Rakk on kõigi organismide elementaarüksus. Aktiivsusaste, keskkonnatingimustega kohanemisvõime sõltub selle olekust. Raku eluprotsessid alluvad teatud mustritele. Igaühe nende aktiivsus sõltub elutsükli faasist. Kokku on neid kaks: interfaas ja jaotus (faas M). Esimene võtab aega raku moodustumise ja selle surma või jagunemise vahel. Interfaasi perioodil toimuvad aktiivselt peaaegu kõik raku elutegevuse peamised protsessid: toitumine, hingamine, kasv, ärrituvus, liikumine. Rakkude paljundamine toimub ainult M-faasis.
Faasiperioodid
Rakkude kasvuaeg jagunemiste vahel on jagatud mitmeks etapiks:
- eelsünteetiline ehk faas G-1, - esialgne periood: messenger-RNA, valkude ja mõne muu rakulise elemendi süntees;
- sünteetiline ehk faas S: DNA kahekordistamine;
- postsünteetiline ehk G-2 faas: ettevalmistus mitoosiks.
Lisaks lõpetavad mõned rakud pärast diferentseerumist jagunemise. Nendesinterfaasis ei ole G-1 perioodi. Nad on nn puhkefaasis (G-0).
Ainevahetus
Nagu juba mainitud, kulgevad elusraku elutähtsad protsessid enamasti faasidevahelisel perioodil. Peamine on ainevahetus. Tänu sellele ei toimu mitte ainult mitmesugused sisemised reaktsioonid, vaid ka rakkudevahelised protsessid, mis ühendavad üksikuid struktuure kogu organismiks.
Ainevahetusel on teatud muster. Raku elutähtsad protsessid sõltuvad suuresti selle järgimisest, häirete puudumisest selles. Ained peavad enne rakusisese keskkonna mõjutamist tungima läbi membraani. Seejärel läbivad nad toitumise või hingamise käigus teatud töötlemise. Järgmises etapis kasutatakse saadud töötlemisprodukte uute elementide sünteesimiseks või olemasolevate struktuuride ümberkujundamiseks. Pärast kõiki transformatsioone allesjäänud ainevahetusproduktid, mis on rakule kahjulikud või talle lihts alt mittevajalikud, viiakse väliskeskkonda.
Assimilatsioon ja dissimilatsioon
Ensüümid osalevad ühe aine teiseks muutumise järjestikuste muutuste reguleerimises. Need aitavad kaasa teatud protsesside kiiremale kulgemisele, st toimivad katalüsaatoritena. Iga selline "kiirendi" mõjutab ainult konkreetset teisendust, suunates protsessi ühes suunas. Äsja moodustunud ained puutuvad kokku teiste ensüümidega, mis aitavad kaasa nende edasisele muundumisele.
Samal ajal kõikerakkude elutegevuse protsessid on ühel või teisel viisil seotud kahe vastandliku tendentsiga: assimilatsioon ja dissimilatsioon. Ainevahetuse jaoks on aluseks nende koostoime, tasakaal või mingi vastandus. Mitmesugused väljastpoolt tulevad ained muudetakse ensüümide toimel rakule harjumuspärasteks ja vajalikeks. Neid sünteetilisi teisendusi nimetatakse assimilatsiooniks. Need reaktsioonid nõuavad aga energiat. Selle allikaks on dissimilatsiooni ehk hävitamise protsessid. Aine lagunemisega kaasneb raku elutegevuse põhiprotsesside kulgemiseks vajaliku energia vabanemine. Dissimilatsioon soodustab ka lihtsamate ainete teket, mida seejärel kasutatakse uueks sünteesiks. Mõned lagunemissaadused eemaldatakse.
Raku eluprotsesse seostatakse sageli sünteesi ja lagunemise tasakaaluga. Seega on kasv võimalik ainult siis, kui assimilatsioon prevaleerib dissimilatsiooni üle. Huvitav on see, et rakk ei saa lõputult kasvada: tal on teatud piirid, mille saavutamisel kasv peatub.
Infiltratsioon
Ainete transport keskkonnast rakku toimub passiivselt ja aktiivselt. Esimesel juhul muutub ülekanne võimalikuks difusiooni ja osmoosi tõttu. Aktiivse transpordiga kaasneb energiakulu ja see toimub sageli vastupidiselt nendele protsessidele. Nii tungivad näiteks kaaliumiioonid. Need süstitakse rakku isegi siis, kui nende kontsentratsioon tsütoplasmas ületab selle tasemekeskkond.
Ainete omadused mõjutavad nende jaoks rakumembraani läbilaskvuse astet. Niisiis sisenevad orgaanilised ained tsütoplasmasse kergemini kui anorgaanilised. Läbilaskvuse jaoks on oluline ka molekulide suurus. Samuti sõltuvad membraani omadused raku füsioloogilisest seisundist ja keskkonnaomadustest, nagu temperatuur ja valgus.
