Rakubioloogia üldiselt on kõigile teada kooli õppekavast. Kutsume teid meenutama, mida olete kunagi õppinud, ja avastama selle kohta midagi uut. Nime "rakk" pakkus välja juba 1665. aastal inglane R. Hooke. Seda hakati aga süstemaatiliselt uurima alles 19. sajandil. Teadlasi huvitas muu hulgas raku roll organismis. Nad võivad olla osa paljudest erinevatest elunditest ja organismidest (munad, bakterid, närvid, erütrotsüüdid) või olla iseseisvad organismid (algloomad). Vaatamata nende mitmekesisusele on nende funktsioonides ja struktuuris palju ühist.
Lahtri funktsioonid
Need kõik erinevad nii vormilt kui sageli ka funktsioonilt. Üsna tugev alt võivad erineda ka ühe organismi kudede ja elundite rakud. Kuid raku bioloogia toob esile funktsioonid, mis on omased kõigile nende sortidele. Siin toimub alati valkude süntees. Seda protsessi juhib geneetiline aparaat. Rakk, mis valke ei sünteesi, on sisuliselt surnud. Elusrakk on rakk, mille komponendid muutuvad kogu aeg. Põhilised ainete klassid jäävad siiski allesmuutmata.
Kõik protsessid rakus toimuvad energia abil. Need on toitumine, hingamine, paljunemine, ainevahetus. Seetõttu iseloomustab elavat rakku see, et selles toimub kogu aeg energiavahetus. Igaühel neist on ühine kõige olulisem omadus – võime salvestada energiat ja seda kulutada. Muud funktsioonid hõlmavad jagunemist ja ärrituvust.
Kõik elusrakud võivad reageerida keemilistele või füüsikalistele muutustele oma keskkonnas. Seda omadust nimetatakse erutuvuseks või ärrituvuseks. Rakkudes muutuvad ergastuse korral ainete lagunemise ja biosünteesi kiirus, temperatuur ja hapnikutarbimine. Selles olekus täidavad nad neile omaseid funktsioone.
Rakkude struktuur
Selle struktuur on üsna keeruline, kuigi seda peetakse sellises teaduses nagu bioloogia kõige lihtsamaks eluvormiks. Rakud asuvad rakkudevahelises aines. See tagab neile hingamise, toitumise ja mehaanilise tugevuse. Tuum ja tsütoplasma on iga raku põhikomponendid. Igaüks neist on kaetud membraaniga, mille ehituselemendiks on molekul. Bioloogia on kindlaks teinud, et membraan koosneb paljudest molekulidest. Need on paigutatud mitmesse kihti. Tänu membraanile tungivad ained valikuliselt sisse. Tsütoplasmas on organellid - väikseimad struktuurid. Need on endoplasmaatiline retikulum, mitokondrid, ribosoomid, rakukeskus, Golgi kompleks, lüsosoomid. Selles artiklis esitatud pilte uurides saate parema ettekujutuse sellest, millised rakud välja näevad.
Membraan
Mikroskoobi all taimerakku (näiteks sibulajuurt) uurides on näha, et seda ümbritseb üsna paks kest. Kalmaaril on hiiglaslik akson, mille kest on täiesti erineva iseloomuga. Samas ei otsusta see, milliseid aineid aksonisse lubada või mitte. Rakumembraani ülesanne on see, et see on täiendav vahend rakumembraani kaitsmiseks. Membraani nimetatakse "raku kindluseks". See kehtib aga ainult selles mõttes, et see kaitseb ja varjab selle sisu.
Nii iga raku membraan kui ka sisemine sisu koosnevad tavaliselt samadest aatomitest. Need on süsinik, vesinik, hapnik ja lämmastik. Need aatomid on perioodilisuse tabeli alguses. Membraan on molekulaarsõel, väga peen (selle paksus on 10 tuhat korda väiksem kui juuksekarva paksus). Selle poorid meenutavad kitsaid pikki käike, mis on tehtud mõne keskaegse linna kindlusmüüri. Nende laius ja kõrgus on 10 korda väiksemad nende pikkusest. Lisaks on selles sõela augud väga haruldased. Mõnes rakus hõivavad poorid ainult ühe miljondiku kogu membraani pindalast.
