Kui kingloom satub amööbi rakumembraanile, sopistub amööbi membraan sisse ja moodustunud põiekese sees transporditakse kingloom amööbi tsütoplasmasse. Seal viiakse põiekesse ensüümid, mis kinglooma lagundavad ja amööb saab söönuks.
Membraan eraldab rakud väliskeskkonnast
Kõikide organismide rakke ümbritseb membraan, mis eraldab raku sisemuse väliskeskkonnast. Veel kontrollib see ainete transporti rakku ja rakust välja, samuti toimuvad seal keemilised reaktsioonid. Selleks, et rakk püsiks eluvõimeline, peab rakumembraan aineid läbi laskma. Kuna raku elutegevuse käigus tekib muu hulgas ka aineid, mida rakk ei vaja, väljutatakse need läbi membraani. Seal asuvate valkude abil tunneb organism ära omad ja võõrad rakud. Evolutsiooniprotsessis said rakumembraanide arengu käigus tekkida üha keerukamad rakud.
Rakumembraan eraldab raku sisemuse väliskeskkonnast, kaitseb rakku välismõjude eest, ühendab rakke omavahel ja tagab ainete ja info liikumise raku ja väliskeskkonna vahel.
- Võimaldab rakus sees aineid transportida
- Võimaldab transportida aineid väliskeskkonnast rakku ja vastupidi
- Kaitseb rakku välismõjude eest
- Säilitab raku varuaineid
- On raku varuaineks
- Võimaldab info liikumist raku sise- ja väliskeskkonna vahel
- Võimaldab eemaldada rakust jääkaineid
Rakumembraani ehitus
Rakumembraan on kahekihiline ja koosneb peamiselt fosfolipiididest. Fosfolipiidid on fosfaatrühma sisaldavad lipiidid. Fosfolipiidide omadused on ideaalsed, et moodustada vesilahuses membraane. Ka raku sisemus ja rakuvaheaine on peamiselt vesilahus. Fosfolipiidi molekuli üks ots on seostuv vee molekulidega ehk hüdrofiilne, teine ots on vett tõrjuv ehk hüdrofoobne. Fosfolipiidid paigutuvad vesilahuses nii, et vett tõrjuvad otsad on membraani sees üksteise vastas, veega seostuvad otsad jäävad väljapoole.
Lipiidide molekulide vahel ei ole tugevaid keemilisi sidemeid, sellepärast võivad need üksteise suhtes üsna vabalt liikuda, mistõttu rakumembraani kuju võib muutuda, ilma et membraan kahjustuks. Mõnedel loomarakkudel võimaldavad membraanid ka liikumist.
Fosfolipiidi molekulide vahel paiknevad korrapäratult erinevaid ülesandeid täitvad valgud. Membraanivalgud asuvad membraani sise- või välispinnal, kuid võivad ulatuda ka läbi membraani. Nad võivad membraanis väga kiiresti ühest kohast teise liikuda. Membraanivalgud tegutsevad nii ensüümidena, ainete transportijatena kui ka info vastuvõtjate ehk retseptoritena.
Loomaraku membraani koostisse kuulub ka kolesterool. Kolesterooli ülesanne seal on molekule omavahel siduda ning reguleerida membraani voolavust erinevate temperatuuride tingimustes. Membraani välispinnal on süsivesikud, millel on mitmeid olulisi ülesandeid.
Ainete liikumine läbi rakumembraani
Läbi membraani liiguvad ained nii rakku kui ka rakust välja. Osa aineid liigub vabalt läbi rakumembraani, teised vajavad erilisi transpordiviise ja lisaenergiat. Ainete transport läbi membraani sõltub nende keemilisest koostisest, elektrilaengust ja molekulide suurusest. Ainete passiivne transport läbi rakumembraani ei vaja täiendavat energiat, ainete aktiivne transport vajab aga lisaenergiat.
- Aktiivne transport
- Passiivne transport
- vajab lisaenergiat
- ei vaja lisaenergiat
Ainete passiivne transport läbi rakumembraani – gaasid ja tahked ained
Gaasid läbivad rakumembraani difusiooni teel
Difusioon on aineosakeste liikumine läbi membraani suurema kontsentratsiooniga keskkonnast väiksema kontsentratsiooniga keskkonda. Difusioon toimub seni, kuni aineosakesi on mõlemal pool membraani ühepalju, st kontsentratsioon on võrdne.
