Kuidas ained rakku sisenevad. Kas kreem tungib läbi naha

Küsimus 1. Millised on raku välismembraani funktsioonid?

Välimine rakumembraan koosneb kahekordsest lipiidikihist ja valgu molekulidest, millest osa paikneb pinnal ning osa tungib läbi ja läbi mõlema lipiidikihi.

Väline rakumembraan teeb kaitsefunktsioon, eraldades raku väliskeskkonnast, hoiab ära selle sisu kahjustamise.

Lisaks tagab välimine rakumembraan ainete transporti rakku ja sealt välja, võimaldab rakkudel omavahel suhelda.

Küsimus 2. Millistel viisidel erinevaid aineid kas saab lahtrisse siseneda?

Ained võivad tungida läbi raku välismembraani mitmel viisil.

Esiteks võivad valgumolekulidest moodustatud kõige õhemate kanalite kaudu rakku pääseda väikeste ainete, näiteks naatriumi-, kaaliumi- ja kaltsiumiioonide ioonid.

Teiseks võivad ained rakku siseneda fagotsütoosi või pinotsütoosi teel. Sel viisil tungivad toiduosakesed tavaliselt sisse.

Küsimus 3. Mille poolest erineb pinotsütoos fagotsütoosist?

Pinotsütoosi korral haarab välismembraani väljaulatuv osa vedelikupiisku ja fagotsütoosi korral tahkeid osakesi.

Küsimus 4. Miks taimerakkudel ei ole fagotsütoosi?

Fagotsütoosi käigus, kohas, kus toiduosake puudutab raku välismembraani, moodustub invaginatsioon ja osake siseneb rakku, ümbritsetuna membraaniga. Kell taimerakk läbi rakumembraan kiududest on tihe mitteplastiline kest, mis takistab fagotsütoosi teket.

Kuidas tasuta essee alla laadida? . Ja link sellele esseele; Üldine informatsioon rakkude kohta. rakumembraan juba teie järjehoidjates.

Täiendavad esseed sellel teemal

multimeedia esitlus

(!LANG:Popular Essays

Ilmselt voolavad osad ained rõhkude erinevuse toimel passiivselt läbi rakumembraani, teised pumbatakse üsna aktiivselt läbi membraani rakku, kolmandad aga tõmbuvad rakku membraani sissetungimise tõttu.

Enamik rakkudest elab keskkonnas, mis ei sobi selle vee, soolade ja orgaaniliste ainete äärmiselt range suhte säilitamiseks, ilma milleta pole elu võimalik. See eeldab välismaailma ja tsütoplasma vahel toimuva erinevate ainete vahetuse pidevat ja väga hoolikat reguleerimist. barjäär, mis eraldab raku sisemust keskkond, toimib rakumembraanina – kõige õhema kilena, paksusega vaid kümme miljonit millimeetrit.

See membraan on läbilaskev paljudele ainetele, mis voolavad mõlemas suunas (st rakust välja ja rakku sisse). Vaatamata tühisele paksusele on membraanil teatud struktuur; see membraani struktuur ja keemiline koostis, mille kohta meil veel väga ähmane ettekujutus on, määrab selle selektiivse ja väga ebaühtlase läbilaskvuse. Kui jõud, mis tagavad ainete läbipääsu läbi membraani, paiknevad rakku ümbritsevas keskkonnas, siis räägitakse "passiivsest ülekandest". Kui sellele kulutatud energia toodetakse rakus endas selle ainevahetuse käigus, siis räägitakse "aktiivsest ülekandest". Selline raku ja selle keskkonna vaheline interaktsioon ei taga mitte ainult seda, et kõigi selle koostist moodustavate ainete kontsentratsioon rakus hoitakse alati teatud piirides, millest väljaspool ei saa olla elu; mõnes lahtris, näiteks sisse närvirakud, on see interaktsioon ülimalt oluline nende rakkude funktsioonide täitmiseks organismis.

Paljud rakud omastavad neile vajalikke aineid ka omamoodi allaneelamise teel. Seda protsessi tuntakse fagotsütoosi või pinotsütoosi nime all (sõnad pärinevad kreekakeelsetest sõnadest, mis tähistavad vastavalt "süüa" ja "jooma" ning sõnast "rakk"). Selle absorptsioonimeetodiga moodustab rakumembraan taskud või invaginatsioonid, mis tõmbavad aineid väljastpoolt rakku; siis need eendid pitsitakse ära ja membraaniga ümbritsetud väliskeskkonna piisk mulli või vakuooli kujul hakkab tsütoplasmast läbi hõljuma.

Hoolimata kogu selle protsessi sarnasusest lihtsa "neelamisega", pole meil ikkagi õigust rääkida ainete sisenemisest rakku, kuna sellega kaasneb kohe küsimus, mida väljend "sees" tähendab. Oma nii-öelda makroskoopilisest inimlikust vaatenurgast kaldume kergemeelselt kinnitama, et niipea, kui tüki toitu alla neelasime, sattus see meie sisse. Selline väide pole aga päris õige. Interjöör seedetrakt topoloogilises mõttes on see välispind; toidu tõeline imendumine algab alles siis, kui see tungib läbi sooleseina rakkude. Seetõttu on pinotsütoosi või fagotsütoosi tagajärjel rakku sattunud aine endiselt “väljas”, kuna seda ümbritseb endiselt membraan, mis on selle kinni püüdnud. Selleks, et tõesti siseneda puuri ja muutuda ligipääsetavaks metaboolsed protsessid tsütoplasma komponent sarnased ained peab ühel või teisel viisil läbi membraani tungima.

Üks kogu rakumembraanile mõjuv jõud on tingitud kontsentratsioonigradiendist. See jõud tekib osakeste juhusliku liikumise tõttu, püüdes ruumis ühtlaselt jaotuda. Kui kahel lahusel on sama koostis, kuid erinev kontsentratsioon kokkupuutel, siis algab lahustunud aine difusioon kõrgema kontsentratsiooniga piirkonnast ja see difusioon jätkub, kuni kontsentratsioon muutub kõikjal ühesuguseks. Kontsentratsiooni ühtlustumine toimub isegi siis, kui kaks lahust on membraaniga eraldatud, eeldusel, et membraan on lahustunud ainele läbilaskev. Kui membraan on lahustit läbilaskev, kuid lahustunud ainet mitteläbilaskev, ilmub meie ette kontsentratsioonigradient tuntud osmoosinähtuse kujul: sel juhul läbib lahusti membraani, väljudes piirkonnast lahustunud aine madalam kontsentratsioon kõrgema kontsentratsiooniga piirkonda. Rakumembraani mõlemale poolele mõjuv kontsentratsioonigradient ja osmootsed jõud on väga olulised, kuna paljude ainete kontsentratsioonid rakus erinevad järsult nende kontsentratsioonidest väliskeskkonnas.

