Nagu teate, on peaaegu kõigil meie planeedi organismidel rakuline struktuur. Põhimõtteliselt on kõigil rakkudel sarnane struktuur. See on elusorganismi väikseim struktuurne ja funktsionaalne üksus. Rakkudel võivad olla erinevad funktsioonid ja sellest tulenev alt variatsioonid nende struktuuris. Paljudel juhtudel võivad nad toimida iseseisvate organismidena.
Taimedel, loomadel, seentel, bakteritel on rakuline struktuur. Siiski on nende struktuuri- ja funktsionaalsete üksuste vahel mõningaid erinevusi. Ja selles artiklis käsitleme raku struktuuri. 8. klass näeb ette selle teema õppimise. Seetõttu pakub artikkel huvi nii koolilastele kui ka neile, kes on lihts alt bioloogiast huvitatud. See ülevaade kirjeldab rakustruktuuri, erinevate organismide rakke, nendevahelisi sarnasusi ja erinevusi.
Rakkude struktuuri teooria ajalugu
Inimesed ei teadnud alati, millest organismid koosnevad. Asjaolu, et kõik koed moodustuvad rakkudest, on saanud teatavaks suhteliselt hiljuti. teadus, mis uuribsee on bioloogia. Keha rakulist struktuuri kirjeldasid esmakordselt teadlased Matthias Schleiden ja Theodor Schwann. See juhtus 1838. aastal. Seejärel koosnes rakustruktuuri teooria järgmistest sätetest:
- rakkudest moodustuvad igasugused loomad ja taimed;
- nad kasvavad koos uute rakkude moodustumisega;
- rakk on elu väikseim ühik;
- organism on rakkude kogum.
Kaasaegne teooria sisaldab veidi erinevaid sätteid ja neid on veidi rohkem:
- rakk saab pärineda ainult emarakust;
- mitmerakuline organism ei koosne lihtsast rakkude kogumist, vaid rakkudest, mis on ühendatud kudedeks, elunditeks ja organsüsteemideks;
- kõikide organismide rakkudel on sarnane struktuur;
- rakk on keerukas süsteem, mis koosneb väiksematest funktsionaalsetest üksustest;
- rakk on väikseim struktuuriüksus, mis on võimeline toimima iseseisva organismina.
Rakkude struktuur
Kuna peaaegu kõigil elusorganismidel on rakuline struktuur, tasub kaaluda selle elemendi struktuuri üldisi omadusi. Esiteks jagatakse kõik rakud prokarüootseteks ja eukarüootseteks. Viimases on tuum, mis kaitseb DNA-le salvestatud pärilikku teavet. Prokarüootsetes rakkudes see puudub ja DNA hõljub vab alt. Kõik eukarüootsed rakud on ehitatud vastav alt järgmisele skeemile. Neil on kest – plasmamembraan, selle ümber on tavaliseltpaiknevad täiendavad kaitsemoodustised. Kõik selle all, välja arvatud tuum, on tsütoplasma. See koosneb hüaloplasmast, organellidest ja inklusioonidest. Hüaloplasma on peamine läbipaistev aine, mis toimib raku sisekeskkonnana ja täidab kogu selle ruumi. Organellid on püsivad struktuurid, mis täidavad teatud funktsioone, st tagavad raku elutähtsa aktiivsuse. Kaasamised on mittepüsivad moodustised, mis samuti mängivad rolli, kuid teevad seda ajutiselt.
Elusorganismide rakustruktuur
Nüüd loetleme organellid, mis on samad kõigi planeedi elusolendite rakkudes, välja arvatud bakterid. Need on mitokondrid, ribosoomid, Golgi aparaat, endoplasmaatiline retikulum, lüsosoomid, tsütoskelett. Baktereid iseloomustab ainult üks neist organellidest - ribosoomid. Ja nüüd kaaluge iga organelli struktuuri ja funktsioone eraldi.
Mitokondrid
Need tagavad rakusisese hingamise. Mitokondrid mängivad omamoodi "elektrijaama" rolli, genereerides energiat, mis on vajalik raku eluks, teatud keemiliste reaktsioonide läbimiseks selles.
Need kuuluvad kahemembraaniliste organoidide hulka, see tähendab, et neil on kaks kaitsekest – välimine ja sisemine. Nende all on maatriks - rakus oleva hüaloplasma analoog. Välise ja sisemise membraani vahele moodustuvad kristallid. Need on voldid, mis sisaldavad ensüüme. Neid aineid on vaja läbi viiakeemilised reaktsioonid, mis vabastavad raku jaoks vajaliku energia.
