende osalusel toimub uuenemine ja uute mitokondrite süntees.

Mikrokiud on õhukesed valgufilamendid, mis koosnevad müosiinist ja aktiinist ning moodustavad raku kontraktiilse aparatuuri. Mikrokiud osalevad rakumembraani voltide või väljaulatuvate osade moodustamisel, samuti erinevate struktuuride liikumisel rakkude sees.

mikrotuubulid moodustavad tsütoskeleti aluse ja annavad selle tugevuse. Tsütoskelett annab rakkudele nende omadused välimus ja kuju, toimib rakusiseste organellide ja erinevate kehade kinnituskohana. AT närvirakud mikrotuubulite kimbud osalevad ainete transportimisel rakukehast aksonite otstesse. Nende osalusel viiakse läbi mitootilise spindli toimimine raku jagunemise ajal. Nad mängivad eukarüootide villides ja lipudes motoorsete elementide rolli.

Tuum on raku põhistruktuur, osaleb pärilike tunnuste edasikandumises ja valkude sünteesis. Tuum on ümbritsetud tuumamembraaniga, mis sisaldab palju tuumapoore, mille kaudu toimub tuuma ja tsütoplasma vahel erinevate ainete vahetus. Selle sees on tuum. Tuumakese oluline roll ribosomaalse RNA ja histooni valkude sünteesis on kindlaks tehtud. Ülejäänud tuum sisaldab kromatiini, mis koosneb DNA-st, RNA-st ja paljudest spetsiifilistest valkudest.

Rakumembraani funktsioonid

Rakumembraanidel on oluline roll intratsellulaarse ja rakkudevahelise metabolismi reguleerimisel. Nad on selektiivsed. Nende spetsiifiline struktuur võimaldab pakkuda tõkke-, transpordi- ja reguleerimisfunktsioone.

barjäärifunktsioon See väljendub vees lahustunud ühendite läbitungimise piiramises läbi membraani. Membraan ei lase läbi suuri valgumolekule ja orgaanilisi anioone.

Reguleeriv funktsioon membraan on rakusisese metabolismi reguleerimine vastusena keemilistele, bioloogilistele ja mehaanilistele mõjudele. Spetsiaalsed membraaniretseptorid tajuvad mitmesuguseid mõjusid, millele järgneb ensüümide aktiivsuse muutus.

transpordifunktsioon läbi bioloogiliste membraanide saab läbi viia passiivselt (difusioon, filtreerimine, osmoos) või aktiivse transpordi abil.

Difusioon - gaasi või lahustunud aine liikumine mööda kontsentratsiooni ja elektrokeemilist gradienti. Difusioonikiirus sõltub rakumembraani läbilaskvusest, samuti laenguta osakeste kontsentratsioonigradiendist, laetud osakeste elektrilisest ja kontsentratsioonigradiendist. lihtne difusioon toimub lipiidide kaksikkihi või kanalite kaudu. Laetud osakesed liiguvad mööda elektrokeemilist gradienti, laenguta osakesed aga järgivad keemilist gradienti. Näiteks hapnik, steroidhormoonid, uurea, alkohol jne tungivad läbi membraani lipiidkihi lihtsa difusiooni teel. Läbi kanalite liiguvad erinevad ioonid ja osakesed. Ioonkanalid moodustuvad valkudest ja need jagunevad väravatega ja kontrollimatuteks kanaliteks. Olenevalt selektiivsusest on olemas ioonselektiivsed köied, mis lasevad läbi ainult ühe iooni, ja kanaleid, millel selektiivsus puudub. Kanalitel on suu ja selektiivne filter ning juhitavatel kanalitel on väravamehhanism.

hõlbustatud difusioon - protsess, mille käigus transporditakse aineid läbi membraani spetsiaalsete membraanikandjavalkude abil. Nii satuvad rakku aminohapped ja monosuhkrud. See transpordiviis on väga kiire.

Osmoos - vee liikumine läbi membraani madalama osmootse rõhuga lahusest kõrgema osmootse rõhuga lahusesse.

Aktiivne transport - ainete ülekandmine kontsentratsioonigradienti vastu, kasutades transpordi-ATPAase (ioonpumpasid). See ülekanne toimub energia kulutamisel.

Suuremal määral on uuritud Na + /K + -, Ca 2+ - ja H + pumpasid. Pumbad asuvad rakumembraanidel.

Aktiivne transport on endotsütoos ja eksotsütoos. Nende mehhanismide abil transporditakse suuremaid aineid (valgud, polüsahhariidid, nukleiinhapped), mida ei saa kanalite kaudu transportida. Seda transporti esineb sagedamini soolestiku epiteelirakkudes, neerutuubulites ja veresoonte endoteelis.

Kell Endotsütoosi korral moodustavad rakumembraanid rakku invaginatsioonid, mis nöörimisel muutuvad vesiikuliteks. Eksotsütoosi käigus kanduvad vesiikulid koos sisuga rakumembraanile ja ühinevad sellega ning vesiikulite sisu vabaneb rakuvälisesse keskkonda.