Passiivse ülekande korral reguleerib ainete tungimist läbi membraani membraani selektiivne läbilaskvus. Membraani läbilaskvus antud molekuli jaoks sõltub keemiline koostis ja selle molekuli omadused, samuti selle suurus; samal ajal on membraan võimeline mitte ainult blokeerima teatud ainete teed, vaid ka ise läbima erinevaid aineid erinevatel kiirustel.

Olenevalt keskkonna olemusest, millega nad on kohanenud, rakud erinevad tüübid on väga erineva läbilaskvusega. Nii näiteks erineb tavalise amööbi ja inimese erütrotsüütide vee läbilaskvus enam kui 100 korda. Läbilaskvuskonstantide tabelis (väljendatud vee kuupmikronite arvuna, mis läbib rakumembraani 1 ruutmikroni 1 minuti jooksul 1 atmosfääri osmootse rõhu erinevuse mõjul) on amööbiga võrreldes toodud väärtus 0,26. st selle läbilaskvus on väga ebaoluline. Sellise madala läbilaskvuse kohanemisväärtus on ilmne: organismid, mis elavad mage vesi, nägu suurim kontsentratsiooni erinevus välistingimustes ja sisekeskkond ja seega peavad nad piirama vee sissevoolu, et säästa energiat, mis kuluks selle vee tagasipumpamiseks. Punased verelibled ei vaja sellist turvaseadet, kuna neid ümbritseb tavaliselt vereplasma - keskkond, mis on nende sisekeskkonnaga suhtelises osmootses tasakaalus. Vette sattudes hakkavad need rakud kohe üsna kiiresti paisuma ja lõhkema, sest nende membraan ei ole piisavalt elastne, et sellele äkilisele veesurvele vastu pidada.

Kui lahustunud aine molekulid dissotsieeruvad nagu tavaliselt looduses ioonideks, mis kannavad teatud elektrilaengut, siis tulevad mängu uued jõud. On hästi teada, et paljude ja võib-olla isegi kõigi rakkude membraanidel on võime säilitada teadaolevat potentsiaalset erinevust nende välis- ja sisepinna vahel. Selle tulemusena tekib teatud potentsiaalne gradient, mis koos kontsentratsioonigradiendiga toimib rakumembraani kaudu passiivse ülekande liikumapanevaks jõuks.

Kolmas jõud, mis on seotud passiivse transpordiga läbi membraani, on lahustunud ainete transport koos lahustiga (lahusti tõmbamine). See tuleb mängu ainult siis, kui lahus saab tegelikult läbi membraani voolata; teisisõnu, kui membraan on poorne. Sel juhul kiireneb voolu suunas difundeeruvate lahustunud aine osakeste liikumine ja pidurdub osakeste difusioon vastassuunas. Seda sissetõmbeefekti tavaliselt ei esitata suur roll mõnel siiski erilistel puhkudel selle tähtsus on üsna suur.

Kõik kolm passiivse ülekandega seotud jõudu võivad toimida eraldi või koos. Kuid olenemata sellest, milline jõud liikumist põhjustab - kas kontsentratsioonigradient, potentsiaaligradient või tagasitõmbumise mõju - toimub liikumine alati "alla" suunas ja membraan toimib passiivse barjäärina. Samas on tsütoloogias teada palju olulisi näiteid, kui ükski neist kolmest jõust ei suuda seletada ainete kandumist läbi membraani. Nendel juhtudel toimub liikumine "üles" suunas ehk passiivset ülekannet tekitavate jõudude vastu ja seetõttu peab see toimuma rakus toimuvate ainevahetusprotsesside tulemusena vabaneva energia tõttu. Selles aktiivses transpordis ei ole membraan enam lihtsalt passiivne barjäär, vaid toimib omamoodi dünaamilise organina.

Kuni viimase ajani saadi kogu teave, mis meil rakumembraani struktuuri kohta oli, eranditult selle läbilaskvuse uurimise tulemusena ja oli seetõttu puhtalt kaudne. Näiteks on leitud, et paljud lipiidides (rasvades) lahustuvad ained läbivad kergesti rakumembraani. Sellega seoses tekkis oletus, et rakumembraanis on lipiidide kiht ja lipiidides lahustuvad ained läbivad membraani, lahustuvad selle ühelt poolt ja vabastavad teiselt poolt. Selgus aga, et vees lahustuvad molekulid läbivad ka rakumembraani. Pidin eeldama, et membraani struktuur meenutab mingil määral sõela, see tähendab, et membraan on varustatud pooride või mittelipiidsete aladega ja võib-olla mõlemaga korraga; lisaks eeldati erinevate ioonide läbipääsu iseärasuste selgitamiseks, et membraanis on sektsioonid, mis kannavad elektrilaengut. Lõpuks lisati sellesse hüpoteetilisesse membraanistruktuuri skeemi ka valgukomponent, kuna ilmnesid andmed, mis annavad tunnistust eelkõige membraani märgumisest, mis ei sobi kokku puhtalt rasvase koostisega.

Need tähelepanekud ja hüpoteesid on kokku võetud J. Danielli poolt 1940. aastal välja pakutud rakumembraani mudelis. Selle mudeli järgi koosneb membraan kahekordsest lipiidimolekulide kihist, mis on kaetud kahe valgukihiga. Lipiidimolekulid asuvad üksteisega paralleelselt, kuid membraani tasapinnaga risti, nende laenguta otsad on vastamisi ja laetud rühmad on suunatud membraani pinna poole. Nendes laetud otstes adsorbeeritakse valgukihid, mis koosnevad valguahelatest, mis moodustavad membraani välis- ja sisepinnale sasipuntra, andes seeläbi membraanile teatud elastsuse ja vastupidavuse. mehaanilised kahjustused ja madal pindpinevus. Lipiidimolekulide pikkus on ligikaudu 30 ongströmi ja monomolekulaarse valgukihi paksus on 10 ongströmi; seetõttu uskus Danielli, et rakumembraani kogupaksus on umbes 80 angströmi.

Tulemused, mis saadi rakendusega elektronmikroskoop, kinnitas Danielli loodud mudeli õigsust. Robertsoni elektronmikrograafidelt uuritud "elementaarmembraan" vastab kuju ja suuruse poolest Danielli ennustustele ning seda on täheldatud paljudes rakkudes. erinevat tüüpi. Seda saab eristada veel kahte tumedad triibud umbes 20 angströmi paksune, mis võib hästi vastata mudeli kahele valgukihile; need kaks riba on eraldatud 35 angströmi heledama südamikuga, mis vastab lipiidikihile. Membraani kogupaksus 75 angströmi on üsna lähedane mudeli pakutavale väärtusele.

Selle mudeli üldist sümmeetriat rikkumata tuleks seda täiendada, et võtta arvesse membraani sise- ja välispindade keemilise olemuse erinevusi. See võimaldaks selgitada keemiliste gradientide olemasolu membraani sise- ja välispinna vahel, mis ilmnes mõnes vaatluses. Lisaks teame, et paljud rakud on kaetud süsivesikuid sisaldava mukoproteiinimembraaniga, mille paksus on eri rakutüüpidel erinev. Sõltumata sellest, kas sellel kihil on mõju läbilaskvusele, võib eeldada, et see mängib oluline roll pinotsütoosi korral.

