Abstraktne: Raku struktuur ja funktsioonid. Keha rakuline struktuur

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

Postitatud aadressil http://www.allbest.ru/

Plaan

1. Rakk, selle ehitus ja funktsioonid

2. Vesi raku elus

3. Ainevahetus ja energia rakus

4. Rakkude toitumine. Fotosüntees ja kemosüntees

5. Geneetiline kood. Valkude süntees rakus

6. Transkriptsiooni ja translatsiooni reguleerimine rakus ja kehas

Bibliograafia

1. Rakk, selle ehitus ja funktsioonid

Rakud asuvad rakkudevahelises aines, mis tagab nende mehaanilise tugevuse, toitumise ja hingamise. Mis tahes raku peamised osad on tsütoplasma ja tuum.

Rakk on kaetud mitmest molekulikihist koosneva membraaniga, tagades ainete selektiivse läbilaskvuse. Tsütoplasma sisaldab väikseimaid struktuure - organelle. Rakuorganellide hulka kuuluvad: endoplasmaatiline retikulum, ribosoomid, mitokondrid, lüsosoomid, Golgi kompleks, rakukeskus.

Rakk koosneb: pinnaaparaadist, tsütoplasmast, tuumast.

Loomaraku struktuur

Väline või plasmamembraan- piiritleb raku sisu keskkonnast (teised rakud, rakkudevaheline aine), koosneb lipiidi- ja valgu molekulidest, tagab rakkudevahelise suhtluse, ainete transpordi rakku (pinotsütoos, fagotsütoos) ja rakust välja.

Tsütoplasma- raku sisemine poolvedel keskkond, mis tagab side tuuma ja selles paiknevate organellide vahel. Põhilised eluprotsessid toimuvad tsütoplasmas.

Raku organellid:

1) endoplasmaatiline retikulum (ER)- hargnevate tuubulite süsteem, osaleb valkude, lipiidide ja süsivesikute sünteesis, ainete transpordis, rakus;

2) ribosoomid- rRNA-d sisaldavad kehad paiknevad ER-l ja tsütoplasmas ning osalevad valkude sünteesis. EPS ja ribosoomid on valkude sünteesiks ja transpordiks üks aparaat;

3) mitokondrid- raku "elektrijaamad", mis on tsütoplasmast piiritletud kahe membraaniga. Sisemine moodustab cristae (voldid), suurendades selle pinda. Kristallidel olevad ensüümid kiirendavad orgaaniliste ainete oksüdatsiooni ja energiarikaste ATP molekulide sünteesi;

4) Golgi kompleks- tsütoplasmast membraaniga piiritletud õõnsuste rühm, mis on täidetud valkude, rasvade ja süsivesikutega, mida kasutatakse kas elutähtsates protsessides või eemaldatakse rakust. Kompleksi membraanid teostavad rasvade ja süsivesikute sünteesi;

5) lüsosoomid- ensüümidega täidetud kehad kiirendavad valkude lagunemist aminohapeteks, lipiidide glütserooliks ja rasvhapeteks, polüsahhariidide lagunemist monosahhariidideks. Lüsosoomides hävivad raku surnud osad, terved rakud.

Rakulised kandmised- varutoitainete kogunemine: valgud, rasvad ja süsivesikud.

Tuum- raku kõige olulisem osa.

See on kaetud kahemembraanilise pooridega kestaga, mille kaudu osad ained tungivad tuuma, teised aga tsütoplasmasse.

Kromosoomid on tuuma peamised struktuurid, päriliku teabe kandjad organismi omaduste kohta. See kandub edasi emaraku jagunemisel tütarrakkudele ja sugurakkudega tütarorganismidele.

Tuum on DNA, mRNA ja rRNA sünteesi koht.

Raku keemiline koostis

Rakk on Maa elu elementaarne üksus. Sellel on kõik elusorganismile omased omadused: ta kasvab, paljuneb, vahetab keskkonnaga aineid ja energiat ning reageerib välistele stiimulitele. Bioloogilise evolutsiooni algust seostatakse rakuliste eluvormide ilmumisega Maale. Üherakulised organismid on rakud, mis eksisteerivad üksteisest eraldi. Kõikide hulkrakseliste organismide – loomade ja taimede – keha on üles ehitatud suuremast või väiksemast arvust rakkudest, mis on omamoodi plokid, mis moodustavad keerulise organismi. Sõltumata sellest, kas rakk on terviklik elussüsteem – eraldiseisev organism või moodustab sellest ainult osa, on tal terve rida omadusi ja omadusi, mis on ühised kõikidele rakkudele.

Rakkudest leiti umbes 60 Mendelejevi perioodilisuse tabeli elementi, mida leidub ka elutus looduses. See on üks tõendeid elava ja eluta looduse ühisusest. Elusorganismides leidub kõige rohkem vesinikku, hapnikku, süsinikku ja lämmastikku, mis moodustavad umbes 98% raku massist. Selle põhjuseks on vesiniku, hapniku, süsiniku ja lämmastiku omapärased keemilised omadused, mille tulemusena osutusid need kõige sobivamateks bioloogilisi funktsioone täitvate molekulide moodustamiseks. Need neli elementi on võimelised moodustama väga tugevaid kovalentseid sidemeid, sidudes kahele aatomile kuuluvaid elektrone. Kovalentselt seotud süsinikuaatomid võivad moodustada lugematu arvu erinevate orgaaniliste molekulide raamistikke. Kuna süsinikuaatomid moodustavad kergesti kovalentseid sidemeid hapniku, vesiniku, lämmastiku ja väävliga, saavutavad orgaanilised molekulid erakordse keerukuse ja struktuurilise mitmekesisuse.

Lisaks neljale põhielemendile sisaldab rakk märgatavas koguses (10. ja 100. protsenti) rauda, ​​kaaliumi, naatriumi, kaltsiumi, magneesiumi, kloori, fosforit ja väävlit. Kõiki teisi elemente (tsink, vask, jood, fluor, koobalt, mangaan jne) leidub rakus väga väikestes kogustes ja seetõttu nimetatakse neid mikroelementideks.

Keemilised elemendid on osa anorgaanilistest ja orgaanilistest ühenditest. Anorgaaniliste ühendite hulka kuuluvad vesi, mineraalsoolad, süsinikdioksiid, happed ja alused. Orgaanilised ühendid on valgud, nukleiinhapped, süsivesikud, rasvad (lipiidid) ja lipoidid. Lisaks hapnikule, vesinikule, süsinikule ja lämmastikule võivad need sisaldada muid elemente. Mõned valgud sisaldavad väävlit. Fosfor on nukleiinhapete komponent. Hemoglobiini molekul sisaldab rauda, ​​magneesium osaleb klorofülli molekuli ehituses. Mikroelemendid, vaatamata nende ülimadalale sisaldusele elusorganismides, mängivad olulist rolli eluprotsessides. Jood on osa kilpnäärmehormoonist - türoksiinist, koobalt on osa vitamiinist B 12, kõhunäärme saarekese osa hormoon - insuliin - sisaldab tsinki.

Orgaaniline rakuaine

Oravad.

Raku orgaanilistest ainetest on esikohal valgud nii koguseliselt (10 - 12% raku kogumassist) kui ka tähtsuselt. Valgud on kõrgmolekulaarsed polümeerid (molekulmassiga 6000 kuni 1 miljon ja rohkem), mille monomeerideks on aminohapped. Elusorganismid kasutavad 20 aminohapet, kuigi neid on palju rohkem. Iga aminohape sisaldab aminorühma (-NH2), millel on aluselised omadused, ja karboksüülrühma (-COOH), millel on happelised omadused. Kaks aminohapet ühendatakse üheks molekuliks, luues HN-CO sideme, vabastades veemolekuli. Sidet ühe aminohappe aminorühma ja teise karboksüülrühma vahel nimetatakse peptiidsidemeks.

Valgud on polüpeptiidid, mis sisaldavad kümneid ja sadu aminohappeid. Erinevate valkude molekulid erinevad üksteisest molekulmassi, arvu, aminohapete koostise ja nende paiknemise järjestuse poolest polüpeptiidahelas. Seetõttu on selge, et valgud on äärmiselt mitmekesised, nende arvukus igat tüüpi elusorganismides on hinnanguliselt 1010–1012.

Konkreetses järjestuses peptiidsidemetega kovalentselt ühendatud aminohappeühikute ahelat nimetatakse valgu primaarseks struktuuriks.