Tuum
Rakubioloogia on huvitav ka tuuma seisukohast. See on suurim organoid, mis tõmbas teadlaste tähelepanu esimesena. 1981. aastal avastas raku tuuma Šoti teadlane Robert Brown. See organoid on omamoodi küberneetiline süsteem, kus teavet salvestatakse, töödeldakse ja seejärel kantakse tsütoplasmasse, mille maht on väga suur. Tuum on protsessis väga olulinepärilikkus, milles see mängib suurt rolli. Lisaks täidab see regenereerimisfunktsiooni, see tähendab, et see suudab taastada kogu raku keha terviklikkuse. See organoid reguleerib raku kõiki tähtsamaid funktsioone. Mis puutub tuuma kuju, siis enamasti on see sfääriline, aga ka munajas. Kromatiin on selle organelli kõige olulisem komponent. See on aine, mis värvib hästi spetsiaalsete tuumavärvidega.
Topeltmembraan eraldab tuuma tsütoplasmast. See membraan on seotud Golgi kompleksi ja endoplasmaatilise retikulumiga. Tuumamembraanil on poorid, millest mõned ained kergesti läbi lähevad, teised aga raskemini läbitavad. Seega on selle läbilaskvus selektiivne.
Tuumamahl on tuuma sisemine sisu. See täidab selle struktuuride vahelise ruumi. Tuumas on tingimata nukleoolid (üks või mitu). Nad moodustavad ribosoome. Tuumade suuruse ja raku aktiivsuse vahel on otsene seos: mida suuremad on nukleoolid, seda aktiivsem alt toimub valkude biosüntees; ja vastupidi, piiratud sünteesiga rakkudes on need kas puuduvad või on väikesed.
Kromosoomid on tuumas. Need on spetsiaalsed niitjad moodustised. Lisaks sugukromosoomidele on inimkeha raku tuumas 46 kromosoomi. Need sisaldavad teavet keha pärilike kalduvuste kohta, mis kanduvad edasi järglastele.
Rakkudel on tavaliselt üks tuum, kuid leidub ka mitmetuumalisi rakke (lihastes, maksas jne). Kui tuumad eemaldatakse, muutuvad raku ülejäänud osad elujõuetuks.
Tsütoplasma
Tsütoplasma on värvitu limane poolvedel mass. See sisaldab umbes 75–85% vett, ligikaudu 10–12% aminohappeid ja valke, 4–6% süsivesikuid, 2–3% lipiide ja rasvu, samuti 1% anorgaanilisi ja mõningaid muid aineid.
Raku sisu, mis asub tsütoplasmas, on võimeline liikuma. Tänu sellele paiknevad organellid optimaalselt ja biokeemilised reaktsioonid kulgevad paremini, samuti ainevahetusproduktide väljutamise protsess. Tsütoplasma kihis esinevad erinevad moodustised: pindmised väljakasvud, lipud, ripsmed. Tsütoplasma läbib võrksüsteem (vacuolar), mis koosneb omavahel suhtlevatest lapikutest kottidest, vesiikulitest, tuubulitest. Need on ühendatud välimise plasmamembraaniga.
Endoplasmaatiline retikulum
See organell sai sellise nime, kuna see asub tsütoplasma keskosas (kreeka keelest tõlgitakse sõna "endon" kui "sees"). EPS on väga hargnenud süsteem vesiikulitest, tuubulitest, erineva kuju ja suurusega tuubulitest. Need on raku tsütoplasmast eraldatud membraanidega.
EPS-i on kahte tüüpi. Esimene on graanul, mis koosneb mahutitest ja tuubulitest, mille pind on täpiline graanulitega (teradega). Teist tüüpi EPS on agranulaarne, st sile. Grans on ribosoomid. Kummalisel kombel täheldatakse granuleeritud EPS-i peamiselt loomaembrüote rakkudes, samas kui täiskasvanud vormides on see tavaliselt agranulaarne. Ribosoomid on teadaolev alt tsütoplasmas valgusünteesi kohad. Selle põhjal võib oletada, et granulaarne EPS esineb peamiselt rakkudes, kus toimub aktiivne valgusüntees. Arvatakse, et agranulaarne võrgustik on esindatud peamiselt nendes rakkudes, kus toimub aktiivne lipiidide, st rasvade ja erinevate rasvataoliste ainete süntees.
Mõlemat tüüpi EPS-id ei osale ainult orgaaniliste ainete sünteesis. Siin need ained kogunevad ja transporditakse ka vajalikesse kohtadesse. EPS reguleerib ka ainevahetust, mis toimub keskkonna ja raku vahel.