Lisaks nendele membraani struktuuri tunnustele, nii-öelda "ristlõikes", selgub läbilaskvust uurides, et selle struktuur on ebahomogeenne ka teises suunas. Näiteks on teada, et rakumembraanid lasevad läbi osakesi, mille suurus ei ületa teadaolevaid piire, säilitades samas järjest suuremaid osakesi ning see viitab pooride olemasolule nendes membraanides. Seni pole pooride olemasolu elektronmikroskoopiliste uuringutega kinnitatud. See pole üllatav, kuna eeldatakse, et need poorid on väga väikesed ja asuvad üksteisest väga kaugel, nii et nende kogupindala ei ületa ühte tuhandikku membraani kogupinnast. Kui me nimetame membraani sõelaks, siis tuleb lisada, et sellel sõelal on väga vähe auke.

Veelgi olulisem asjaolu on see, et selgitamaks suurt selektiivsust, mis võimaldab paljudel rakkudel üht ainet teisest eristada, on vaja eeldada membraani erinevate osade erinevat keemilist spetsiifilisust. Selgus näiteks, et osa ensüüme on lokaliseeritud raku pinnal. Ilmselt on nende ülesanne muuta membraanis lahustumatud ained lahustuvateks derivaatideks, mis suudavad seda läbida. Tuntud on palju juhtumeid, kui ühele ainele läbilaskev rakk ei lase teist ainet esimesele lähedale ja sellega molekuli suuruse ja elektriliste omaduste poolest sarnast.

Niisiis näeme, et õhuke rakumembraan on üsna keeruline aparaat, mis on loodud aktiivselt segama rakku sisenevate ja sealt vabanevate ainete liikumist. Selline seade on asendamatu aktiivse ülekande protsessi jaoks, mille abil see ülekanne peamiselt toimub. Selle "ülespoole" liikumise toimumiseks peab rakk toimima passiivse ülekande jõudude vastu. Vaatamata paljude teadlaste jõupingutustele pole aga siiani suudetud paljastada mehhanismi, mille abil raku ainevahetuse tulemusena vabanevat energiat kasutatakse erinevate ainete transportimiseks läbi rakumembraani. Võimalik, et selles energiaülekandes osalevad erinevad mehhanismid.

Kõige elavamat huvi äratab ioonide aktiivse transpordi probleem. Bioloogid teadsid juba 100 aastat tagasi potentsiaalsete erinevuste olemasolu membraani välis- ja sisepinna vahel; Umbes samast ajast on nad teadnud, et see potentsiaalide erinevus mõjutab ioonide transporti ja jaotumist. Kuid alles hiljuti hakkasid nad mõistma, et see potentsiaalide erinevus ise tekib ja säilib ioonide aktiivse transpordi tõttu.

Selle probleemi olulisusest annab tunnistust tõsiasi, et paljude rakkude tsütoplasma sisaldab palju rohkem kaaliumi kui naatriumi ja vahepeal on nad sunnitud elama keskkonnas, mida iseloomustab nende kahe iooni sisalduse vastandlik suhe. Näiteks sisaldab vereplasma 20 korda rohkem naatriumi kui kaaliumi, samas kui punased verelibled sisaldavad 20 korda rohkem kaaliumi kui naatrium. Erütrotsüütide membraanil on täpselt määratletud, kuigi madal passiivne läbilaskvus nii naatriumi- kui kaaliumiioonide jaoks. Kui see läbilaskvus saaks vabalt avalduda, voolaksid naatriumioonid rakku ja kaaliumiioonid hakkaksid sealt välja voolama. Seetõttu peab rakk olemasoleva ioonide suhte säilitamiseks pidevalt naatriumioone "välja pumbama" ja akumuleerima kaaliumiioone 50-kordse kontsentratsioonigradiendi vastu.

Enamik aktiivse transpordi selgitamiseks pakutud mudeleid põhinevad eeldusel, et eksisteerivad mingisugused kandjamolekulid. Eeldatakse, et need veel hüpoteetilised kandjad ühinevad membraani ühel pinnal paiknevate ioonidega, läbivad sellisel kujul membraani ja vabastavad taas ioone membraani teisel pinnal. Arvatakse, et selliste ühendite (kandjamolekulid, mis on enda külge ioone sidunud) liikumine toimub erinevalt ioonide endi liikumisest "langevas" suunas, st vastavalt keemilise kontsentratsiooni gradiendile.

Üks selline mudel, mille T. Shaw lõi 1954. aastal, võimaldab mitte ainult selgitada kaaliumi- ja naatriumioonide ülekandumist läbi membraani, vaid ka luua nende vahel mingi seose. Shaw mudeli järgi transporditakse kaaliumi- ja naatriumiioone (K + ja Na +) läbi membraani ioonidele spetsiifiliste rasvlahustuvate kandjate (X ja Y) abil. Saadud ühendid (KX ja NaY) on võimelised difundeeruma läbi membraani, samas kui membraan on vabade kandjate suhtes läbimatu. peal välispind naatriumi transportermembraanid muudetakse kaaliumi transporteriteks, kaotades protsessi käigus energiat. Membraani sisepinnal muutuvad kaaliumikandjad rakkude ainevahetuse protsessis tekkiva energia vastuvõtmisel taas naatriumikandjateks (selle energia tarnijateks on suure tõenäosusega energiarikkad ühendid, mille molekulis on on fosfaatsidemeid).

Paljusid selles mudelis tehtud eeldusi on raske katseliselt kinnitada ja seda ei tunnista sugugi kõik. Sellegipoolest pidasime vajalikuks seda mainida, kuna see mudel ise näitab aktiivse ülekande nähtuse kogu keerukust.

Ammu enne seda, kui bioloogid dešifreerisid väljakutseid pakkuv mäng füüsiline jõud, mis osalevad ainete ülekandmisel läbi rakumembraani, pidid nad juba rakke nii-öelda "toiduks" jälgima. AT XIX lõpus sajandil nägi Ilja Mechnikov esimest korda, kuidas valge vererakud(leukotsüüdid) neelasid baktereid ja andsid neile nime "fagotsüüdid". 1920. aastal kujutas A. Schaeffer, kuidas amööb oma saaki püüab – klassikaks saanud joonistus. Pinotsütoosi ebaselgemalt väljendunud protsessi avastas W. Lewis esmakordselt alles 1931. aastal. Uurides rakkude käitumist koekultuuris aeglustatud fotograafia abil, märkas ta raku perifeerias membraani väljakasvu, mis lainetasid nii jõuliselt, et aja jooksul. Ajaks nad sulgusid nagu kokkusurutud rusikas, haarates osa meediumist justkui mulli. Lewisele tundus see kõik nii sarnane joomise protsessiga, et ta mõtles sellele nähtusele sobiva nime - "pinotsütoos".