Rakkudes näevad valgud välja nagu spiraalselt keerdunud kiud või kuulid (gloobulid). Seda seletatakse asjaoluga, et looduslikus valguses on polüpeptiidahel paigutatud rangelt määratletud viisil, sõltuvalt selle koostises olevate aminohapete keemilisest struktuurist.

Esiteks volditakse polüpeptiidahel spiraaliks. Tõmbejõud toimub naaberpöörete aatomite vahel ja vesiniksidemed moodustuvad eelkõige külgnevatel pööretel asuvate NH ja CO rühmade vahel. Spiraali kujul keerdunud aminohapete ahel moodustab valgu sekundaarse struktuuri. Heeliksi edasise voltimise tulemusena tekib igale valgule omane konfiguratsioon, mida nimetatakse tertsiaarseks struktuuriks. Tertsiaarne struktuur on tingitud ühtekuuluvusjõudude toimest mõnes aminohappes esinevate hüdrofoobsete radikaalide vahel ja kovalentsetest sidemetest aminohappe tsüsteiini SH rühmade vahel (S-S sidemed). Hüdrofoobsete radikaalide ja tsüsteiiniga aminohapete arv, samuti nende paigutuse järjekord polüpeptiidahelas on iga valgu jaoks spetsiifiline. Järelikult määrab valgu tertsiaarse struktuuri tunnused selle esmane struktuur. Valk avaldab bioloogilist aktiivsust ainult tertsiaarse struktuuri kujul. Seetõttu võib kasvõi ühe aminohappe asendamine polüpeptiidahelas kaasa tuua valgu konfiguratsiooni muutumise ja selle bioloogilise aktiivsuse vähenemise või kadumise.

Mõnel juhul ühinevad valgumolekulid üksteisega ja saavad oma funktsiooni täita ainult komplekside kujul. Seega on hemoglobiin neljast molekulist koosnev kompleks ja ainult sellisel kujul on ta võimeline hapnikku siduma ja transportima.Sellised agregaadid esindavad valgu kvaternaarset struktuuri. Valgud jagunevad koostise järgi kahte põhiklassi – lihtsad ja keerulised. Lihtvalgud koosnevad ainult aminohapetest, nukleiinhapetest (nukleotiididest), lipiididest (lipoproteiinidest), Me (metalloproteiinidest), P-st (fosfoproteiinidest).

Valkude funktsioonid rakus on äärmiselt mitmekesised..

Üks olulisemaid on ehitusfunktsioon: valgud osalevad kõigi rakumembraanide ja rakuorganellide, aga ka rakusiseste struktuuride moodustamises. Valkude ensümaatiline (katalüütiline) roll on äärmiselt oluline. Ensüümid kiirendavad rakus toimuvaid keemilisi reaktsioone 10 ja 100 miljonit korda. Motoorse funktsiooni tagavad spetsiaalsed kontraktiilsed valgud. Need valgud osalevad igasugustes liikumistes, milleks rakud ja organismid on võimelised: ripsmete virvendamine ja viburite löömine algloomadel, lihaste kokkutõmbumine loomadel, lehtede liikumine taimedes jne.

Valkude transpordifunktsioon on siduda keemilisi elemente (näiteks hemoglobiin lisab O) või bioloogiliselt aktiivseid aineid (hormoone) ning transportida need organismi kudedesse ja organitesse. Kaitsefunktsioon väljendub spetsiaalsete valkude, mida nimetatakse antikehadeks, tootmises vastusena võõrvalkude või rakkude tungimisele organismi. Antikehad seovad ja neutraliseerivad võõrkehi. Valgud mängivad olulist rolli energiaallikana. Täieliku poolitamisega 1g. Valke vabaneb 17,6 kJ (~4,2 kcal). rakumembraani kromosoom

Süsivesikud.

Süsivesikud ehk sahhariidid on orgaanilised ained üldvalemiga (CH2O)n. Enamikus süsivesikutes on H-aatomite arv kaks korda suurem kui O-aatomite arv, nagu veemolekulides. Sellepärast hakati neid aineid nimetama süsivesikuteks. Elusrakus leidub süsivesikuid koguses, mis ei ületa 1-2, mõnikord 5% (maksas, lihastes). Süsivesikute poolest on kõige rikkamad taimerakud, kus nende sisaldus ulatub kohati 90%-ni kuivaine massist (seemned, kartulimugulad jne).

Süsivesikud on lihtsad ja keerulised.

Lihtsaid süsivesikuid nimetatakse monosahhariidideks. Sõltuvalt süsivesikute aatomite arvust molekulis nimetatakse monosahhariide trioosideks, tetroosideks, pentoosideks või heksoosideks. Kuuest süsinikmonosahhariidist – heksoosidest – on olulisemad glükoos, fruktoos ja galaktoos. Veres sisaldub glükoos (0,1-0,12%). Pentoosid riboos ja desoksüriboos sisalduvad nukleiinhapetes ja ATP-s. Kui kaks monosahhariidi on ühendatud ühes molekulis, nimetatakse ühendit disahhariidiks. Roost või suhkrupeedist saadav lauasuhkur koosneb ühest glükoosi ja ühest fruktoosi molekulist, piimasuhkur - glükoosist ja galaktoosist.

Paljudest monosahhariididest moodustunud kompleksseid süsivesikuid nimetatakse polüsahhariidideks. Polüsahhariidide, nagu tärklis, glükogeen, tselluloos, monomeer on glükoos. Süsivesikud täidavad kahte peamist funktsiooni: ehitus ja energia. Tselluloos moodustab taimerakkude seinad. Kompleksne polüsahhariid kitiin toimib lülijalgsete eksoskeleti peamise struktuurikomponendina. Kitiin täidab ka seentes ehitusfunktsiooni.

Süsivesikud mängivad rakus peamise energiaallika rolli. 1 g süsivesikute oksüdeerumisel vabaneb 17,6 kJ (~4,2 kcal). Taimedes sisalduv tärklis ja loomadel glükogeen ladestuvad rakkudesse ja toimivad energiavaruna.

Nukleiinhapped.

Nukleiinhapete tähtsus rakus on väga suur. Nende keemilise struktuuri iseärasused annavad võimaluse talletada, üle kanda ja pärida tütarrakkudele informatsiooni valgu molekulide struktuuri kohta, mis sünteesitakse igas koes indiviidi teatud arenguetapis.

Kuna enamiku rakkude omadustest ja omadustest määravad ära valgud, on selge, et nukleiinhapete stabiilsus on rakkude ja tervete organismide normaalse funktsioneerimise kõige olulisem tingimus. Igasugused muutused rakkude struktuuris või neis toimuvate füsioloogiliste protsesside aktiivsuses, mõjutades seega elutegevust. Nukleiinhapete ehituse uurimine on äärmiselt oluline, et mõista organismide tunnuste pärandumist ja nii üksikute rakkude kui ka rakusüsteemide – kudede ja elundite – talitlusmustreid.

Nukleiinhappeid on kahte tüüpi - DNA ja RNA.

DNA on polümeer, mis koosneb kahest nukleotiidheeliksist, mis on paigutatud topeltheeliksiks. DNA molekulide monomeerid on nukleotiidid, mis koosnevad lämmastiku alusest (adeniin, tümiin, guaniin või tsütosiin), süsivesikutest (desoksüriboos) ja fosforhappe jäägist. DNA molekulis olevad lämmastikualused on omavahel seotud ebavõrdse arvu H-sidemetega ja paiknevad paarikaupa: adeniin (A) on alati tümiini (T), guaniin (G) tsütosiini (C) vastu. Skemaatiliselt võib nukleotiidide paigutust DNA molekulis kujutada järgmiselt:

Joonis 1. Nukleotiidide asukoht DNA molekulis

Jooniselt 1. on selge, et nukleotiidid on omavahel seotud mitte juhuslikult, vaid valikuliselt. Adeniini ja tümiini ning guaniini ja tsütosiini selektiivse interaktsiooni võimet nimetatakse komplementaarsuseks. Teatud nukleotiidide komplementaarne interaktsioon on seletatav aatomite ruumilise paigutuse iseärasustega nende molekulides, mis võimaldavad neil läheneda ja moodustada H-sidemeid.

Polünukleotiidahelas on naabernukleotiidid omavahel seotud suhkru (desoksüriboosi) ja fosforhappejäägi kaudu. RNA, nagu DNA, on polümeer, mille monomeerideks on nukleotiidid.

Kolme nukleotiidi lämmastikualused on samad, mis moodustavad DNA (A, G, C); neljas – uratsiil (U) – esineb RNA molekulis tümiini asemel. RNA nukleotiidid erinevad DNA nukleotiididest neis sisalduva süsivesiku struktuuri poolest (desoksüriboosi asemel riboos).