Ribosoom
Need on rakulised mittemembraansed organellid. Need koosnevad valkudest ja ribonukleiinhappest. Nende raku osade sisemine struktuur pole ikka veel täielikult mõistetav. Elektronmikroskoobis näevad ribosoomid välja nagu seenekujulised või ümarad graanulid. Igaüks neist on soone abil jagatud väikesteks ja suurteks osadeks (allüksusteks). Mitmed ribosoomid on sageli omavahel seotud spetsiaalse RNA (ribonukleiinhappe) ahelaga, mida nimetatakse i-RNA-ks (messenger). Tänu nendele organellidele sünteesitakse aminohapetest valgumolekulid.
Golgi kompleks
Biosünteesiproduktid sisenevad EPS-i tuubulite ja õõnsuste luumenisse. Siin on need koondunud spetsiaalsesse seadmesse, mida nimetatakse Golgi kompleksiks (ülaloleval joonisel näidatud kui golgi kompleks). See seade asub tuuma lähedal. Ta osaleb raku pinnale tarnitavate biosünteetiliste toodete ülekandes. Samuti osaleb Golgi kompleks nende eemaldamises rakust, moodustumisestlüsosoomid jne
Selle organelli avastas Itaalia tsütoloog Camilio Golgi (elu - 1844-1926). Tema auks nimetati ta 1898. aastal Golgi aparaadiks (kompleksiks). Ribosoomides toodetud valgud sisenevad sellesse organelli. Kui mõni muu organoid neid vajab, eraldatakse osa Golgi aparaadist. Seega transporditakse valk vajalikku kohta.
Lüsosoomid
Rääkides sellest, kuidas rakud välja näevad ja millised organellid nende koostisesse kuuluvad, tuleb mainida lüsosoome. Need on ovaalse kujuga, neid ümbritseb ühekihiline membraan. Lüsosoomid sisaldavad ensüümide komplekti, mis lagundavad valke, lipiide ja süsivesikuid. Kui lüsosoomi membraan on kahjustatud, lagunevad ensüümid ja hävitavad rakusisese sisu. Selle tulemusena ta sureb.
Käbikeskus
Seda leidub rakkudes, mis on võimelised jagunema. Rakukeskus koosneb kahest tsentrioolist (pulgakujuline keha). Olles Golgi kompleksi ja tuuma lähedal, osaleb ta jagunemisspindli moodustamises, rakkude jagunemise protsessis.
Mitokondrid
Energiaorganellide hulka kuuluvad mitokondrid (ülal pildil) ja kloroplastid. Mitokondrid on iga raku algsed jõujaamad. Just nendes ammutatakse toitainetest energiat. Mitokondrid on muutuva kujuga, kuid enamasti on need graanulid või niidid. Nende arv ja suurus ei ole püsivad. See sõltub sellest, milline on konkreetse raku funktsionaalne aktiivsus.
Kui võtta arvesse elektronmikrograafi,On näha, et mitokondritel on kaks membraani: sisemine ja välimine. Sisemine moodustab ensüümidega kaetud väljakasvu (cristae). Cristae olemasolu tõttu suureneb mitokondrite kogupind. See on oluline ensüümide aktiivseks aktiivsuseks.
Mitokondrites on teadlased avastanud spetsiifilised ribosoomid ja DNA. See võimaldab neil organellidel rakkude jagunemise ajal iseseisv alt paljuneda.
Kloroplastid
Kloroplastide puhul on see ketta või palli kujuline topeltkest (sisemine ja välimine). Selle organoidi sees on ka ribosoomid, DNA ja grana - spetsiaalsed membraanmoodustised, mis on seotud nii sisemembraaniga kui ka üksteisega. Klorofülli leidub granaadi membraanides. Tänu temale muudetakse päikesevalguse energia adenosiintrifosfaadi (ATP) keemiliseks energiaks. Kloroplastides kasutatakse seda süsivesikute sünteesimiseks (tekib veest ja süsinikdioksiidist).
Nõustun, ül altoodud teavet on vaja teada mitte ainult bioloogiatesti sooritamiseks. Rakk on ehitusmaterjal, millest koosneb meie keha. Ja kogu elusloodus on keeruline rakkude kogum. Nagu näete, on neil palju komponente. Esmapilgul võib tunduda, et raku ehituse uurimine pole lihtne ülesanne. Samas, kui vaadata, siis see teema polegi nii keeruline. Seda on vaja teada, et olla hästi kursis sellises teaduses nagu bioloogia. Lahtri koostis on üks selle põhiteemasid.