Hapnik ja süsinikdioksiid difundeeruvad läbi taimede õhulõhede ja loomade kopsualveoolide organismi. Inimese kopsualveoolides on hapnikku rohkem kui neid ümbritsevates kapillaarides, seega liigub hapnik kopsualveoolidest kapillaaridesse difusiooni teel.
Tahked ained läbivad rakumembraani membraanivalkude abil
Selleks, et transportida suuremaid molekule rakku ja rakust välja, peavad sekkuma rakumembraani koostisse kuuluvad valgud. Transporditav aine seostub valguga, mis juhib ta läbi rakumembraani justkui läbi kanali.
Glükoos, aminohapped ja paljud ravimid on näited ainetest, mis on liiga suured otse läbi rakumembraani liikumiseks ning peavad seetõttu kasutama transportvalkude abi.
- Suuremate ainete transport läbi rakumembraani toimub difusiooni kaudu.
- Suuremate ainete transport läbi rakumembraani toimub transportvalkudega.
- Suuremate ainete passiivseks transpordiks on vaja lisaenergiat.
- Suuremate ainete passiivseks transpordiks ei ole vaja lisaenergiat.
- Suuremate ainete passiivseks transpordiks on vaja lisaraha.
Ainete passiivne transport läbi rakumembraani – vedelikud
Vedelikud läbivad rakumembraani osmoosi teel
Osmoos on vee molekulide liikumine läbi poolläbilaskva membraani väiksema kontsentratsiooniga lahusest suurema kontsentratsiooniga lahusesse.
Vesi on organismidele mitmel põhjusel oluline, rakkudes on vesi sisekeskkonnaks ja lahustiks. Vesi liigub osmoosi teel rakku ja tekitab seal siserõhu. Kui teatud osmootne siserõhk on saavutatud, vee liikumine rakku peatub.
Taime juurekarvade rakkudes on lahuse kontsentratsioon suurem kui ümbritsevas pinnases. Seetõttu liigub vesi pinnasest juurekarvade rakkudesse. Koos veega liiguvad taime ka toitained. Kui pinnases on lahuse kontsentratsioon suurem kui rakkude sees, liigub vesi rakkudest pinnasesse, taimeraku sisekeskkond tõmbub kokku ning taim närtsib.
Taime närtsimist ei põhjusta ainult veepuudus. Kui näiteks taime üleliia väetada, läheb lahuse kontsentratsioon väljaspool rakku suuremaks kui raku sees ja vesi liigub taimerakust välja.
Lisa. Füsioloogiline lahus inimeste ravis
... liiga lahja, siis vererakud .
... liiga kange, siis vererakud .
... täpselt õige kontsentratsiooniga, siis vererakud .
Ainete aktiivne transport läbi rakumembraani
Ainete aktiivne transport vajab lisaenergiat ja transportvalke ning toimub väiksema kontsentratsiooniga keskkonnast suurema kontsentratsiooniga keskkonda. Valgud viivad läbi membraani ainult teatud kindlaid ühendeid.
Kuna rakumembraanil on laeng ja samamärgilised laengud tõukuvad, siis ei suuda väikesed laetud ioonid membraani ise läbida. Nende transport toimub valkude moodustatud ioonkanalite kaudu.
Aktiivse transpordi abil võivad taimerakud omastada ka selliseid aineid, mille kontsentratsioon on rakus suurem kui pinnases. Samuti vajatakse täiendavat energiat, et eemaldada kahjulikke aineid organismist keskkonda, kus nende ainete kontsentratsioon on niigi suur. Näiteks soolases vees elavad kalad transpordivad oma organismist välja naatriumiioone.
- Aktiivselt transporditakse näiteks vett.
- Aktiivne transport toimub osmoosi teel.
- Aktiivne transport saab toimuda ainult spetsiaalsete transportvalkude kaudu.
- Aktiivne transport vajab lisaenergiat.
- Aktiivne transport toimub difusiooni teel.
- Aktiivselt transporditakse näiteks hapnikku.
- Aktiivne transport võib toimuda vastu kontsentratsioonigradienti.
- Aktiivne transport ei vaja lisaenergiat.