RNA ahelas ühendatakse nukleotiidid kovalentsete sidemete moodustumisega ühe nukleotiidi riboosi ja teise nukleotiidi fosforhappejäägi vahel. Kaheahelalise RNA struktuur on erinev. Kaheahelalised RNA-d on mitmete viiruste geneetilise informatsiooni hoidjad, s.t. Nad täidavad kromosoomide funktsioone. Üheahelaline RNA edastab informatsiooni valkude struktuuri kohta kromosoomist nende sünteesikohta ja osaleb valkude sünteesis.

Üheahelalist RNA-d on mitut tüüpi. Nende nimed määratakse nende funktsiooni või asukoha järgi lahtris. Suurem osa tsütoplasmas olevast RNA-st (kuni 80-90%) on ribosoomi RNA (rRNA), mis sisaldub ribosoomides. rRNA molekulid on suhteliselt väikesed ja koosnevad keskmiselt 10 nukleotiidist.

Teist tüüpi RNA (mRNA), mis kannab teavet aminohapete järjestuse kohta valkudes, mis tuleb sünteesida ribosoomideks. Nende RNA-de suurus sõltub DNA piirkonna pikkusest, millest need sünteesiti.

Transfer RNA-d täidavad mitmeid funktsioone. Nad viivad aminohapped valgusünteesi piirkonda, "tunnevad ära" (komplementaarsuse põhimõttel) ülekantud aminohappele vastava tripleti ja RNA ning viivad läbi aminohappe täpse orientatsiooni ribosoomil.

Rasvad ja lipoidid.

Rasvad on kõrgmolekulaarsete rasvhapete ja kolmehüdroksüülse alkoholglütserooli ühendid. Rasvad ei lahustu vees – need on hüdrofoobsed.

Alati leidub rakus ka teisi kompleksseid hüdrofoobseid rasvataolisi aineid, mida nimetatakse lipoidideks. Rasvade üks peamisi funktsioone on energia. 1 g rasvade lagunemisel CO 2 -ks ja H 2O -ks eraldub suur hulk energiat - 38,9 kJ (~ 9,3 kcal).

Rasvade peamine ülesanne loomade (ja osaliselt ka taimsete) maailmas on ladustamine.

Rasvad ja lipiidid täidavad ka ehitusfunktsiooni: need on osa rakumembraanidest. Halva soojusjuhtivuse tõttu on rasv võimeline täitma kaitsefunktsiooni. Osadel loomadel (hülged, vaalad) ladestub see nahaalusesse rasvkoesse, moodustades kuni 1 m paksuse kihi.Mõnede lipoidide teke eelneb mitmete hormoonide sünteesile. Järelikult on neil ainetel ka ainevahetusprotsesse reguleeriv funktsioon.

2. Vesi raku elus

Keemilised ained, mis moodustavad raku: anorgaanilised (vesi, mineraalsoolad)

Rakkude elastsuse tagamine.

Rakkude veekaotuse tagajärjed on lehtede närbumine ja viljade kuivamine.

Keemiliste reaktsioonide kiirendamine ainete lahustamise teel vees.

Ainete liikumise tagamine: enamiku ainete sisenemine rakku ja nende eemaldamine rakust lahuste kujul.

Paljude kemikaalide (mitmed soolad, suhkrud) lahustumise tagamine.

Osalemine paljudes keemilistes reaktsioonides.

Osalemine termoregulatsiooni protsessis tänu võimele aeglaselt soojeneda ja aeglaselt jahtuda.

Vesi. H 2KOHTA - kõige levinum ühend elusorganismides. Selle sisaldus erinevates rakkudes varieerub üsna suurtes piirides.

Vee ülimalt oluline roll eluprotsesside toetamisel tuleneb selle füüsikalis-keemilistest omadustest.

Molekulide polaarsus ja vesiniksidemete moodustamise võime muudavad vee hea lahusti väga paljudele ainetele. Enamik rakus toimuvaid keemilisi reaktsioone saab toimuda ainult vesilahuses.

Vesi osaleb ka paljudes keemilistes muundumistes.

Veemolekulide vaheliste vesiniksidemete koguarv varieerub sõltuvalt t-st °. Kell t ° Jää sulamisel hävib umbes 15% vesiniksidemetest, temperatuuril t° 40°C - pool. Gaasilisele olekule üleminekul hävivad kõik vesiniksidemed. See seletab vee suurt erisoojusmahtuvust. Väliskeskkonna temperatuuri muutudes neelab või eraldab vesi vesiniksidemete purunemise või uue moodustumise tõttu soojust.

Nii osutuvad temperatuurikõikumised raku sees väiksemaks kui keskkonnas. Kõrge aurustumissoojus on taimede ja loomade tõhusa soojusülekande mehhanismi aluseks.

Vesi kui lahusti osaleb osmoosi nähtustes, millel on oluline roll keharakkude elus. Osmoos on lahusti molekulide tungimine läbi poolläbilaskva membraani aine lahusesse.

Poolläbilaskvad membraanid on need, mis lasevad lahusti molekulidel läbi, kuid ei lase läbi lahustunud aine molekule (või ioone). Seetõttu on osmoos veemolekulide ühesuunaline difusioon lahuse suunas.

Mineraalsoolad.

Enamik rakkudes leiduvatest anorgaanilistest ainetest on soolade kujul dissotsieerunud või tahkes olekus.

Katioonide ja anioonide kontsentratsioon rakus ja selle keskkonnas ei ole sama. Osmootne rõhk rakus ja selle puhverdavad omadused sõltuvad suuresti soolade kontsentratsioonist.

Puhverdamine on raku võime säilitada oma sisu kergelt aluseline reaktsioon konstantsel tasemel. Mineraalsoolade sisaldus rakus katioonide (K+, Na+, Ca2+, Mg2+) ja anioonide (--HPO|~, - H 2PC>4, -SG, -NSS*z) kujul. Katioonide ja anioonide sisalduse tasakaal rakus, tagades keha sisekeskkonna püsivuse. Näited: rakus on keskkond nõrgalt aluseline, raku sees on kõrge K+ ioonide kontsentratsioon ja rakku ümbritsevas keskkonnas Na+ ioonide kontsentratsioon. Mineraalsoolade osalemine ainevahetuses.

3 . KOHTAainevahetus ja energia rakus

Energia metabolism rakus

Adenosiintrifosfaat (lühend. ATP, Inglise Aasia ja Vaikse ookeani) - nukleotiid, mängib äärmiselt olulist rolli organismide energia ja ainete vahetuses; Esiteks on ühend tuntud kui universaalne energiaallikas kõigi elussüsteemides toimuvate biokeemiliste protsesside jaoks.

ATP annab energiat kõikideks raku funktsioonideks: mehaaniline töö, biosüntees, jagunemine jne Keskmiselt on ATP sisaldus rakus umbes 0,05% selle massist, kuid nendes rakkudes, kus ATP kulud on suured (näiteks maksarakkudes). , põiki-vöötlihased), selle sisaldus võib ulatuda kuni 0,5%. ATP süntees rakkudes toimub peamiselt mitokondrites. Nagu mäletate (vt 1.7), on vaja kulutada 40 kJ, et sünteesida 1 mooli ATP-d ADP-st.

Energia metabolism rakus jaguneb kolmeks etapiks.

Esimene etapp on ettevalmistav.

Selle protsessi käigus lagunevad suured toidupolümeeri molekulid väiksemateks fragmentideks. Polüsahhariidid lagunevad di- ja monosahhariidideks, valgud aminohapeteks, rasvad glütserooliks ja rasvhapeteks. Nende transformatsioonide käigus vabaneb vähe energiat, see hajub soojusena ja ATP-d ei moodustu.

Teine etapp on mittetäielik, hapnikuvaba, ainete lagunemine.

Selles etapis lagunevad ettevalmistusfaasis tekkinud ained hapniku puudumisel ensüümide toimel.

Vaatame seda etappi glükolüüsi – glükoosi ensümaatilise lagunemise – näitel. Glükolüüs toimub loomarakkudes ja mõnedes mikroorganismides. Kokku võib seda protsessi esitada järgmise võrrandiga:

C 6H 12O 6 + 2H 3P 04 + 2ADP > 2C 3H 603 + 2ATP + 2H 2O

Seega moodustub glükolüüsi käigus ühest glükoosi molekulist kaks molekuli kolme süsinikuga püroviinamarihapet (C 3H 4O 3), mis paljudes rakkudes, näiteks lihasrakkudes, muundub piimhappeks (C 3H 6O 3), ja sel juhul vabanev energia on piisav, et muuta kaks ADP molekuli kaheks ATP molekuliks.

