Rakumembraan

Rakumembraani skeem

Rakumembraan ehk tsütoplasma membraan ehk plasmamembraan ehk välismembraan (ladina keeles membrana cellularis, pellicula, peanalis) on bioloogiline membraan, mis eraldab rakku teda ümbritsevast keskkonnast ning reguleerib molekulide liikumist rakku ja sellest välja. Taimeraku välismembraani nimetatakse sageli plasmalemmiks või plasmalemmaks. Rakumembraan koosneb lipiidsest kaksikkihist (peamiselt fosfo- ja glükolipiidid ning steroolid) ja valkudest ning selle peamine ülesanne on raku sisekeskkonna kaitsmine väliste mõjude eest. Sarnased membraanid (sisemembraanid) ümbritsevad ka raku sees olevaid organelle.

Rakumembraani läbimõõt on 6–10 nm ning seetõttu pole see valgusmikroskoobis nähtav.

Rakumembraan on aineid selektiivselt läbi laskev. See tähendab, et teatud tüüpi molekulid (eelkõige väikesed molekulid nagu hapnik ja süsihappegaas) läbivad rakumembraani vabalt difundeerides (st iseenesest), kuid teised (nt aminohapped, glükoos) vajavad selleks rakumembraani läbivate valgukanalite või transportvalkude olemasolu. Makromolekulide transport rakku toimub aga rakumembraani sissesopistumise (endotsütoos) teel.

Rakumembraani valgud võivad paikneda membraani välisküljel, siseküljel või integraalselt (st läbivad membraani). Rakumembraani välispinnal olevatele valkudele ja lipiididele kinnituvad sageli lühikese ahelaga ja (enamasti) hargneva struktuuriga süsivesikud. Süsivesikutega seondunud valke ja lipiide nimetatakse glükoproteiinideks ja glükolipiidideks ning need moodustavad raku glükokalüksi, mis toestab ilma rakuseinata rakke. Rakumembraani välispinnal olevatel molekulidel on sageli retseptori funktsioon.

Enamikul rakkudel on membraanipotentsiaal, see tähendab, et raku välis- ja sisekeskkonna elektripotentsiaalid on erinevad. Ainete ja elektrilaengute erineva jaotuse tõttu tekib elektrokeemiline gradient.

Loomarakkude välismembraanidel esinevad mikrohatud ehk mikronarmakesed – kulenditaolised väljasopistused, mis suurendavad membraani pinda.

Funktsioonid

Rakumembraanil on palju funktsioone. Raku välismembraan kaitseb raku sisekeskkonda väliste mõjude eest, reguleerib ainete transporti ja kommunikatsiooni teiste rakkudega. Lisaks osaleb rakumembraan raku toestamises, kuna sellele kinnitub raku tsütoskelett.

Isolatsioon

Üks rakumembraani tähtsamaid funktsioone on isolatsioon ehk raku sisekeskkonna eraldamine väliskeskkonnast.

Taimedel, seentel ja bakteritel on peale rakumembraani ka rakusein, mille peamine funktsioon on raku toestamine, aga ka ainete valikuline läbilaskmine.

Valikuline (selektiivne) läbilaskmine

 Pikemalt artiklis Fosfolipiidid

 Pikemalt artiklis Valgud

seeläbi

Rakumembraan koosneb fosfolipiididest ja selles paiknevatest valkudest. Mõned ained (näiteks vesi, dihapnik ja väikesed hüdrofoobsed molekulidd) liiguvad sisenevad rakku passiivse difusiooni teel. Osad ained (nt aminohapped) vajavad rakumembraani läbivaid valgukanaleid või transportvalke. Makromolekulid (nt valgud ja süsivesikud) sisenevad rakku aga membraani sissesopistumise ehk endotsütoosi teel.

Ainete transport

 Pikemalt artiklis Ainete transport

Rakule on vajalik ainevahetus raku sise- ja väliskeskkonna vahel. Rakumembraan reguleerib ainete transporti rakku ja sellest välja. Mitmesuguste protsesside jääkproduktid tuleb rakust eemaldada, kui nad on ebavajalikud või koguni rakule kahjulikud. Ainete transport rakku võib olla kas passiivne (see ei vaja energiat) või aktiivne (selleks tuleb kasutada energiavarusid). Ained liiguvad mitme protsessi abil:

• difusioon – molekulide iseeneslik liikumine mööda kontsentratsioonigradienti (passiivne transport; läbi rakumembraani liiguvad nõnda ainult väikesed molekulid);
• osmoos (difusiooni variant) – veemolekulide liikumine läbi poolläbilaskva membraani;
• valkkandjate ja -kanalite abil (aktiivne ja passiivne transport);
• endotsütoos – aktiivse transpordi viis, mille käigus rakumembraan sopistub sissepoole, moodustades tsütoplasmas keraja vesiikuli ehk endosoomi;
• eksotsütoos – aktiivse transpordi viis, mille käigus molekulid (nt neurotransmitterid, valgud) transporditakse rakust välja vesiikulites, mis ühinevad raku välismembraaniga ning väljutavad seeläbi oma sisu rakust.

Kaitse

 Pikemalt artiklis Glükolipiidid

Rakud peavad end kaitsma väliskeskkonna järskude muutuste eest. Sageli muutuv pH ning soolade ja ioonide tasakaal ohustab rakus toimuvaid reaktsioone. Membraan hoiab glükolipiidide ja glükomembraanide abil selle kahjuliku mõju ära. Nende ainete "sabakesed", mis koosnevad mitmesugustest suhkrutest, on eriti tähtsad raku kaitsmiseks pH järskude kõikumiste eest.

Raku kuju ja rakkude kinnitumine

Rakumembraan on elastne ning ise rakku ei toesta. Samas kinnitub membraanile rakku toestav tsütoskelett, mis annab rakule vajaliku kuju ja kaitseb seda deformeerumise eest. Raku toestamine on oluline kudede moodustumiseks ja nende kooskõlaliseks funktsioneerimiseks. Paljudel rakutüüpidel on eriline kuju, täitmaks spetsiifilisi funktsioone. Näiteks neuronitel on väljaulatuvad jätked signaalide edastamiseks pika vahemaa taha.

Epiteelirakkude membraanid on rakkude tiheda seondusega kokku haagitud

Vaata ka

• biomembraan
• divisoom
• mosaiikmudel
• rakukest
• signaaliülekanne
• sisemembraan

Välislingid

• Sissekanne saidil cellbio.ebc.ee
• Loengud membraanidest (PDF)
• Rakumembraan ja glükokaliks (saksa keeles)
• Kirjeldus koos fotodega (saksa keeles)