Toit
Keskkonnast ainete omastamises osalevad suhteliselt hästi uuritud elulised protsessid: rakuhingamine ja selle toitumine. Viimane viiakse läbi pinotsütoosi ja fagotsütoosi abil.
Mõlema protsessi mehhanism on sarnane, kuid pinotsütoosi käigus püütakse kinni väiksemad ja tihedamad osakesed. Imendunud aine molekulid adsorbeeritakse membraaniga, püütakse kinni spetsiaalsete väljakasvudega ja kastetakse nendega rakku. Selle tulemusena moodustub kanal ja seejärel ilmuvad toiduosakesi sisaldavast membraanist mullid. Järk-järgult vabanevad nad kestast. Lisaks puutuvad osakesed kokku seedimisele väga lähedaste protsessidega. Pärast mitmeid transformatsioone jagatakse ained lihtsamateks ja kasutatakse raku jaoks vajalike elementide sünteesimiseks. Samal ajal juhitakse osa moodustunud ainetest keskkonda, kuna seda ei töödelda ega kasutata edasi.
Hingamine
Toitumine ei ole ainus protsess, mis aitab kaasa vajalike elementide ilmumisele rakus. Hingake möödaselle olemus on sellega väga sarnane. See on süsivesikute, lipiidide ja aminohapete järjestikuste muundumiste jada, mille tulemusena tekivad uued ained: süsihappegaas ja vesi. Protsessi kõige olulisem osa on energia moodustumine, mida rakk talletab ATP ja mõnede teiste ühendite kujul.
Hapnikuga
Inimese raku eluprotsessid on nagu paljude teiste organismide puhul mõeldamatud ilma aeroobse hingamiseta. Peamine selle jaoks vajalik aine on hapnik. Väga vajaliku energia vabanemine ja ka uute ainete teke toimub oksüdatsiooni tulemusena.
Hingamisprotsess jaguneb kaheks etapiks:
- glükolüüs;
- hapnikustaadium.
Glükolüüs on glükoosi lagunemine raku tsütoplasmas ensüümide toimel ilma hapniku osaluseta. See koosneb üheteistkümnest järjestikusest reaktsioonist. Selle tulemusena moodustub ühest glükoosi molekulist kaks ATP molekuli. Seejärel sisenevad lagunemissaadused mitokondritesse, kus algab hapniku staadium. Veel mitme reaktsiooni tulemusena tekib süsihappegaas, täiendavad ATP molekulid ja vesinikuaatomid. Üldiselt saab rakk ühest glükoosimolekulist 38 ATP molekuli. Just salvestatud energia suure hulga tõttu peetakse aeroobset hingamist tõhusamaks.
Anaeroobne hingamine
Bakteritel on teistsugune hingamine. Nad kasutavad hapniku asemel sulfaate, nitraate jne. Seda tüüpi hingamine on vähem tõhus, kuid sellel on tohutu roll.rolli aineringes looduses. Tänu anaeroobsetele organismidele viiakse läbi väävli, lämmastiku ja naatriumi biogeokeemiline tsükkel. Üldiselt kulgevad protsessid sarnaselt hapnikuhingamisega. Pärast glükolüüsi lõppu satuvad tekkinud ained fermentatsioonireaktsiooni, mille tulemuseks võib olla etüülalkohol või piimhape.
Ärritus
Rakk suhtleb pidev alt keskkonnaga. Vastust erinevate välistegurite mõjule nimetatakse ärrituvuseks. See väljendub raku üleminekus erutusseisundisse ja reaktsiooni toimumises. Välisele mõjule reageerimise tüüp erineb sõltuv alt funktsionaalsetest omadustest. Lihasrakud reageerivad kokkutõmbumisega, näärmerakud sekretsiooniga ja neuronid närviimpulsi tekitamisega. See on ärrituvus, mis on paljude füsioloogiliste protsesside aluseks. Tänu sellele toimub näiteks närviregulatsioon: neuronid on võimelised edastama ergastuse mitte ainult sarnastele rakkudele, vaid ka teiste kudede elementidele.
Divisjon
Seega on teatud tsükliline muster. Raku eluprotsessid selles korduvad kogu interfaasi perioodi jooksul ja lõpevad kas raku surma või jagunemisega. Enesepaljunemine on võti elu üldiseks säilimiseks pärast konkreetse organismi kadumist. Rakkude kasvu ajal assimilatsioon ületab dissimilatsiooni, maht kasvab pinnast kiiremini. Selle tulemusena protsessidraku elutegevus pärsitakse, algavad sügavad transformatsioonid, misjärel muutub raku olemasolu võimatuks, läheb edasi jagunemiseni. Protsessi lõpus moodustuvad uued rakud, mille potentsiaal ja ainevahetus on suurenenud.
On võimatu öelda, millised rakkude elutegevuse protsessid mängivad kõige olulisemat rolli. Kõik need on omavahel seotud ja üksteisest eraldatuna mõttetud. Lahtris eksisteeriv peen ja hästi õlitatud töömehhanism tuletab meile taas meelde looduse tarkust ja suursugusust.