Vaatamata näilisele lihtsusele on glükolüüs mitmeetapiline protsess, mis koosneb enam kui kümnest etapist ja mida katalüüsivad erinevad ensüümid. Ainult 40% vabanenud energiast salvestab rakk ATP kujul ja ülejäänud 60% hajub soojuse kujul. Glükolüüsi paljude etappide tõttu ei ole eralduvatel väikestel osadel soojust aega rakku ohtlikule tasemele kuumutada.

Glükolüüs toimub rakkude tsütoplasmas.

Enamikus taimerakkudes ja mõnedes seentes esindab energiavahetuse teist etappi alkoholkäärimine:

C 6H 12O 6 + 2H 3PO 4 + 2ADP > 2C 2H 5OH + 2C 02 + 2ATP + 2H2O

Alkohoolse käärimise algproduktid on samad, mis glükolüüsi omad, kuid tulemuseks on etüülalkoholi, süsihappegaasi, vee ja kahe ATP molekuli moodustumine. On mikroorganisme, mis lagundavad glükoosi atsetooniks, äädikhappeks ja muudeks aineteks, kuid igal juhul on raku "energia juurdekasv" kaks ATP molekuli.

Energiavahetuse kolmas etapp on hapniku täielik lagundamine ehk rakuhingamine.

Sel juhul hävitatakse teises etapis tekkinud ained lõpptoodeteks - CO 2 ja H 2O. Seda etappi võib ette kujutada järgmiselt:

2C 3H 6O 3 + 6O 2 + 36H 3PO 4 + 36 ADP > 6CO 2 + 42 H 2O + 36 ATP.

Seega põhjustab glükoosi ensümaatilisel lagunemisel CO 2-ks ja H 2O-ks moodustunud kahe kolme süsiniku happe molekuli oksüdatsioon suure energiahulga vabanemiseni, millest piisab 36 ATP molekuli moodustamiseks.

Rakuline hingamine toimub mitokondrite kristallides. Selle protsessi efektiivsus on kõrgem kui glükolüüsil ja on ligikaudu 55%. Ühe glükoosimolekuli täieliku lagunemise tulemusena moodustub 38 ATP molekuli.

Rakkudes energia saamiseks võib lisaks glükoosile kasutada ka teisi aineid: lipiide, valke. Enamiku organismide energia metabolismis on juhtiv roll siiski suhkrutel.

4 . Ptoitrakud. Fotosüntees ja kemosüntees

Rakkude toitumine toimub mitmete keerukate keemiliste reaktsioonide tulemusena, mille käigus väliskeskkonnast rakku sisenevad ained (süsinikdioksiid, mineraalsoolad, vesi) sisenevad valkude, suhkrute, rasvade kujul raku enda kehasse. , õlid, lämmastiku- ja fosforiühendid.

Kõik Maal elavad elusorganismid võib jagada kahte rühma sõltuvalt sellest, kuidas nad saavad vajalikke orgaanilisi aineid.

Esimene rühm - autotroofid, mis kreeka keelest tõlgituna tähendab "isetoitmine". Nad on võimelised iseseisvalt looma kõiki orgaanilisi aineid, mida neil on vaja anorgaanilistest rakkude ja elutähtsate protsesside ehitamiseks - veest, süsinikdioksiidist ja teistest. Nad saavad energia sellisteks keerulisteks muundumisteks kas päikesevalgusest ja neid nimetatakse fototroofideks või mineraalsete ühendite keemiliste muundumiste energiast, millisel juhul nimetatakse neid kemotroofideks. Kuid nii fototroofsed kui ka kemotroofsed organismid ei vaja väljastpoolt orgaanilisi aineid. Autotroofide hulka kuuluvad kõik rohelised taimed ja paljud bakterid.

Põhimõtteliselt erinev viis vajalike orgaaniliste ühendite saamiseks heterotroofidest. Heterotroofid ei suuda selliseid aineid anorgaanilistest ühenditest iseseisvalt sünteesida ja nõuavad valmis orgaaniliste ainete pidevat imendumist väljastpoolt. Seejärel "korraldavad" väljast saadud molekulid vastavalt oma vajadustele.

Heterotroofsed organismid sõltuvad otseselt roheliste taimede fotosünteesi saadustest. Näiteks kapsast või kartulit süües saame päikesevalguse energiat kasutades taimerakkudes sünteesitud aineid. Kui me sööme koduloomade liha, siis peame meeles pidama, et need loomad söövad taimset toitu: rohtu, teravilja jne. Seega on nende liha üles ehitatud taimsetest toiduainetest saadud molekulidest.

Heterotroofide hulka kuuluvad seened, loomad ja paljud bakterid. Ka mõned rohelise taime rakud on heterotroofsed: kambium- ja juurerakud. Fakt on see, et nende taimeosade rakud ei ole võimelised fotosünteesiks ja neid toidavad taime rohelised osad sünteesivad orgaanilised ained.

Rakkude toitumine: lüsosoomid ja rakusisene seedimine

Lüsosoomid, mille arv ühes rakus ulatub mitmesajani, moodustavad tüüpilise ruumi.

Lüsosoomid on erineva kuju ja suurusega; Nende sisemine struktuur on eriti mitmekesine. See mitmekesisus kajastub morfoloogilises terminoloogias. Osakeste jaoks, mida me praegu tunneme lüsosoomidena, on palju termineid. Nende hulgas: tihedad kehad, jääkkehad, tsütosoomid, tsütosegresoomid ja paljud teised.

Toidu seedimine tähendab keemilisest aspektist selle allutamist hüdrolüüsile, s.t. kasutades vett erinevate sidemete lõhustamiseks, mille kaudu on ühendatud looduslike makromolekulide ehitusplokid. Näiteks peptiidsidemed, mis ühendavad aminohappeid valkudes, glükolüütilised sidemed, mis ühendavad suhkruid polüsahhariidides, ning estersidemed hapete ja alkoholide vahel. Enamasti on need sidemed väga stabiilsed, purunedes ainult rasketes temperatuuri- ja pH-tingimustes (happelised või aluselised).

Elusorganismid ei suuda selliseid tingimusi luua ega taluda, ometi seedivad nad toitu ilma raskusteta. Ja nad teevad seda spetsiaalsete katalüsaatorite - hüdrolüütiliste ensüümide ehk hüdrolaaside abil, mis erituvad seedesüsteemis. Hüdrolaasid on spetsiifilised katalüsaatorid. Igaüks neist lõhub ainult rangelt määratletud keemilise sideme tüüpi. Kuna toit koosneb tavaliselt paljudest erinevate keemiliste sidemetega komponentidest, nõuab seedimine erinevate ensüümide samaaegset koordineeritud või järjestikust osalemist. Tõepoolest, seedekulglasse erituvad seedemahlad sisaldavad suurel hulgal erinevaid hüdrolaase, mis võimaldavad inimorganismil omastada paljusid taimset ja loomset päritolu komplekstoite. See võime on aga piiratud ja inimorganism ei suuda tselluloosi seedida.

Need põhisätted kehtivad sisuliselt lüsosoomide kohta. Igast lüsosoomist leiame terve hulga erinevaid hüdrolaase – tuvastatud on üle 50 liigi –, mis koos on võimelised täielikult või peaaegu täielikult seedima paljusid peamisi looduslikke aineid, sealhulgas valke, polüsahhariide, nukleiinhappeid, nende kombinatsioone ja derivaate. Kuid nagu inimese seedekulglat, iseloomustavad lüsosoomid nende seedimisvõime mõningaid piiranguid.

Soolestikus "puhastuvad" seedimise lõppsaadused (seeditakse) soolestikku imendumise tulemusena: need eemaldatakse limaskestarakkude abil, tavaliselt aktiivsete pumpade abil ja sisenevad vereringesse. Midagi sarnast juhtub lüsosoomides.

Seedimisel tekkivad erinevad väikesed molekulid transporditakse läbi lüsosoomi membraani tsütoplasmasse, kus neid kasutavad raku ainevahetussüsteemid.

Kuid mõnikord seedimist ei toimu või see on puudulik ega jõua selleni, et selle tooteid saaks puhastada. Enamikel lihtsatel organismidel ja madalamatel selgrootutel sellised olukorrad erilisi tagajärgi kaasa ei too, sest nende rakkudel on võime vabaneda oma vanade lüsosoomide sisust, visates need lihtsalt keskkonda.