Lewise avastus ei pälvinud esialgu tähelepanu, välja arvatud 1934. aastal avaldatud S. Maeti ja W. Doyle’i töö, kes teatasid sarnasest nende poolt amööbis täheldatud nähtusest. Pinotsütoos jäi pelgalt kurioosumiks kuni selle sajandi keskpaigani, tänu elektronmikroskoopia uuringutele leiti, et selline allaneelamine on palju laiemalt levinud.

Amööbides ja koekultuuri rakkudes võib pinotsütoosi jälgida tavapärase mikroskoobi all. Tänu elektronmikroskoobi suurele lahutusvõimele on leitud, et ka paljud muud tüüpi rakud moodustavad mikroskoopilisi mulle. Füsioloogilisest vaatenurgast on üks huvitavamaid selliseid näiteid rakud harja epiteel neerud ja sooled: pintslipiiri põhjas moodustuvad vesiikulid, mis toovad rakku erinevaid aineid, millele see epiteel oma nime võlgneb. Pinotsütoosi ehk fagotsütoosi põhitunnus on kõigil rakkudel ühesugune: rakumembraani mingi osa eraldub rakupinnast ja moodustab perifeeriast eemalduva vakuooli ehk vesiikuli, mis rändab rakku.

Pinotsütoosi käigus moodustunud vesiikulite suurus on väga erinev. Amööbides ja koekultuurist võetud rakkudes on äsja eraldunud pinotsüütilise vakuooli keskmine läbimõõt 1-2 mikronit; vakuoolide suurused, mida meil õnnestub tuvastada elektronmikroskoobiga, varieeruvad vahemikus 0,1 kuni 0,01 mikronit. Üsna sageli sulanduvad sellised vakuoolid üksteisega ja nende suurused samal ajal loomulikult suurenevad. Kuna enamik rakud sisaldavad mitmeid teisi vakuoole ja graanuleid, pinotsüütilised vakuoolid kaovad peagi silmist, kui neid ei varustata mingisuguse "märgistusega". Fagotsütoosi käigus tekkinud vakuoolid on loomulikult palju suuremad ja mahutavad terve bakterirakud, algloomarakud ja fagotsüütide puhul hävitatud kudede fragmendid.

Lihtsate amööbiga tehtud katsete põhjal on näha, et püotsütoosi ei saa ühelgi koel igal ajal täheldada, kuna selle põhjuseks on teatud teatud ainete olemasolu keskkonnas. AT puhas vesi pinotsütoosi amööbidel ei esine: igal juhul ei saa seda mikroskoobi all tuvastada. Kui vette, milles amööbid on, lisatakse suhkrut või muid süsivesikuid, ei too see kaasa midagi. Kui lisatakse soolad, valgud või teatud aminohapped, algab pinotsütoos. S. Chapman-Andersen leidis, et amööbis võib iga selline esile kutsutud pinotsütoos kesta umbes 30 minutit, olenemata seda põhjustanud teguri iseloomust ning selle aja jooksul moodustub kuni 100 pinotsüütilist kanalit ja neelatakse alla vastav arv vakuoole. Seejärel pinotsütoos peatub ja võib jätkuda alles 3-4 tunni pärast. Chapman Anderseni sõnul on see tingitud asjaolust, et pärast 30-minutilist pinotsütoosi kasutatakse välismembraani kõiki invaginatsioonivõimelisi piirkondi.

Lisaks aitas Chapman-Andersen lahendada üht vana probleemi, nimelt näitas, et fagotsütoos ja pinotsütoos on füsioloogilisest vaatenurgast sama protsess. Tema katses anti amööbidele esmalt võimalus fagotsüteerida nii palju nende jaoks söödavaid ripsloomi, kui nad suudavad nendest mikroorganismidest kubisevast keskkonnast kinni püüda. Seejärel viidi need söötmesse, mis sisaldas pinotsütoosi esilekutsuvat faktorit. Selgus, et need amööbid on võimelised moodustama vaid üksikuid kanaleid (alla 10% tavapärasest arvust). Vastupidiselt, amööbid, mis olid oma pinotsütoosi potentsiaali ammendanud, ei fagotsüteerunud, kui need viidi üle söötmele, mis sisaldas organisme, mida nad tavaliselt toiduna kasutavad. Seega näib mõlemal juhul piiravaks teguriks membraani pind.

S. Bennett pakkus 1956. aastal välja, et pinotsütoosi põhjustab induktiivmolekulide või ioonide adsorptsioon rakumembraani pinnal. See oletus leidis täielikku kinnitust mitmete teadlaste töödes. Vaevalt võib kahelda, et amööbis toimub adsorptsioon spetsiaalsel membraanil, mis koosneb limast ja ümbritseb kogu amööbi. Kuna eeldatakse, et selline kest on olemas ka paljudes teistes rakkudes, oleks huvitav teada saada, kas see täidab kõigil juhtudel sarnast funktsiooni.

Mull, mis viib rakku indutseeriva aine, viib sellesse ka teatud koguse vedelat keskkonda. Chapman-Andersen ja autor viisid läbi "topeltmärgise" katse, et teha kindlaks, milline kahest ainest – induktiivpool või vedelik – kuulub peamist rolli. Amööbid asetasime söötmesse, mis sisaldas indutseerijana radioaktiivse isotoobiga märgistatud valku ja teise radioaktiivse märgisega suhkrut, mis võimaldas määrata imendunud vedeliku kogust. Lähtusime sellest, et kui peamiseks tarbitavaks aineks, aga ka imendumist esilekutsuvaks aineks on valk, siis valgu suhteline sisaldus vakuoolides peaks olema suurem kui söötmes. Ja nii selgus. Selle nähtuse ulatus ületas aga kaugelt meie ootused. Kokku 30 minuti jooksul imendunud valk vastas ligikaudu 25% amööbi kogumassist. See on väga muljetavaldav eine, mis näitab seda kõrgeim väärtus raku jaoks pinotsütoosi ajal on nende pinnal adsorbeerunud ained.

Kuid vakuoolis sisalduvat toitu tuleb siiski käsitleda väljaspool rakku, kuna see on suletud välismembraani osa. Peame välja selgitama, kas selline suhtlus väliskeskkonnaga võib anda toorainet raku ainevahetusaparaadile ja kui jah, siis kuidas. Lihtsaim viis ainete ülekandmiseks vakuoolist tsütoplasmasse oleks membraani lahustumine tsütoplasmaatiliste ensüümide toimel. Elektronmikroskoopia andmed aga seda oletust ei toeta: me pole kunagi suutnud jälgida vakuooli varre moodustava membraani kadumist.