Ribosoom
Nad vastutavad valkude metabolismi eest, nimelt selle klassi ainete sünteesi eest. Ribosoomid koosnevad kahest osast – subühikutest, suurtest ja väikestest. Sellel organellil puudub membraan. Ribosoomi subühikud ühinevad alles vahetult enne valgusünteesi protsessi, ülejäänud aja eraldatakse. Siin toodetakse aineid DNA-le salvestatud teabe põhjal. See teave edastatakse ribosoomidesse tRNA abil, kuna DNA-d iga kord siia transportida oleks väga ebapraktiline ja ohtlik – selle kahjustamise tõenäosus oleks liiga suur.
Golgi aparaat
See organoid koosneb lamedate tsisternide virnadest. Selle organoidi funktsioonid on, et see akumuleerib ja modifitseerib erinevaid aineid ning osaleb ka lüsosoomide moodustamises.
Endoplasmaatiline retikulum
See jaguneb siledaks ja karedaks. Esimene on ehitatud lamedast torudest. See vastutab steroidide ja lipiidide tootmise eest rakus. Karedat nimetatakse nn seetõttu, et membraanide seintel, millest see koosneb, on arvuk alt ribosoome. See täidab transpordifunktsiooni. Nimelt kannab see seal sünteesitud valgud ribosoomidest üle Golgi aparaati.
Lüsosoomid
Need on ühemembraanilised organellid, mis sisaldavad protsessis toimuvate keemiliste reaktsioonide läbiviimiseks vajalikke ensüümeintratsellulaarne ainevahetus. Kõige rohkem lüsosoome täheldatakse leukotsüütides - immuunfunktsiooni täitvates rakkudes. Seda seletatakse asjaoluga, et nad viivad läbi fagotsütoosi ja on sunnitud seedima võõrvalku, mis nõuab suures koguses ensüüme.
Tsütoskelett
See on viimane organell, mis on tavaline seentele, loomadele ja taimedele. Üks selle põhifunktsioone on säilitada raku kuju. See koosneb mikrotuubulitest ja mikrofilamentidest. Esimesed on õõnsad torud, mis on valmistatud valgu tubuliinist. Tsütoplasmas esinemise tõttu võivad mõned organellid rakus ringi liikuda. Lisaks võivad üherakuliste organismide ripsmed ja lipud koosneda ka mikrotuubulitest. Tsütoskeleti teine komponent - mikrofilamendid - koosneb kontraktiilsetest valkudest aktiinist ja müosiinist. Bakterites see organell tavaliselt puudub. Kuid mõnda neist iseloomustab tsütoskeleti olemasolu, kuid see on primitiivsem, mitte nii keerukas struktuur kui seentel, taimedel ja loomadel.
Taimerakkude organellid
Taimede rakulisel struktuuril on mõned iseärasused. Lisaks ülalloetletud organellidele esinevad ka vakuoolid ja plastiidid. Esimesed on ette nähtud ainete, sealhulgas mittevajalike ainete kogumiseks, kuna neid on sageli võimatu rakust eemaldada membraani ümbritseva tiheda seina tõttu. Vakuooli sees olevat vedelikku nimetatakse rakumahlaks. Noores taimerakus on esialgu mitu väikest vakuooli, mis nagu seevananemine ühinevad üheks suureks. Plastiide on kolme tüüpi: kromoplastid, leukoplastid ja kromoplastid. Esimesi iseloomustab punase, kollase või oranži pigmendi olemasolu neis. Kromoplastid on enamikul juhtudel vajalikud tolmeldavate putukate või loomade meelitamiseks, kes osalevad puuviljade jaotamises koos erksavärviliste seemnetega. Just tänu nendele organellidele on lilledel ja puuviljadel erinevad värvid. Kloroplastidest võivad tekkida kromoplastid, mida võib täheldada sügisel, kui lehed muutuvad kollakaspunaseks, ja ka viljade valmimise ajal, mil roheline värvus järk-järgult täielikult kaob. Järgmine plastiidide tüüp - leukoplastid - on mõeldud selliste ainete nagu tärklis, mõned rasvad ja valgud säilitamiseks. Kloroplastid viivad läbi fotosünteesi protsessi, tänu millele saavad taimed enda jaoks vajalikke orgaanilisi aineid.
Kuuest süsinikdioksiidi molekulist ja samast kogusest veest saab rakk ühe molekuli glükoosi ja kuuest hapnikust, mis eraldub atmosfääri. Kloroplastid on kahe membraaniga organellid. Nende maatriks sisaldab tülakoide, mis on rühmitatud graanaks. Need struktuurid sisaldavad klorofülli ja siin toimub fotosünteesi reaktsioon. Lisaks sisaldab kloroplasti maatriks ka oma ribosoome, RNA-d, DNA-d, spetsiaalseid ensüüme, tärkliseterasid ja lipiiditilku. Nende organellide maatriksit nimetatakse ka stroomiks.