Kõrgematel loomadel ei suuda paljud rakud oma lüsosoome sel viisil tühjendada. Nad on kroonilise kõhukinnisuse seisundis. Just see tõsine puudus on paljude lüsosoomide ülekoormusega seotud patoloogiliste seisundite aluseks. Düspepsia, ülihappesus, kõhukinnisus ja muud seedehäired.

Aftotroofne toitumine

Elu Maal sõltub autotroofsetest organismidest. Peaaegu kõik elusrakkudele vajalikud orgaanilised ained toodetakse fotosünteesi käigus.

Fotosüntees(Kreeka fotodest - valgus ja süntees - seos, kombinatsioon) - anorgaaniliste ainete (vesi ja süsinikdioksiid) muutmine roheliste taimede ja fotosünteetiliste mikroorganismide poolt päikeseenergia toimel orgaanilisteks aineteks, mis muundatakse keemiliste sidemete energiaks. orgaaniliste ainete molekulid.

Fotosünteesi faasid.

Fotosünteesi käigus muudetakse energiavaene vesi ja süsihappegaas energiamahukaks orgaaniliseks aineks – glükoosiks. Sel juhul koguneb päikeseenergia selle aine keemilistesse sidemetesse. Lisaks eraldub fotosünteesi käigus atmosfääri hapnik, mida organismid kasutavad hingamiseks.

Nüüdseks on kindlaks tehtud, et fotosüntees toimub kahes faasis – heledas ja pimedas.

Valgusfaasis ergastatakse päikeseenergia toimel klorofülli molekule ja sünteesitakse ATP.

Samaaegselt selle reaktsiooniga laguneb vesi (H 20) valguse mõjul, vabastades vaba hapniku (02). Seda protsessi nimetati fotolüüsiks (kreeka fotodest – valgus ja lüüs – lahustumine). Saadud vesinikuioonid seonduvad spetsiaalse ainega – vesinikioonide transportijaga (NADP) ja neid kasutatakse järgmises faasis.

Tempofaasi reaktsioonide toimumiseks ei ole valguse olemasolu vajalik. Energiaallikaks on siin valgusfaasis sünteesitud ATP molekulid. Tempofaasis neeldub õhust süsihappegaas, selle redutseerimine vesinikioonidega ja glükoosi moodustumine ATP energia kasutamise tõttu.

Keskkonnatingimuste mõju fotosünteesile.

Fotosüntees kasutab ainult 1% lehele langevast päikeseenergiast. Fotosüntees sõltub paljudest keskkonnatingimustest. Esiteks toimub see protsess kõige intensiivsemalt päikesespektri punaste kiirte mõjul (joonis 58). Fotosünteesi intensiivsuse määrab vabanenud hapniku hulk, mis tõrjub vee silindrist välja. Fotosünteesi kiirus sõltub ka taime valgustusastmest. Valgustundide suurenemine toob kaasa fotosünteesi produktiivsuse, st taime toodetud orgaaniliste ainete hulga suurenemise.

Fotosünteesi tähendus.

Fotosünteesi tooteid kasutatakse:

· organismid kui toitained, elutähtsate protsesside energia- ja hapnikuallikas;

· inimtoidu tootmises;

· ehitusmaterjalina elamuehitusel, mööbli valmistamisel jne.

Inimkond võlgneb oma olemasolu fotosünteesile.

Kõik kütusevarud Maal on fotosünteesi tulemusena tekkinud saadused. Söe ja puidu abil saame energiat, mis salvestus fotosünteesi käigus orgaanilises aines. Samal ajal eraldub atmosfääri hapnik.

Teadlaste hinnangul kuluks ilma fotosünteesita kogu hapnikuvaru ära 3000 aastaga.

Kemosüntees.

Lisaks fotosünteesile on teada veel üks meetod energia saamiseks ja orgaaniliste ainete sünteesimiseks anorgaanilistest. Mõned bakterid on võimelised ammutama energiat erinevate anorgaaniliste ainete oksüdeerimise teel. Nad ei vaja orgaaniliste ainete loomiseks valgust. Orgaaniliste ainete sünteesi anorgaanilistest ainetest, mis toimub tänu anorgaaniliste ainete oksüdatsioonienergiale, nimetatakse kemosünteesiks (ladina keemiast - keemia ja kreeka keelest sünteesist - seos, kombinatsioon).

Kemosünteetilised bakterid avastas vene teadlane S.N. Vinogradski. Sõltuvalt sellest, millise aine oksüdatsioonist vabaneb energiat, eristatakse kemosünteesivaid rauabaktereid, väävlibaktereid ja asotobaktereid.

5 . Ggeneetilinevihje kood. Valkude süntees rakus

Geneetiline kood- ühtne süsteem päriliku teabe salvestamiseks nukleiinhappemolekulides nukleotiidjärjestuse kujul. Geneetiline kood põhineb ainult neljast tähest-nukleotiidist koosneva tähestiku kasutamisel, mida eristavad lämmastikualused: A, T, G, C.

Geneetilise koodi peamised omadused on järgmised:

1. Geneetiline kood on kolmik. Triplet (koodon) on kolmest nukleotiidist koosnev järjestus, mis kodeerib ühte aminohapet. Kuna valgud sisaldavad 20 aminohapet, siis on ilmne, et igaüks neist ei saa olla ühe nukleotiidiga kodeeritud (kuna DNA-s on ainult nelja tüüpi nukleotiide, siis sel juhul jääb kodeerimata 16 aminohapet). Aminohapete kodeerimiseks ei piisa ka kahest nukleotiidist, kuna sel juhul saab kodeerida ainult 16 aminohapet. See tähendab, et ühte aminohapet kodeerivate nukleotiidide väikseim arv on kolm. (Sellisel juhul on võimalike nukleotiidi kolmikute arv 43 = 64).

2. Koodi redundantsus (degeneratsioon) tuleneb selle kolmiku olemusest ja tähendab, et ühte aminohapet saab kodeerida mitme kolmikuga (kuna aminohappeid on 20 ja kolmikuid 64). Erandiks on metioniin ja trüptofaan, mida kodeerib ainult üks kolmik. Lisaks täidavad mõned kolmikud kindlaid funktsioone.

Niisiis on mRNA molekulis kolm neist UAA, UAG, UGA stoppkoodonid, st stoppsignaalid, mis peatavad polüpeptiidahela sünteesi. Metioniinile vastav kolmik (AUG), mis asub DNA ahela alguses, ei kodeeri aminohapet, vaid täidab lugemist algatava (põneva) funktsiooni.

3. Koos liiasusega iseloomustab koodi ühetähenduslikkuse omadus, mis tähendab, et igale koodonile vastab ainult üks konkreetne aminohape.

4. Kood on kollineaarne, st. geeni nukleotiidide järjestus ühtib täpselt valgu aminohapete järjestusega.

5. Geneetiline kood on mittekattuv ja kompaktne, see tähendab, et see ei sisalda kirjavahemärke. See tähendab, et lugemisprotsess ei võimalda veergude (triplettide) kattumise võimalust ning teatud koodonist alustades toimub lugemine pidevalt, kolmik tripleti järel, kuni stoppsignaalini (lõpetuskoodonid). Näiteks mRNA-s loevad ainult sellised kolmikud järgmist lämmastiku aluste järjestust AUGGGUGTSUAUAUGUG: AUG, GUG, TSUU, AAU, GUG, mitte AUG, UGG, GGU, GUG jne või AUG, GGU, UGC, CUU. , jne jne või mõnel muul viisil (näiteks koodon AUG, kirjavahemärk G, koodon UGC, kirjavahemärk U jne).

6. Geneetiline kood on universaalne ehk kõikide organismide tuumageenid kodeerivad informatsiooni valkude kohta ühtemoodi, sõltumata nende organismide organiseerituse tasemest ja süstemaatilisest asukohast.

Valkude süntees rakus

Valkude biosüntees toimub igas elusrakus. See on kõige aktiivsem noortes kasvavates rakkudes, kus sünteesitakse valke nende organellide ehitamiseks, samuti sekretoorsetes rakkudes, kus sünteesitakse ensüümvalke ja hormoonvalke.

Peamine roll valkude struktuuri määramisel kuulub DNA-le. DNA tükki, mis sisaldab teavet ühe valgu struktuuri kohta, nimetatakse geeniks. DNA molekul sisaldab mitusada geeni. DNA molekul sisaldab spetsiifiliselt kombineeritud nukleotiidide kujul valgu aminohapete järjestuse koodi. DNA kood dešifreeriti peaaegu täielikult. Selle olemus on järgmine. Iga aminohape vastab DNA ahela lõigule, mis koosneb kolmest kõrvuti asetsevast nukleotiidist.