Kuna membraan on ilmselgelt säilinud, on pinotsütoosi uurimise põhiülesanne selle läbilaskvuse uurimine. Pole kahtlust, et pinotsüütiline vesiikul laseb vett tsütoplasmasse; oleme selles veendunud vakuoolide märgatava kortsumisega. J. Marshall ja autor on näidanud, et amööbide kortsumisega kaasneb vakuooli sisu kontsentratsiooni järkjärguline tõus. Tsentrifuugimisega tehti kindlaks, et esimestel tundidel pärast pinotsütoosi suureneb vakuoolide tihedus kogu aeg võrreldes ümbritseva tsütoplasma tihedusega. Lõppkokkuvõttes muutuvad need vakuoolid tsütoplasmaatilisteks graanuliteks, mis sarnanevad tsentrifuugimise ajal mitokondrite suuruse ja käitumisega.

Samuti selgus, et vakuooli membraan ei läbi mitte ainult vett, vaid ka selliseid madala molekulmassiga aineid nagu glükoos. Chapman-Andersen ja autor leidsid radioaktiivset glükoosi kasutades, et pinotsütoosi protsessis imendunud glükoos lahkub kiiresti vakuoolidest ja jaotub ühtlaselt kogu tsütoplasmas. See glükoos siseneb normaalsed protsessid rakus toimuv ainevahetus, nagu oleks see rakku sisenenud tavapärasel viisil - raku pinnalt difusiooni tulemusena; selle ainevahetuse saadus – radioaktiivne süsinikdioksiid – ilmub peagi amööbi eritusproduktide hulka. Chapman-Andersen ja D. Prescott said mõnede aminohapete puhul samad tulemused. Seetõttu pole kahtlust, et pinotsütoosi abil saab rakku "toita" ainetega, millel on väikesed molekulid. Suurte molekulide "toitmisega" katseid pole veel tehtud.

Need tulemused viitavad sellele, et membraani läbilaskvus on mõnevõrra muutunud. Seda muutust pole elektronmikroskoobiga näha; membraan näib olevat sama nii enne kui ka pärast pinotsütoosi. Siiski on teateid, et vakuooli seina sisemust vooderdav limakest koorub ja jääb koos sellele adsorbeerunud materjaliga väikese tükina vakuooli keskele.

Samal ajal ilmneb teine, ilmselt väga oluline nähtus. Primaarsele vakuoolile tekivad väikesed sekundaarsed vakuoolid, mis murduvad sellest lahti ja rändavad tsütoplasmasse. Me ei saa veel hinnata selle protsessi rolli primaarse vakuooli sisu jaotamisel tsütoplasmas. Selge on ainult üks: olenemata nende mikrovakuoolide membraanides toimuvast läbilaskvusega seotud protsessidest, hõlbustab nende voolu oluliselt rakusisese membraanipinna pindala tohutu suurenemine. Võimalik, et selektiivse läbilaskvuse loomises osalevad ka sekundaarsed vakuoolid, võttes osa aineid primaarsest vakuoolist ja jättes teised sinna.

Peamine raskus, mis tekib, kui püütakse selgitada pinotsütoosi kui üht peamist füsioloogilised protsessid rakus esinev on see, et sellel puudub täielikult spetsiifilisus. Tõsi, teatud bakterite imendumise antikehade poolt sensibiliseeritud fagotsüütide aktiivsuses avaldub kõrge spetsiifilisus. A. Tyler usub, et viljastamise ajal toimub seemnerakkude pinotsüütiline allaneelamine munaraku poolt – protsess, mis algab munaraku ja sperma pinnal olevate spetsiifiliste ainete koosmõjust. Üldiselt aga toimub adsorbeerunud ainete ja vedelike mehaaniline püüdmine keskkonnast ilmselt ilma suurema valikuta. Võimalik, et selle tulemusena satuvad rakku sageli kasutud või isegi kahjulikud ained.

Tõenäoliselt on kuskil mingi suurema selektiivsusega mehhanism. Kõige lihtsam on eeldada, et valik, kas aktiivne või passiivne, toimub membraanidel, mis ümbritsevad rakus olevaid vakuoole ja vesiikuleid. Sel juhul ei tuleks pinotsütoosi käsitleda kui protsessi, mis välistab ülekandumise läbi membraani, vaid protsessina, mis seda ülekannet täiendab. Tema peamine ülesanne peaks seisnema ulatuslike sisepindade loomises, millel passiivse ja aktiivse ülekandega seotud jõudude tegevus võiks olla isegi efektiivsem kui tegelikul rakupinnal ning samal ajal väiksema lekke tõttu aine kadumise ohuga.

>> Üldteave rakkude kohta

Üldteave rakkude kohta.

1. Mille poolest erinevad looma- ja taimerakkude kestad?
2. Millega on seenerakk kaetud?

Rakud on oma väiksusest hoolimata väga keerulised. Need sisaldavad tarbimiseks mõeldud struktuure toitaineid ja energia, ebavajalike ainevahetusproduktide väljutamine, paljunemine. Kõik need elu aspektid rakud peaksid olema üksteisega tihedalt seotud.

Tunni sisu Tunni ülevaade ja tugiraam Tunni esitlus Kiirendusmeetodid ja interaktiivsed tehnoloogiad Suletud harjutused (ainult õpetajale) Hindamine Harjuta ülesanded ja harjutused, enesekontrolli töötoad, labor, juhtumid ülesannete keerukuse tase: tavaline, kõrge, olümpiaadi kodutöö Illustratsioonid illustratsioonid: videoklipid, heli, fotod, graafika, tabelid, koomiksid, multimeedia abstraktsed kiibid uudishimuliku hällihuumori jaoks, tähendamissõnad, naljad, ütlused, ristsõnad, tsitaadid Lisandmoodulid välise sõltumatu testimise (VNT) põhi- ja lisaõpikud temaatilised pühad, loosungid artiklid rahvuslikud tunnused terminite sõnastik muu Ainult õpetajatele

Proovige kujutleda meie nahka võrkpallivõrguna ja kosmeetikamolekule võrkpallina. Kas arvate, et kreem, nagu reklaamitud, suudab tungida läbi peenest võrgust ja tekitada lubatud imelise efekti? Milline kaasaegsed meetodid ja tehnoloogiad on võimelised toimetama imeliste komponentide kompleksi naha sügavamatesse kihtidesse, möödudes epidermise barjäärist? Kas tasub kulutada raha kallile luksuskosmeetikale või pole kõik lubadused muud kui petutrikk? Ja kui sügavale suudab tavaline kreem nahka tungida?

Et mõista, kas ilutooted ja nende koostisosad töötavad, peate meeles pidama põhitõdesid. Nimelt, kuidas nahk on paigutatud, millistest kihtidest see koosneb, millised on selle rakkude omadused.

Kuidas on meie nahk üles ehitatud?

Nahk on kõige rohkem suur orel Inimkeha. Koosneb kolmest kihist:

Epidermis (0,1-2,0 mm).

Dermis (0,5-5,0 mm).

Hüpodermis või nahaalune rasv(2,0-100 mm ja rohkem).