Seente omadused
Neil organismidel on ka rakuline struktuur. Iidsetel aegadel olid nad ühendatud üheks kuningriigikstaimed puht alt väliselt, kuid arenenuma teaduse tulekuga sai selgeks, et seda ei saa teha.
Esiteks, seened, erinev alt taimedest, ei ole autotroofid, nad ei ole võimelised ise orgaanilisi aineid tootma, vaid toituvad ainult valmis ainetest. Teiseks on seenerakk loomaga sarnasem, kuigi sellel on mõned taime tunnused. Seenerakk, nagu taimgi, on ümbritsetud tiheda seinaga, kuid see ei koosne tselluloosist, vaid kitiinist. Seda ainet on loomade kehal raske seedida, mistõttu peetakse seeni raskeks toiduks. Lisaks ülalkirjeldatud organellidele, mis on iseloomulikud kõigile eukarüootidele, on siin ka vakuool - see on veel üks sarnasus seente ja taimede vahel. Kuid seeneraku struktuuris plastiide ei täheldata. Seina ja tsütoplasmaatilise membraani vahel on lomasoom, mille funktsioonid pole siiani täielikult mõistetud. Ülejäänud seeneraku struktuur meenutab looma. Lisaks organellidele hõljuvad tsütoplasmas ka inklusioonid, nagu rasvatilgad ja glükogeen.
Loomarakud
Neid iseloomustavad kõik organellid, mida kirjeldati artikli alguses. Lisaks asub plasmamembraani peal glükokalüks – membraan, mis koosneb lipiididest, polüsahhariididest ja glükoproteiinidest. See osaleb ainete transpordis rakkude vahel.
Tuum
Loomulikult on lisaks tavalistele organellidele tuum ka looma-, taime- ja seenerakkudel. Seda kaitsevad kaks kesta, milles on poorid. Maatriks koosneb karüoplasmast(tuumamahl), milles hõljuvad kromosoomid koos neile salvestatud päriliku teabega. Samuti on nukleoolid, mis vastutavad ribosoomide moodustumise ja RNA sünteesi eest.
Prokarüootid
Nende hulka kuuluvad bakterid. Bakterite rakuline struktuur on primitiivsem. Neil pole tuuma. Tsütoplasma sisaldab organelle, näiteks ribosoome. Plasmamembraani ümbritseb mureiini rakusein. Enamik prokarüoote on varustatud liikumisorganellidega - peamiselt lipudega. Rakuseina ümber võib asuda ka täiendav kaitsekesta, limakapsel. Lisaks põhilistele DNA molekulidele sisaldab bakterite tsütoplasma plasmiide, mis sisaldavad teavet, mis vastutab organismi vastupanuvõime suurendamise eest ebasoodsate tingimuste suhtes.
Kas kõik organismid koosnevad rakkudest?
Mõned usuvad, et kõigil elusorganismidel on rakuline struktuur. Kuid see pole tõsi. On olemas selline elusorganismide kuningriik nagu viirused.
Need ei koosne rakkudest. Seda organismi esindab kapsiid – valgukest. Selle sees on DNA või RNA, mis sisaldab vähesel määral geneetilist teavet. Valgukesta ümber võib paikneda ka lipoproteiin, mida nimetatakse superkapsiidiks. Viirused saavad paljuneda ainult võõrrakkude sees. Lisaks on nad võimelised kristalliseeruma. Nagu näete, on väide, et kõigil elusorganismidel on rakuline struktuur, vale.
Võrdlusdiagramm
Pärast meieuuris kokkuvõtteks erinevate organismide ehitust. Niisiis, rakustruktuur, tabel:
| Loomad | Taimed | Seened | Bakterid | |
| Tuum | Jah | Jah | Jah | Ei |
| Raksein | Ei | Jah, valmistatud tselluloosist | Söö, kitiinist | Söö, mureinist |
| Ribosoom | Jah | Jah | Jah | Jah |
| Lüsosoomid | Jah | Jah | Jah | Ei |
| Mitokondrid | Jah | Jah | Jah | Ei |
| Golgi aparaat | Jah | Jah | Jah | Ei |
| Tsütoskelett | Jah | Jah | Jah | Jah |
| Endoplasmaatiline retikulum | Jah | Jah | Jah | Ei |
| Tsütoplasmaatiline membraan | Jah | Jah | Jah | Jah |
| Täiendavad kestad | Glycocalyx | Ei | Ei | Mucoid kapsel |
See on ehk kõik. Uurisime kõigi planeedil eksisteerivate organismide rakulist struktuuri.