Näiteks jaotis T--T--T vastab aminohappele lüsiin, jaotis A--C--A - tsüstiin, C--A--A - valiin jne. Seal on 20 erinevat aminohapet, 4 nukleotiidi 3 võimalike kombinatsioonide arv võrdub 64-ga. Järelikult on kolmikuid kõigi aminohapete kodeerimiseks enam kui piisavalt.

Valkude süntees on keeruline mitmeetapiline protsess, mis kujutab endast maatrikssünteesi põhimõttel kulgevat sünteetiliste reaktsioonide ahelat.

Kuna DNA asub raku tuumas ja valkude süntees toimub tsütoplasmas, siis on olemas vahendaja, mis edastab informatsiooni DNA-st ribosoomidesse. See sõnumitooja on mRNA. :

Valkude biosünteesis määratakse järgmised etapid, mis esinevad raku erinevates osades:

1. Esimene etapp – tuumas toimub mRNA süntees, mille käigus transkribeeritakse DNA geenis sisalduv informatsioon mRNA-ks. Seda protsessi nimetatakse transkriptsiooniks (ladina keelest "transkriptsioon" - ümberkirjutamine).

2. Teises etapis ühendatakse aminohapped tRNA molekulidega, mis koosnevad järjestikku kolmest nukleotiidist - antikoodonitest, mille abil määratakse nende kolmikkoodon.

3. Kolmas etapp on polüpeptiidsidemete otsese sünteesi protsess, mida nimetatakse translatsiooniks. See esineb ribosoomides.

4. Neljandas etapis moodustub valgu sekundaarne ja tertsiaarne struktuur, st valgu lõplik struktuur.

Seega tekivad valkude biosünteesi käigus uued valgumolekulid vastavalt DNA-s sisalduvale täpsele informatsioonile. See protsess tagab valkude uuenemise, ainevahetusprotsessid, rakkude kasvu ja arengu ehk kõik raku eluprotsessid.

Kromosoomid (kreeka keelest "chroma" - värv, "soma" - keha) - raku tuuma väga olulised struktuurid. Nad mängivad suurt rolli rakkude jagunemise protsessis, tagades päriliku teabe edastamise ühelt põlvkonnalt teisele. Need on valkudega seotud õhukesed DNA ahelad. Niidid nimetatakse kromatiidid mis koosneb DNA-st, aluselistest valkudest (histoonidest) ja happelistest valkudest.

Mittejagunevas rakus täidavad kromosoomid kogu tuuma mahu ja pole mikroskoobi all nähtavad. Enne jagunemise algust toimub DNA spiraliseerumine ja iga kromosoom muutub mikroskoobi all nähtavaks.

Spiraliseerumise käigus lühenevad kromosoomid kümneid tuhandeid kordi. Selles olekus näevad kromosoomid välja nagu kaks identset kõrvuti asetsevat ahelat (kromatiidi), mis on ühendatud ühise lõiguga - tsentromeeriga.

Iga organismi iseloomustab konstantne kromosoomide arv ja struktuur. Somaatilistes rakkudes on kromosoomid alati paaris, see tähendab, et tuumas on kaks identset kromosoomi, mis moodustavad ühe paari. Selliseid kromosoome nimetatakse homoloogseteks ja paaritud kromosoomide komplekte somaatilistes rakkudes diploidseteks.

Seega koosneb diploidne kromosoomide komplekt inimestel 46 kromosoomist, moodustades 23 paari. Iga paar koosneb kahest identsest (homoloogsest) kromosoomist.

Kromosoomide struktuuriomadused võimaldavad neid eristada 7 rühma, mida tähistatakse ladina tähtedega A, B, C, D, E, F, G. Kõikidel kromosoomipaaridel on seerianumbrid.

Meestel ja naistel on 22 paari identseid kromosoome. Neid nimetatakse autosoomideks. Mees ja naine erinevad ühe kromosoomipaari poolest, mida nimetatakse sugukromosoomideks. Neid tähistatakse tähtedega - suur X (rühm C) ja väike Y (rühm C). Naise kehas on 22 paari autosoome ja üks paar (XX) sugukromosoome. Meestel on 22 paari autosoome ja üks paar (XY) sugukromosoome.

Erinevalt somaatilistest rakkudest sisaldavad sugurakud poole kromosoomide komplektist, see tähendab, et nad sisaldavad igast paarist ühte kromosoomi! Seda komplekti nimetatakse haploidseks. Haploidne kromosoomide komplekt tekib rakkude küpsemise ajal.

6 . Rtranskriptsiooni ja translatsiooni reguleerimine rakus jakeha

Operon ja repressor.

On teada, et kromosoomide kogum ehk DNA molekulide kogum on ühe organismi kõikides rakkudes ühesugune.

Järelikult on iga keharakk võimeline sünteesima mis tahes koguses igat antud organismile iseloomulikku valku. Õnneks seda kunagi ei juhtu, kuna konkreetse koe rakkudel peab olema teatud hulk valke, mis on vajalikud nende funktsioonide täitmiseks mitmerakulises organismis, ega tohi mingil juhul sünteesida "võõraid" valke, mis on iseloomulikud teiste kudede rakkudele.

Näiteks juurerakkudes on vaja sünteesida taimehormoone ja leherakkudes fotosünteesi tagamiseks ensüüme. Miks ei sünteesita ühes rakus korraga kõiki valke, mille kohta teave sisaldub selle kromosoomides?

Selliseid mehhanisme on paremini uuritud prokarüootsetes rakkudes. Hoolimata asjaolust, et prokarüootid on üherakulised organismid, on reguleeritud ka nende transkriptsioon ja translatsioon, kuna ühel ajahetkel võib rakk vajada teatud valku ja teisel hetkel võib sama valk talle kahjulikuks muutuda.

Valgusünteesi reguleeriva mehhanismi geneetiliseks üksuseks tuleks pidada operoni, mis sisaldab ühte või mitut struktuurgeeni, st geenid, mis kannavad teavet mRNA struktuuri kohta, mis omakorda kannab teavet valgu struktuuri kohta. Enne neid geene, operoni alguses, on promootor - ensüümi RNA polümeraasi "maandumiskoht". Promootori ja operonis paiknevate struktuurgeenide vahel on DNA osa, mida nimetatakse operaatoriks. Kui operaatoriga on seotud spetsiaalne valk, repressor, ei saa RNA polümeraas alustada mRNA sünteesi.

Valgu sünteesi reguleerimise mehhanism eukarüootides.

Eukarüootide geenifunktsiooni reguleerimine, eriti kui me räägime paljurakulisest organismist, on palju keerulisem. Esiteks, mis tahes funktsiooni tagamiseks vajalikud valgud võivad olla kodeeritud erinevate kromosoomide geenides (tuletage meelde, et prokarüootides esindab rakus olevat DNA-d üksainus molekul). Teiseks on eukarüootidel geenid ise keerulisemad kui prokarüootidel; neil on "vaiksed" piirkonnad, millest mRNA-d ei loeta, kuid mis on võimelised reguleerima naaber-DNA osade toimimist. Kolmandaks, mitmerakulises organismis on vaja täpselt reguleerida ja koordineerida geenide tööd erinevate kudede rakkudes.

See koordineerimine toimub kogu organismi tasandil ja peamiselt hormoonide abil. Neid toodetakse nii endokriinsete näärmete rakkudes kui ka paljude teiste kudede, näiteks närvirakkude rakkudes. Need hormoonid seonduvad spetsiaalsete retseptoritega, mis asuvad kas rakumembraanil või raku sees. Retseptori interaktsiooni tulemusena rakus oleva hormooniga aktiveeruvad või vastupidi, represseeritakse teatud geenid ning valgusüntees antud rakus muudab selle iseloomu. Näiteks neerupealiste hormoon adrenaliin aktiveerib lihasrakkudes glükogeeni lagunemise glükoosiks, mis toob kaasa nende rakkude energiavarustuse paranemise. Teine kõhunäärme eritatav hormoon, insuliin, seevastu soodustab glükogeeni moodustumist glükoosist ja selle ladestumist maksarakkudes.

Arvestada tuleks ka sellega, et 99,9% DNA-st on kõigil inimestel ühesugune ja ainult ülejäänud 0,1% määrab iga inimese ainulaadse individuaalsuse: välimus, iseloomuomadused, ainevahetus, vastuvõtlikkus teatud haigustele, individuaalne reaktsioon ravimitele ja palju muud. rohkem.