Naha esimene kiht on epidermis, mida me tavaliselt nimetame nahaks. See kiht on kosmeetikute jaoks kõige huvitavam. Siin toimivad kreemide komponendid. Edasi tungivad ainult ravimid, mida manustatakse süstide kujul.

Epidermis ja epidermise barjäär: toitainete barjäär või usaldusväärne liitlane?

Epidermis omakorda koosneb 5 kihist - basaal-, oga-, teraline, sarvjas. Sarvkiht on vooderdatud 15-20 rea sarvrakkudega - surnud sarvjas rakud, milles mitte rohkem kui 10% vett, tuuma ei ole ja kogu maht on täidetud tugeva keratiini valguga.

Korneotsüüdid on tugevad ustavad sõbrad, hoiavad proteiinsildade abil üksteisest kinni ja lipiidikiht hoiab neid rakke tugevamini koos kui tsement - tellised müüritises.

Korneotsüüdid moodustavad epidermise barjääri, mis sarnaselt kilpkonna kestaga kaitseb nahka välismõjude – nii kasulike kui ka kahjulike – eest. Siiski on lünk! Et pääseda sisse, epidermise ja pärisnaha elusrakkudesse, peavad kosmeetika ained liikuma mööda rasvakihti! Mis meenutame, koosneb rasvadest ja on läbilaskev ainult rasvadele ja nendes rasvades lahustuvatele ainetele.

Sarvkihi barjäär on vett ja vees lahustuvaid aineid mitteläbilaskev (täpsemalt veidi läbilaskev). Vesi ei saa väljastpoolt tungida, kuid see ei saa ka välja tulla. Nii hoiab meie nahk ära dehüdratsiooni.

See pole veel kõik!

Lisaks sellele, et ained peavad olema rasvas lahustuvad, peavad nende molekulid olema väikesed. Korneotsüüdi rakud asuvad vahemaa tagant, mõõdetuna millimeetri miljondikes. Nende vahele võib imbuda vaid pisike molekul.

Selgub, et hea, toimiv kosmeetikatoode on see, milles kasulikud komponendid a) rasvlahustuv; b) suudab ületada (kuid mitte hävitada!) epidermise barjääri

Tore oleks, kui rasvlahustuvad ained ja mikromolekulid oleksid pakitud tuubidesse ja purkidesse!

Kas on mõtet kulutada raha vananemisvastasele või väärtuslikku kollageeni sisaldavale niisutavale kreemile?

Alustuseks teeme selgeks, kus kollageeni ja elastiini toodetakse ning miks nahk neid vajab.

Epidermise alumises kihis – pärisnahaga piirnevas basaalkihis – sünnivad uued epidermise rakud. Nad tõusevad, järk-järgult vananevad, muutuvad karmimaks. Pinnale jõudes nõrgenevad nendevahelised sidemed, vanad rakud hakkavad kooruma. Nii meie nahk uueneb.

Kui rakkude jagunemine aeglustub või nad ei kooru õigel ajal (seda nimetatakse hüperkeratoosiks), siis nahk pleekib, kaotab oma ilu. Esimesel juhul aitavad retinoidid, A-vitamiini derivaadid (need kiirendavad regenereerimismehhanismi). Teises - koorivad preparaadid (koorimised).

Pöördume tagasi elastiini ja kollageeni juurde ning uurime, kuidas need kasulikud on

Meile räägitakse, et kollageen ja elastiin aitavad nahal püsida pingul ja nooruslikuna ilma kortsudeta. Mida mõeldakse?

Kollageen ja elastiin on dermise kaks peamist valku, mis koosnevad aminohapetest ja on keerdunud niitideks. Kollageenikiud on spiraalide (vedrude) kujul ja moodustavad raami, mis muudab naha tugevaks. Ja õhukesed elastiinikiud aitavad sellel venitada ja naasta uuesti algsesse olekusse.

Mida paremad on kollageeni- ja elastiinikiud, seda elastsem on nahk.

Kollageenikiud on vajalikud normaalseks taastumiseks, sest. aitab uutel rakkudel kiiremini tõusta naha aluskihtidest pindmistesse kihtidesse. Kollageeni teine funktsioon on niiskuse imamine ja säilitamine rakkudes. Üks kollageenimolekul on võimeline hoidma vett molekuli enda suurusest 30 korda suuremas mahus!

Kui kollageenvedrud on nõrgenenud ega suuda niiskust säilitada, tõmbub või venib nahk gravitatsiooni mõjul alla. Kärbsed, nasolaabiaalsed voldid, kortsud ja kuivus on välised ilmingud negatiivsed sisemised muutused.

Dermis sisaldab lisaks kollageeni- ja elastiinikiududele fibroblastirakke ja glükoosaminoglükaane. Mida nad teevad?

Meile kõigile tuttav glükosaminoglükaan - hüaluroonhape, mis täidab rakkudevahelised ruumid ja moodustab võrgustiku, milles niiskus säilib - saadakse geel. Kollageeni ja elastiini allikad näivad hõljuvat geelitaolise hüaluroonhappega täidetud basseinis.

Niisiis moodustavad kollageen- ja elastiinikiud tugeva elastse raami, hüaluroonhappe vesigeel vastutab naha täidluse eest.

Mida fibroblastid teevad?

Fibroblastid on pärisnaha peamised rakud ja neid leidub rakkudevaheline aine kollageeni ja elastiini kiudude vahel. Need rakud toodavad kollageeni, elastiini ja hüaluroonhape, hävitades ja sünteesides neid ikka ja jälle.

Mida vanem inimene, seda passiivsemalt käituvad fibroblastid – ja vastavalt sellele uuenevad aeglasemalt kollageeni- ja elastiinimolekulid. Täpsemalt aeglustub vaid uute molekulide süntees, kuid hävimisprotsessid jätkuvad samas tempos. Pärisnahasse ilmub kahjustatud kiudude ladu; nahk kaotab oma elastsuse ja muutub kuivemaks.

Fibroblastid on kollageeni ja elastiini tehas. Kui "vabrik" ei tööta hästi, hakkab nahk vananema.

Kas on võimalik sünteesi kiirendada või kollageeni- ja elastiinivalkude puudust korvata?

See on probleem, mida kosmeetikud on aastaid püüdnud lahendada! Nüüd kasutavad nad seda mitmel viisil:

Kõige kallim ja samal ajal kõige rohkem tõhus lahendus- süstimisprotseduurid. Salongis pakutakse teile mesoteraapiat - hüaluroonhappe ja kollageeniga kokteilide sisseviimist naha alla.
Häid tulemusi annab RF lifting (Thermolifting) – kuum meede, mis põhineb naha soojendamisel raadiosagedusliku kiirgusega (Radio Frequency) 2-4 mm sügavusele. Soojenemine stimuleerib fibroblastide tegevust, kollageeni karkass muutub tugevamaks, nahk silub ja nooreneb.
Meetod on lihtsam ja odavam – kollageeni, elastiini ja hüaluroonhappega kreemide kasutamine.

Kas siin on vastuolu?