Rakumembraani struktuur ja funktsioonid

Et mõista eksistentsi tagavaid protsesse elektrilised potentsiaalid elusrakkudes peate kõigepealt mõistma rakumembraani struktuuri ja selle omadusi.

Praegu pälvib suurimat tunnustust S. Singeri ja G. Nicholsoni 1972. aastal välja pakutud membraani vedelik-mosaiikmudel, mille aluseks on kahekordne fosfolipiidide kiht (kakskiht), molekuli hüdrofoobsed fragmendid. millest on sukeldatud membraani paksusesse ja polaarsed hüdrofiilsed rühmad on suunatud väljapoole, need. ümbritsevasse veekeskkonda (joonis 2).

Membraanvalgud paiknevad membraani pinnal või neid saab sisestada erinev sügavus hüdrofoobsesse tsooni. Mõned valgud tungivad läbi ja läbi membraani ning mõlemal pool rakumembraani leidub sama valgu erinevaid hüdrofiilseid rühmi. Plasmamembraanis leiduvad valgud mängivad väga olulist rolli: osalevad ioonikanalite moodustamises, mängivad rolli membraanpumbad ja erinevate ainete kandjad ning võivad täita ka retseptori funktsiooni.

Rakumembraani põhifunktsioonid: barjäär, transport, reguleeriv, katalüütiline.

Barjäärifunktsiooniks on piirata vees lahustuvate ühendite difusiooni läbi membraani, mis on vajalik rakkude kaitsmiseks võõrkehade toksiliste ainete eest ning erinevate ainete suhteliselt püsiva sisalduse säilitamiseks rakkude sees. Seega võib rakumembraan aeglustada erinevate ainete difusiooni 100 000-10 000 000 korda.

Riis. 2. Singer-Nicolsoni membraani vedelik-mosaiikmudeli kolmemõõtmeline skeem

Näidatud on lipiidide kaksikkihti põimitud globulaarsed integraalsed valgud. Mõned valgud on ioonkanalid, teised (glükoproteiinid) sisaldavad oligosahhariidide kõrvalahelaid, mis on seotud üksteise äratundmisega rakkude poolt ja rakkudevahelises koes. Kolesterooli molekulid külgnevad tihedalt fosfolipiidide peadega ja fikseerivad "sabade" külgnevad alad. Sisemised krundid Fosfolipiidmolekulide sabad ei ole oma liikumises piiratud ja vastutavad membraani voolavuse eest (Bretscher, 1985)

Membraanis on kanalid, mille kaudu ioonid tungivad. Kanalid on potentsiaalselt sõltuvad ja potentsiaalselt sõltumatud. Potentsiaaliga piiratud kanalid avatud, kui potentsiaalide erinevus muutub, ja potentsiaalist sõltumatu(hormoonreguleeritud) avanevad, kui retseptorid interakteeruvad ainetega. Kanaleid saab avada või sulgeda tänu väravatele. Membraanisse on sisse ehitatud kahte tüüpi väravad: aktiveerimine(kanali sügavuses) ja inaktiveerimine(kanali pinnal). Värav võib olla ühes kolmest olekust:

• avatud olek (mõlemat tüüpi väravad on avatud);
• suletud olek (aktiveerimisvärav suletud);
• inaktiveerimise olek (inaktiveerimisväravad on suletud).

Teine membraanidele iseloomulik omadus on võime selektiivselt transportida anorgaanilisi ioone, toitaineid ja erinevaid tooteid vahetada. On olemas passiivse ja aktiivse ainete ülekande (transpordi) süsteemid. Passiivne transport toimub ioonikanalite kaudu kandevalkude abiga või ilma ning selle liikumapanev jõud on ioonide elektrokeemiliste potentsiaalide erinevus rakusisese ja ekstratsellulaarse ruumi vahel. Ioonikanalite selektiivsuse määravad selle geomeetrilised parameetrid ning kanali seinu ja suud vooderdavate rühmade keemiline olemus.

Praegu on kõige paremini uuritud kanalid, millel on selektiivne läbilaskvus Na +, K +, Ca 2+ ioonide ja ka vee jaoks (nn akvaporiinid). Ioonikanalite läbimõõt on erinevate uuringute kohaselt 0,5-0,7 nm. Ribalaius kanalid võivad varieeruda, läbi ühe ioonkanali võib läbida 10 7 - 10 8 iooni sekundis.

Aktiivne transport toimub energiakuluga ja seda teostavad nn ioonpumbad. Ioonpumbad on membraani sisseehitatud molekulaarsed valgustruktuurid, mis viivad ioonid läbi kõrgema elektrokeemilise potentsiaali suunas.

Pumpade töö toimub ATP hüdrolüüsi energia tõttu. Na + / K + - ATPaas, Ca 2+ - ATPaas, H + - ATPaas, H + / K + - ATPaas, Mg 2+ - ATPaas, mis tagavad vastavalt Na +, K +, Ca 2+ ioonide liikumise , on hästi uuritud. , H+, Mg2+ isoleeritud või konjugeeritud (Na+ ja K+; H+ ja K+). Aktiivse transpordi molekulaarne mehhanism ei ole täielikult välja selgitatud.