Iga inimese ja looma rakk on ümbritsetud poolläbilaskva membraaniga. See kaitseb raku sisemust väljastpoolt tulevate kahjulike mõjude eest ning vastutab ainete vajaliku vahetamise eest nii väljastpoolt sissepoole kui ka seest väljapoole. Kolmanda funktsiooni korral võtab membraan rakkude vahelise suhtluse üle tingimusel, et rakk asub rakuühenduses.
Mis on rakumembraan?
. rakumembraan ümbritseb iga inimese ja looma rakku ning eraldab selle teistest rakkudest või rakuvälisest ruumist. See peab olema selektiivselt mõlemas suunas läbilaskev, et võimaldada vajalikke aineid rakku või viia lagunemisprodukte raku sisemusest välja. Kui rakk on rakuühenduses, peab membraan suutma moodustada külgneva raku membraaniga mingisuguse mehaanilise sideme, et tagada vajalik tugevus rakkude ühendusse. Lisaks peab membraan suutma suhelda kinnitatud naaberrakkudega. See peab suutma oma rakust naaberrakkudele võimalikult kiiresti edastada mingisuguse rakkudevahelise suhtluse kaudu või vastu võtta naaberrakkudelt sõnumi ja edastada see oma rakule. Et vältida raku autoimmuunse reaktsiooni kaudu organismi enda kaitsemehhanismide rünnakut, peab membraanil olema rakuvälise ruumi poole jäävad omadused, mis justkui identifitseerivad selle rakuga immuunsüsteemi endogeense rakuna.
Anatoomia ja struktuur
. rakumembraan koosneb kahekordsest kihist lipiidid ja jõuab paksuseks vaid 6–10 nanomeetrit. Kahe lipiidikihi lipofiilsed rühmad on vastamisi, moodustades veevedelike jaoks ületamatu hüdrofoobse barjääri. The lipiidid väliskihist on osaliselt glükoliseeritud ja sahhariidid võivad olla kleepunud lipiididega ja moodustunud glükolipiidid. Rakumembraanid on ristunud nn membraaniga valgud, mis täidavad mitmesuguseid ülesandeid. Glükoproteiinid on kinnitatud membraani väljapoole suunatud pinnale ja nende eesmärk on muu hulgas raku identifitseerimine immuunsüsteemi. Muu valgud (integraalsed valgud) tungivad läbi rakumembraan ning suhelda rakuvälise ja rakusisese ruumiga. Veel ühe olulise struktuuri moodustavad nn ioonkanalid, mis moodustuvad kanalite kaupa valgud ja võimaldada teatud ainevahetust. Spetsiaalselt vahetamiseks vesi rakumembraani kahe lipiidikihi vahelise hüdrofoobse barjääri ületamiseks on olemas nn veekanalid (akvaporiinid), mis toimivad ligikaudu analoogselt ioonkanalitega.
Funktsioon ja ülesanded
Rakumembraan piiritleb raku sisemuse välisküljelt või teistelt rakkudelt ning kaitseb tuuma, organelle, tsütoplasmat ja muid rakus asuvaid osi. Hoolimata poolläbilaskvusest suudab membraan raku sees oleva vedeliku eraldada raku välisest vesivedelikust - isegi erineva osmootse rõhu korral. Teine funktsioon ja ülesanne on ainete valikuline vahetamine raku sisemuse ja rakuvälise ruumi vahel. Rakumembraanil on sel eesmärgil saadaval kolm erinevat võimalust:
- Esimene võimalus on kasutada osmootset gradienti.
- Teine võimalus on kasutada iooni ja vesi rakumembraanis tekkinud kanalid. Erinevat tüüpi kanalite kaudu saab ioone transportida mööda elektrilist pinge gradienti.
- Kuid energiakulu all on ka nn transpordi valkude ioonide võimalus elektrilise pinge gradiendi suhtes või elektriliselt neutraalne molekulid läbima.
Mass transport ioonkanalite kaudu toimib mõlemas suunas. Vahetamiseks makromolekulidega, mida ei saa transportida ei osmoosi ega ioonkanalite kaudu, võib rakumembraan moodustada eendeid, mis võivad makromolekule ümbritseda ja seejärel transportida need läbi rakumembraani raku sisemusse. Lahtrite jaoks, mis pole otseselt ühendatud närveon oluline üksteisega suhtlemine. Selle eest vastutavad spetsiaalsed valgud, mis on ankurdatud rakumembraanis ja on ühendatud nii rakusisese kui ka rakuvälise ruumiga (transmembraansed valgud), nii et teavet saab vahetada mõlemas suunas. Teabevahetus laiemas tähenduses hõlmab ka asjaolu, et rakumembraan annab signaali immuunsüsteemi dokitud perifeersete valkude abil, et see on endogeenne rakk, mida ei tohi rünnata.
Haigused ja häired
Rakumembraani ainevahetuse ja signaali juhtimise kahe põhifunktsiooni korrapärane toimimine moodustas eelduse kõrgema elu tekkimiseks. Mõjud võivad olla vastavalt tõsised, kui on häiritud ainult üks rakumembraani põhifunktsioon. Autoimmuunhaigused, mille käivitab ekslik immuunsüsteem, võib olla põhjuslikult seotud mõjutatud koe rakumembraanide talitlushäirega. Dokumendiga membraanivalkude defekti korral võib immuunsüsteem rakke klassifitseerida mitte patsiendi enda, vaid võõrkudena ja algatada vastavad rünnakud. Autoimmuunhaiguse antifosfolipiidide sündroom (APS) viib punase rakumembraani muutuva koostiseni veri lahtrid (erütrotsüüdid), kuna immuunsüsteem viib fosfolipiididega seotud membraanivalkude hävitamiseni. See soodustab tugevalt hüübimist, mille tulemusel suureneb tromboos, insult, müokardiinfarkt ja kopsu emboolia. Rikutud rakkudevaheline side võib ka viima tõsiste tagajärgedeni. Näiteks kui transmembraansed valgud, edastage naabrile “surmakäsk” vähk rakud, mis põhjustavad nende spontaanse rakusurma (apoptoosi), ei ole vähirakk sidemehhanismi häirete tõttu omaks võetud, see tähendab, et kasvajarakud võivad takistamatult areneda. Amüloidi ladestumine Alzheimeri patsiente põhjustab kõige tõenäolisemalt see, et teatud membraanivalk lagundatakse beeta-sekretaasi ensüümi toimel ja muudetakse seega füsioloogiliselt ebaefektiivseks. See tähendab, et haigus on põhjustatud rakumembraani talitlushäiretest.