Kuidas ja millised toimeained, mis võivad nahas regeneratiivseid protsesse esile kutsuda, tungivad sügavamatesse kihtidesse?

Nagu mäletate, on mis tahes kosmeetikatoodetel kollageeni, elastiini või "hüalurooniga" epidermaalne barjäär. Samuti pidage meeles, et rasvlahustuvad ained võivad barjäärist mööda minna ja väikestes kogustes - vees lahustuvad, kuid ainult väikseima molekuliga.

Alustame maitsvaga – kollageen ja elastiin

Kollageen ja elastiin on valgud, nad ei lahustu vees ega rasvas. Lisaks on nende molekulid nii suured, et nad ei suuda keratiinsoomuste vahele pigistada! Järeldus - kosmeetiline kollageen (ja ka elastiin) ei tungi absoluutselt kuhugi, jääb naha pinnale, moodustades hingava kile.

Edasijõudnud kosmeetikakasutajad on ilmselt kuulnud hüdrolüüsitud kollageenist ja hüdrolüüsitud elastiinist. See vorm on kergesti äratuntav kosmeetikatoote koostises oleva sõna hüdrolüüsi järgi. Kollageeni hüdrolüsaadi saamiseks kasutatakse ensüüme (ensüüme), elastiini hüdrolüsaadi puhul leeliseid. Pluss täiendavad tegurid – soojust ja survet.

Sellistes tingimustes laguneb tugev valk komponentideks - aminohapeteks ja peptiidideks, mis - ja see on tõsi! - imbub nahka. Kuid üksikute aminohapete puhul pole kõik nii sujuv, sest need:

ei ole täielik valk
ei oma algse aine omadusi;
ei suuda sundida fibroblaste oma kollageeni (või elastiini) sünteesima.

Seega, isegi nahka pigistades, ei käitu "mittemaised" valgud nagu oma, "natiivsed". See tähendab, et need on naha vananemise ja kortsude vastu võitlemisel lihtsalt kasutud. Milleks kollageenikreem täpselt kasulik on, on võime taastada katkist epidermise barjääri ja siluda pindmisi kortse.

Kõik muud lubadused on pettus, poolepalgaline turundustrikk.

Miks on hüaluroonhapet kreemides vaja?

Hüaluroonhape on vees lahustuv, seega on see sõbralik ülejäänud koostisosadega. kosmeetika. Neid on kahte tüüpi - kõrge ja madala molekulmassiga.

Kõrge molekulmassiga hüaluroonhape on koostiselt keerukas, tohutu molekuliga. Kosmeetikatoodetele lisatakse loomset päritolu hüaluroonhapet. Molekuli suurus võimaldab sellel niiskust ligi tõmmata suurel hulgal(super-niisutaja!), kuid ei lase sellel iseenesest nahka tungida.

Suure molekulmassiga happe manustamiseks kasutatakse süste. Need on samad täiteained, millega kosmetoloogid täidavad kortse.

Madala molekulmassiga hape – modifitseeritud. Selle molekulid on väikesed, nii et see ei asu epidermise pinnal, vaid langeb kaugemale ja töötab sügavuti.

"Hüalurooni" muutmiseks:

purustada selle molekulid hüdrolüüsi teel fraktsioonideks;
laborites sünteesitud.

Selle tootega on rikastatud kreeme, seerumeid, maske.

Teine toode on naatriumhüaluronaat. Selle saamiseks puhastatakse algaine molekulid, eemaldades rasvad, valgud ja mõned happed. Väljund on pisikese molekuliga aine.

Madala molekulmassiga hüaluroonhape võib iseseisvalt jõuda sinna, kus ta olema peab. Kõrge molekulmassiga tuleb manustada väliselt või süstida.

Kavalad tootjad püüavad mitte kasutada muinasjutuliselt kallist madalmolekulaarset "hüalurooni". Jah, ja need on suure molekulmassiga ahned, lisades mõnikord 0,01% - täpselt nii palju, et saaks ainet etiketil mainida.

Mitteinvasiivsed meetodid toimeainete naha sisseviimiseks

Niisiis, me läheneme finaalile ja oleme juba avastanud, et kreem töötab ainult naha pinnal, isegi sügavale epidermisesse tungimata. Nad jõuavad pärisnahasse toimeaineid kas mikromolekuliga või intradermaalsete (intradermaalsete) süstidena.

Alternatiiviks on mittesüstitav riistvara ja lasermeetodid, mis võimaldavad ilma nõelteta hakkama saada ja samal ajal hüaluroonhapet naha sügavamatesse kihtidesse “ajada”.

Näiteks võib tuua laserbiorevitalisatsiooni. Tehnoloogia põhineb nahale kantud suure molekulmassiga happe töötlemisel ja selle muutmisel tuhandetest ühikutest koosnevast polümeerist kuni 10 ühiku pikkusteks lühikesteks ahelateks. Sellisel kujul tungib “hävitatud” hape sügavale epidermisesse ja pärisnaha poole liikudes “õmmeldakse” ahelad laseriga kokku.

Laserbiorevitalisatsiooni eelised on mitteinvasiivsus, mugavus patsiendile, puudumine kõrvaltoimed ja rehabilitatsiooniperiood. Puuduseks on madal efektiivsus (mitte rohkem kui 10%). Seetõttu tuleb soovitud tulemuse saavutamiseks ühendada mõlemad meetodid – süstimine ja laserbiorevitalisatsioon.

Süstimismeetodid on kõige mõistlikumad. See on garantii, et aine läks aadressile (dermisesse) ja töötab.

Kõik rakud eraldatakse keskkonnast plasmamembraaniga. Rakumembraanid ei ole läbimatud barjäärid. Rakud on võimelised reguleerima membraane läbivate ainete hulka ja tüüpi ning sageli ka liikumissuunda.

Transport läbi membraanide on ülioluline, sest see pakub:

sobiv pH väärtus ja ioonide kontsentratsioon
toitainete kohaletoimetamine
mürgiste jäätmete kõrvaldamine
mitmesugused sekretsioonid kasulikud ained
närvi- ja lihastegevuseks vajalike ioonsete gradientide loomine.

Membraanidevahelise ainevahetuse reguleerimine sõltub membraanide ja neid läbivate ioonide või molekulide füüsikalistest ja keemilistest omadustest.
Vesi on peamine aine, mis rakkudesse siseneb ja väljub.

Vee liikumine nii elussüsteemides kui ka elutus looduses järgib mahuvoolu ja difusiooni seadusi.

Difusioon on tuttav nähtus. Kui toa ühte nurka piserdada paar tilka parfüümi, hakkab lõhn tasapisi kogu ruumi täitma, isegi kui õhk selles on paigal. Seda seetõttu, et aine liigub piirkonnast, kus on rohkem kõrge kontsentratsioon alale, kus on madalam. Teisisõnu, difusioon on aine levik nende ioonide või molekulide liikumise tagajärjel, mis kipuvad võrdsustama nende kontsentratsiooni süsteemis.