Võib eeldada, et mõned "mittetöötavad" geenid teatud rakkudes kaovad ja hävivad. Mitmed katsed on aga tõestanud, et see pole nii. Kullese soolerakust on teatud tingimustel võimalik kasvatada terve konn, mis on võimalik ainult siis, kui selle raku tuumas on säilinud kogu geneetiline informatsioon, kuigi osa sellest ei ekspresseerunud valkude kujul. rakk oli osa sooleseinast. Järelikult kasutatakse paljurakulise organismi igas rakus vaid osa tema DNA-s sisalduvast geneetilisest informatsioonist, mis tähendab, et peab olema mehhanisme, mis “lülitavad sisse” või “lülitavad välja” konkreetse geeni töö erinevates rakkudes.

Inimese 46 kromosoomis sisalduvate DNA molekulide kogupikkus on peaaegu 2 meetrit. Kui tähestiku tähed oleks kodeeritud geneetilise kolmikkoodiga, siis piisaks ühe inimraku DNA-st 1000 paksu tekstiköite krüpteerimiseks!

Kõik organismid Maal koosnevad rakkudest. On ühe- ja mitmerakulisi organisme.

Tuumarakkudeta organisme nimetatakse prokarüootideks ja neid, mille rakkudes on tuumad, nimetatakse eukarüootideks. Väljastpoolt on iga rakk kaetud bioloogilise membraaniga. Raku sees on tsütoplasma, milles paikneb tuum (eukarüootidel) ja muud organellid. Tuum on täidetud karüoplasmaga, milles paiknevad kromatiin ja nukleoolid. Kromatiin on valkudega seotud DNA, mis moodustab rakkude jagunemise käigus kromosoome.

Raku kromosoomikomplekti nimetatakse karüotüübiks.

Eukarüootsete rakkude tsütoplasmas on tsütoskelett - kompleksne süsteem, mis täidab tugi-, motoorseid ja transpordifunktsioone. Raku olulisemad organellid: tuum, endoplasmaatiline retikulum, Golgi kompleks, ribosoomid, mitokondrid, lüsosoomid, plastiidid. Mõnedel rakkudel on liikumisorganellid: lipud, ripsmed.

Prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude vahel on olulisi struktuurseid erinevusi.

Viirused on mitterakulised eluvormid.

Raku ja terve hulkrakse organismi normaalseks toimimiseks on vajalik pidev sisekeskkond, mida nimetatakse homöostaasiks.

Homöostaasi säilitavad metaboolsed reaktsioonid, mis jagunevad assimilatsiooniks (anabolism) ja dissimilatsiooniks (katabolism). Kõik metaboolsed reaktsioonid toimuvad bioloogiliste katalüsaatorite - ensüümide - osalusel. Iga ensüüm on spetsiifiline, st osaleb rangelt määratletud eluprotsesside reguleerimises. Seetõttu "töötavad" igas rakus paljud ensüümid.

Mis tahes raku kõik energiakulud tagab universaalne energiaaine - ATP. ATP moodustub orgaaniliste ainete oksüdatsiooni käigus vabanevast energiast. See protsess on mitmeetapiline ja kõige tõhusam hapniku lagunemine toimub mitokondrites.

Eluks vajalike orgaaniliste ainete saamise meetodi järgi jagunevad kõik rakud autotroofideks ja heterotroofideks. Autotroofid jagunevad fotosünteetilisteks ja kemosünteetilisteks ning kõik nad on võimelised iseseisvalt sünteesima neile vajalikke orgaanilisi aineid. Heterotroofid saavad enamiku orgaanilisi ühendeid väljastpoolt.

Fotosüntees on kõige olulisem protsess, mis on enamiku Maa organismide tekke ja olemasolu aluseks. Fotosünteesi tulemusena sünteesitakse päikesekiirguse energia abil kompleksseid orgaanilisi ühendeid. Kõik organismid Maal, välja arvatud kemosünteesid, sõltuvad otseselt või kaudselt fotosünteesist.

Kõige olulisem protsess, mis toimub kõigis rakkudes (välja arvatud rakud, mis on arengu käigus DNA kaotanud), on valkude süntees. Teave valgu primaarse struktuuri moodustavate aminohapete järjestuse kohta sisaldub DNA nukleotiidide kolmikute kombinatsioonide järjestuses. Geen on DNA osa, mis kodeerib teavet ühe valgu struktuuri kohta. Transkriptsioon on valgu aminohappejärjestust kodeeriva mRNA sünteesiprotsess. mRNA lahkub tuumast (eukarüootides) tsütoplasmasse, kus toimub valgu aminohappeahela moodustumine ribosoomides. Seda protsessi nimetatakse tõlkimiseks. Iga rakk sisaldab palju geene, kuid rakk kasutab ainult rangelt määratletud osa geneetilisest informatsioonist, mille tagab spetsiaalsete mehhanismide olemasolu geenides, mis lülitavad sisse või välja konkreetse valgu sünteesi rakus.

Bibliograafia

1. Darevski, I.S.; Orlov, N.L. Haruldased ja ohustatud loomad. Kahepaiksed ja roomajad; M.: Kõrgkool, 1988. - 463 lk.

2. Linnaeus, Karl Botaanikafilosoofia; M.: Nauka, 1989. - 456 lk.

3. Oparin, A.I. Asi. Elu. Intelligentsus; M.: Nauka, 1977. - 208 lk.

5. Attenborough, David Living Planet; M.: Mir, 1988. - 328 lk.

Postitatud saidile Allbest.ru

Sarnased dokumendid

Raku peamised organellid. Tsütoplasma on poolvedel keskkond, milles paiknevad raku tuum ja kõik selle koostisega organellid. Golgi kompleksi struktuuri skeem. Inklusiooni liikumise organellid (ripsmed ja lipud). Südamiku kuju ja suurus, selle peamised funktsioonid.

esitlus, lisatud 13.11.2014


Keharakkude ehituse ühtne plaan. Tuuma ja tsütoplasma struktuuri range järjestamine. Rakutuum (kogu geneetilise teabe hoidla). Rakutuuma sisu (kromatiin). Golgi aparaat, endoplasmaatiline retikulum, rakulised struktuurid.

abstraktne, lisatud 28.07.2009


Organellide olemus, tsütoplasmaatiliste inklusioonide klassifitseerimine funktsionaalse eesmärgi järgi. Taime- ja loomarakkude eristavad tunnused, tuuma roll nende toimimises. Raku peamised organellid: Golgi kompleks, mitokondrid, lüsosoomid, plastiidid.

esitlus, lisatud 27.12.2011


Rakutuuma – geneetilist informatsiooni sisaldava eukarüootse raku komponendi – evolutsiooniline tähtsus. Tuuma struktuur: kromatiin, nukleool, karüoplasma ja tuumaümbris. Põhifunktsioonid: päriliku teabe salvestamine, edastamine ja rakendamine.

esitlus, lisatud 21.02.2014


Elusorganismide organiseerituse tunnused ja tasemed. Raku keemiline korraldus. Anorgaanilised, orgaanilised ained ja vitamiinid. Lipiidide, süsivesikute ja valkude struktuur ja funktsioonid. Nukleiinhapped ja nende liigid. DNA ja RNA molekulid, nende ehitus ja funktsioonid.

abstraktne, lisatud 07.06.2010


Raku struktuuri elemendid ja nende omadused. Membraani, tuuma, tsütoplasma, rakukeskuse, ribosoomi, endoplasmaatilise retikulumi, Golgi kompleksi, lüsosoomide, mitokondrite ja plastiidide funktsioonid. Erinevate organismide kuningriikide esindajate rakustruktuuri erinevused.

esitlus, lisatud 26.11.2013


Rakuteooria arengulugu, selle evolutsioon. Rakumembraani ehitus ja funktsioonid, membraani omadused, tsütoplasma, tuum. Plasmamembraani ja Golgi aparaadi roll rakkude elus. Ribosoomid ja mitokondrid, nende funktsioonid ja koostis.

abstraktne, lisatud 16.08.2009


Rakuuuringute ajalugu, kõigi aegade kuulsaimad sellel teemal kirjutatud teosed ja praegused teadmised. Raku elementaarstruktuur, selle põhikomponendid ja nende funktsioonid. Tsütoplasma ja selle organellid, Golgi kompleksi eesmärk ja kandmised.

abstraktne, lisatud 07.10.2009


Rakutuuma ehitus ja funktsioonid. Selle kuju, koostis, struktuur. Deoksüribonukleiinhape on päriliku teabe kandja. DNA replikatsiooni mehhanism. Normaalse biosünteesi käigus kahjustatud DNA loomuliku struktuuri taastamise protsess.

abstraktne, lisatud 09.07.2015


Tsütoplasma on raku oluline osa, mis on suletud plasmamembraani ja tuuma vahele. Keskkonna reaktsioon ja tsütoplasma liikumise tunnused. Hüaloplasma tähendus, funktsioonid ja struktuur. Elusraku ühe- ja kahemembraansete organellide tüübid ja roll.