- Aktiivse transpordi puhul kasutatakse erinevate ainete transpordiks neile spetsiifilisi transportvalke.
- Aktiivne transport võib toimuda väiksema kontsentratsiooniga poolelt suurema kontsentratsiooniga poolele.
- Aktiivselt transporditakse näiteks naatriumi- ja kloriidiioone.
Fagotsütoos ja pinotsütoos
Rakku ja rakust välja võivad liikuda ka suuremad tahked ja vedelad aineosakesed ning isegi teised organismid, näiteks vetikad ja bakterid. Kui aineosake jõuab rakumembraanini, sopistub membraan sisse ja ümbritseb osakese, tekib põieke, mille sees liigub osake tsütoplasmasse, kus see ensüümide toimel lagundatakse. Fagotsütoos on tahkete ainete omastamine rakumembraani sissesopistumise teel. Pinotsütoos on vedelike omastamine rakumembraani sissesopistumise teel.
- Nii fagotsütoos kui ka pinotsütoos on olulised gaasiliste ainete transpordi puhul.
- Nii fagotsütoos kui ka pinotsütoos on olulised suurte tahkete ja vedelate ainete transpordi puhul.
- Fagotsütoosiks nimetatakse gaasiliste ainete transporti.
- Fagotsütoosiks nimetatakse suurte tahkete ainete transporti.
- Fagotsütoosiks nimetatakse vedelate ainete transporti.
- Fago- ja pinotsütoosi käigus sopistub rakumembraan transporditava aine ümber.
- Fago- ja pinotsütoosi käigus jõuavad ained rakku läbi spetsiaalsete transportvalkude.
- Pinotsütoosi meetodit kasutab näiteks immuunsüsteem bakterite hävitamiseks.
- Fagotsütoosi meetodit kasutab näiteks immuunsüsteem bakterite hävitamiseks.
Lisa. Võitlus sissetungijate ja kaitsjate vahel
Loomade fagotsüteerivad immuunrakud avastas vene teadlane Ilja Metšnikov juba 1882. aastal. Ta uuris meritähtede vastsetes vabalt ringi liikuvaid rakke ning avastas, et need mängivad olulist rolli loomakeste immuunkaitses. Kui ta torkas meritähtedesse pisikesi puuokkaid, ümbritsesid rakud võõrkehad juba mõne tunni jooksul ja asusid neid hävitama.
Immuunrakud liiguvad mööda veresooni, et jõuda kõikjale, kus võib kohata sissetungijat-nakatajat. Kausjad rakud pildil on inimese punased verelibled, mis kannavad hapnikku, suured ümarad rakud on aga vere valgelibled, mis võitlevad haigustekitajate vastu.
Inimese veres leidub erinevaid immuunrakke. Õgirakud on valged verelibled, kes hävitavad sissetungijaid, ümbritsedes nad oma membraaniga ning lagundades seejärel enda sees.
Kuid ka sissetungijatel on olemas relvad enda kaitsmiseks. Bakterirakud võitlevad fagotsüteerivate immuunsüsteemi rakkude vastu, kasvatades endale pikkade jätketega kapsli. Sellise kapsliga ümbritsetud bakterirakku on raskem „alla neelata”
Mõisted
- fosfolipiidid – fosfaatrühma sisaldavad lipiidid, mis moodustavad bioloogilisi membraane
- passiivne transport – aineosakeste liikumine läbi rakumembraani, mis ei vaja lisaenergiat
- difusioon – aineosakeste liikumine suurema kontsentratsiooniga piirkonnast väiksema kontsentratsiooniga piirkonda
- osmoos – lahusti, nt vee liikumine läbi poolläbilaskva membraani väiksema kontsentratsiooniga lahusest suurema kontsentratsiooniga lahusesse
- aktiivne transport – aineosakeste liikumine läbi rakumembraani, mis vajab lisaenergiat
- füsioloogiline lahus – lahus, milles lahustunud ainete kontsentratsioon on võrdne rakkudesisese lahuse kontsentratsiooniga
- fagotsütoos – tahkete ainete omastamine rakumembraani sissesopistumise teel
- pinotsütoos – vedelike omastamine rakumembraani sissesopistumise teel
- Service provided by Star Cloud LLC