Difusiooni tunnused: iga molekul liigub teistest sõltumatult; need liigutused on kaootilised.
Difusioon on aeglane protsess. Kuid seda saab kiirendada plasmavoolu, metaboolse aktiivsuse tulemusena.
Tavaliselt sünteesitakse aineid raku ühes osas ja tarbitakse teises. See. luuakse kontsentratsioonigradient ja ained võivad mööda gradienti difundeeruda tekkekohast tarbimiskohta.
Orgaanilised molekulid on tavaliselt polaarsed. Seetõttu ei saa nad vabalt difundeeruda läbi rakumembraanide lipiidbarjääri. Süsinikdioksiid, hapnik ja muud lipiidides lahustuvad ained aga läbivad membraane vabalt. Vesi ja mõned väikesed ioonid läbivad mõlemas suunas.

Rakumembraan.

Rakku ümbritseb igast küljest tihedalt liibuv membraan, mis kohandub näilise kerge plastilisusega iga kuju muutusega. Seda membraani nimetatakse plasmamembraaniks ehk plasmalemmaks (kreeka keeles plasma – vorm; lemma – kest).

Rakumembraanide üldised omadused:

Erinevat tüüpi membraanid erinevad oma paksuse poolest, kuid enamasti on membraanide paksus 5 - 10 nm; näiteks plasmamembraani paksus on 7,5 nm.
Membraanid on lipoproteiinide struktuurid (lipiid + valk). Mõnedele lipiidide ja valgu molekulidele välispinnad seotud süsivesikute komponendid (glükosüülrühmad). Tavaliselt on süsivesikute osakaal membraanis 2 kuni 10%.
Lipiidid moodustavad kahekihilise kihi. Seda seetõttu, et nende molekulidel on polaarsed pead ja mittepolaarsed sabad.
Membraanvalgud täidavad erinevaid funktsioone Märksõnad: ainete transport, ensümaatiline aktiivsus, elektronide ülekanne, energia muundamine, retseptori aktiivsus.
Glükoproteiinide pindadel on glükosüülrühmad - hargnenud oligosahhariidahelad, mis meenutavad antenne. Need glükosüülrühmad on seotud äratundmismehhanismiga.
Membraani kaks külge võivad üksteisest erineda nii koostise kui ka omaduste poolest.

Rakumembraanide funktsioonid:

raku sisu piiramine keskkonnast
määrus metaboolsed protsessid raku-keskkonna piiril
rakkude kasvu ja diferentseerumist kontrollivate hormonaalsete ja väliste signaalide edastamine
osalemine rakkude jagunemise protsessis.

Endotsütoos ja eksotsütoos.

Endotsütoos ja eksotsütoos on kaks aktiivset protsessi, mille käigus transporditakse erinevaid materjale läbi membraani kas rakkudesse (entsütoos) või rakkudest välja (eksotsütoos).
Endotsütoosi käigus moodustuvad plasmamembraanil invaginatsioonid või väljakasvud, mis seejärel, nöörides, muutuvad vesiikuliteks või vakuoolideks. Endotsütoosi on kahte tüüpi:
1. Fagotsütoos – tahkete osakeste imendumine. Spetsialiseerunud rakke, mis viivad läbi fagotsütoosi, nimetatakse fagotsüütideks.

2. Pinotsütoos - vedela materjali (lahus, kolloidlahus, suspensioon) imendumine. Sageli moodustuvad väga väikesed vesiikulid (mikropinotsütoos).
Eksotsütoos on endotsütoosi pöördprotsess. Hormoonid, polüsahhariidid, valgud, rasvatilgad ja muud rakusaadused erituvad sel viisil. Need on suletud membraaniga seotud vesiikulitesse ja lähenevad plasmalemmale. Mõlemad membraanid sulanduvad ja vesiikuli sisu vabaneb rakku ümbritsevasse keskkonda.

Ainete membraanide kaudu rakku tungimise tüübid.
Molekulid läbivad membraane kolme erineva protsessi kaudu: lihtne difusioon, hõlbustatud difusioon ja aktiivne transport.

Lihtne difusioon on passiivse transpordi näide. Selle suuna määrab ainult aine kontsentratsioonide erinevus membraani mõlemal küljel (kontsentratsioonigradient). Lihtsa difusiooni teel tungivad rakku mittepolaarsed (hüdrofoobsed) lipiidides lahustuvad ained ja väikesed laenguta molekulid (näiteks vesi).
Enamik rakkudele vajalikke aineid transporditakse läbi membraani sinna sukeldatud transportvalkude (kandjavalkude) abil. Kõik transpordivalgud näivad moodustavat pideva valgu läbipääsu läbi membraani.
Kandja-abiga transpordil on kaks peamist vormi: hõlbustatud difusioon ja aktiivne transport.
Lihtsustunud difusioon on tingitud kontsentratsioonigradiendist ja molekulid liiguvad mööda seda gradienti. Kui aga molekul on laetud, mõjutab selle transporti nii kontsentratsioonigradient kui ka üldine elektriline gradient läbi membraani (membraani potentsiaal).
Aktiivne transport on lahustunud ainete liikumine kontsentratsiooni või elektrokeemilise gradiendi vastu, kasutades ATP energiat. Energiat on vaja, sest aine peab liikuma vastu oma loomulikku kalduvust hajuda vastupidises suunas.

Na-K pump.

Üks olulisemaid ja paremini uuritud aktiivseid transpordisüsteeme loomarakkudes on Na-K pump. Enamikul loomarakkudel säilivad erinevad naatriumi- ja kaaliumiioonide kontsentratsioonigradiendid plasmamembraani erinevatel külgedel: raku sees, madal kontsentratsioon naatriumioonid ja kõrge kaaliumiioonide kontsentratsioon. Na-K pumba tööks vajalikku energiat annavad hingamise käigus tekkivad ATP molekulid. Selle süsteemi tähtsusest kogu organismile annab tunnistust asjaolu, et puhkavas loomas kulub üle kolmandiku ATP-st selle pumba töö tagamiseks.

Na-K pumba töömudel.

AGA. Tsütoplasmas olev naatriumiioon ühineb transpordivalgu molekuliga.
B. Reaktsioon, mis hõlmab ATP-d, mille tulemusena kinnitub valgu külge fosfaatrühm (P) ja vabaneb ADP.
AT. Fosforüülimine kutsub esile muutuse valgu konformatsioonis, mille tulemuseks on naatriumiioonide vabanemine väljaspool rakku
G. Ekstratsellulaarses ruumis olev kaaliumiioon seondub transportvalguga (D), mis sellisel kujul on rohkem kohandatud ühinema kaaliumiioonidega kui naatriumiioonidega.
E. Valgust lõhustatakse fosfaatrühm, mille tulemusel taastub algvorm ja kaaliumiioon vabaneb tsütoplasmasse. Transpordivalk on nüüd valmis kandma rakust välja teise naatriumiooni.