Võrreldes teiste rakkudega täidavad sugurakud ainulaadseid funktsioone. Need tagavad päriliku teabe edastamise indiviidide põlvkondade vahel, mis säilitab elu aja jooksul. Sugurakud on paljurakulise organismi rakkude diferentseerumise üks suundi, mis on suunatud paljunemisprotsessile. Need on väga diferentseerunud rakud, mille tuumad sisaldavad kogu vajalikku pärilikku informatsiooni uue organismi arenguks.

Võrreldes somaatiliste rakkudega (epiteel-, närvi-, lihas-) on sugurakkudel mitmeid iseloomulikke tunnuseid. Esimene erinevus on haploidse kromosoomikomplekti olemasolu tuumas, mis tagab selle liigi organismidele omase diploidse komplekti paljunemise sügoodis (näiteks inimese sugurakud sisaldavad 23 kromosoomi; kui sugurakud pärast viljastamist ühinevad, moodustub sügoot, mis sisaldab 46 kromosoomi – inimese rakkude jaoks normaalne arv).

Teine erinevus on ebatavaline tuuma-tsütoplasma suhe (st tuumamahu ja tsütoplasma mahu suhe). Munades väheneb see tänu sellele, et seal on palju tsütoplasmat, mis sisaldab tulevase embrüo jaoks toitainet (mullakollast). Seevastu spermatosoidides on tuuma-tsütoplasma suhe kõrge, kuna tsütoplasma maht on väike (peaaegu kogu rakk on hõivatud tuumaga). See asjaolu on kooskõlas sperma peamise funktsiooniga - päriliku materjali viimisega munarakku.

Kolmas erinevus on sugurakkude madal ainevahetus. Nende seisund on sarnane peatatud animatsiooniga. Meeste sugurakud ei sisene üldse mitoosi ja emassugurakud omandavad selle võime alles pärast viljastumist (kui nad lakkavad olemast sugurakud ja muutuvad sügootideks) või kokkupuudet partenogeneesi esilekutsuva teguriga.

Vaatamata mitmete ühiste tunnuste olemasolule erinevad meeste ja naiste sugurakud üksteisest märkimisväärselt nende funktsioonide erinevuse tõttu.

Muna on suur, liikumatu rakk, mis on varustatud toitainetega. Emase munaraku suurus on 150–170 mikronit (palju suurem kui isase seemnerakk, mille suurus on 50–70 mikronit). Toitainete funktsioonid on mitmekesised. Neid teostatakse:

1) valkude biosünteesi protsessideks vajalikud komponendid (ensüümid, ribosoomid, m-RNA, t-RNA ja nende prekursorid);

2) spetsiifilised reguleerivad ained, mis kontrollivad kõiki munaga toimuvaid protsesse, näiteks tuumamembraani lagunemise tegur (sellest protsessist algab meiootilise jagunemise 1. profaas), faktor, mis muudab spermatosoidi tuuma enne munaraku lagunemist. lõhustamisfaas, faktor, mis vastutab meiootilise ploki eest II metafaasi staadiumis jne;

3) munakollane, mis sisaldab valke, fosfolipiide, erinevaid rasvu, mineraalsooli. Just tema varustab embrüot embrüo perioodil.

Olenevalt munakollase kogusest võib see olla aletsitaalne, st sisaldada ebaolulises koguses munakollast, polü-, meso- või oligoletsitaali. Inimese munarakk on aletitaalne. See on tingitud asjaolust, et inimese embrüo liigub väga kiiresti histiotroofselt toitumisviisilt hematotroofsele. Samuti on inimese muna munakollase jaotumisel isoletsitaalne: tühise munakollase koguse korral jaotub see rakus ühtlaselt, nii et tuum ilmub ligikaudu keskele.

Munal on kaitsefunktsioone täitvad membraanid, mis takistavad rohkem kui ühe spermatosoidi tungimist munarakku, soodustavad embrüo siirdamist emaka seina ja määravad embrüo esmase kuju.

Muna on tavaliselt sfäärilise või veidi pikliku kujuga ja sisaldab tüüpilisi organelle, mida iga rakk. Sarnaselt teistele rakkudele on munaraku piiritletud plasmamembraan, kuid väljastpoolt ümbritseb seda mukopolüsahhariididest koosnev läikiv membraan (nimetuse sai see oma optiliste omaduste tõttu). Zona pellucida on kaetud corona radiata ehk follikulaarse membraaniga, mis on folliikulite rakkude mikrovillid. See mängib kaitsvat rolli ja toidab muna.

Munarakul puudub aktiivse liikumise aparaat. 4–7 päevaga liigub see läbi munajuha emakaõõnde, umbes 10 cm kaugusele Muna iseloomustab plasmasegregatsioon. See tähendab, et pärast viljastamist toimub tsütoplasma ühtlane jaotus veel purustamata munas, nii et hiljem saavad tulevaste kudede alge rakud seda teatud korrapärases koguses.

Sperma on meessoost sugurakk (gameet). Sellel on liikumisvõime, mis teatud määral tagab võimaluse kohtuda erinevast soost sugurakkudega. Sperma mõõtmed on mikroskoopilised: selle raku pikkus inimestel on 50–70 mikronit (suurim on vesiviljas - kuni 500 mikronit). Kõik spermatosoidid kannavad negatiivset elektrilaengut, mis ei lase neil spermas kokku kleepuda. Meessoost isendil toodetud spermatosoidide arv on alati kolossaalne. Näiteks terve mehe ejakulaadis on umbes 200 miljonit spermat (täkk toodab umbes 10 miljardit spermat).

Sperma struktuur

Morfoloogia poolest erinevad spermatosoidid järsult kõigist teistest rakkudest, kuid need sisaldavad kõiki peamisi organelle. Igal spermal on pea, kael, vahepealne osa ja lipukujuline saba. Peaaegu kogu pea on täidetud tuumaga, mis kannab kromatiini kujul pärilikkust. Pea eesmises otsas (selle tipus) on akrosoom, mis on modifitseeritud Golgi kompleks. Siin moodustub hüaluronidaas, ensüüm, mis on võimeline lagundama munamembraani mukopolüsahhariide, mis võimaldab spermal tungida munarakku. Sperma kaelas on mitokondrid, millel on spiraalne struktuur. On vaja genereerida energiat, mis kulub sperma aktiivsetele liikumistele munaraku suunas. Sperma saab suurema osa oma energiast fruktoosi kujul, mille poolest on ejakulaat väga rikas. Pea ja kaela piiril on tsentriool. Lipu ristlõikel on näha 9 paari mikrotuubuleid, keskel on veel 2 paari. Lipu on aktiivse liikumise organell. Seemnevedelikus areneb isassuguraat kiiruseks 5 cm/h (mis on oma suuruse suhtes ligikaudu 1,5 korda kiirem kui olümpiaujuja kiirus).

Sperma elektronmikroskoopia näitas, et pea tsütoplasmas ei ole kolloidne, vaid vedelkristalliline olek. See tagab spermatosoidide vastupanuvõime ebasoodsatele keskkonnatingimustele (näiteks naise suguelundite happelisele keskkonnale). On kindlaks tehtud, et spermatosoidid on ioniseeriva kiirguse mõjule vastupidavamad kui ebaküpsed munarakud.

Mõne loomaliigi spermatosoididel on akrosomaalne aparaat, mis muna tabamiseks ajab välja pika ja peenikese niidi.

On kindlaks tehtud, et sperma membraanil on spetsiifilised retseptorid, mis tunnevad ära munaraku sekreteeritavad kemikaalid. Seetõttu on inimese spermatosoidid võimelised munaraku suunas liikuma (seda nimetatakse positiivseks kemotaksiks).

Viljastamise ajal tungib munarakku ainult pärilikku aparaati kandva sperma pea ja ülejäänud osad jäävad väljapoole.

Viljastamine on sugurakkude sulandumise protsess. Viljastamise tulemusena moodustub diploidne rakk - sigoot, see on uue organismi arengu algstaadium. Viljastamisele eelneb sigimisproduktide vabastamine ehk seemendamine. Seemendamine on kahte tüüpi:

1) väline. Seksuaaltooted satuvad väliskeskkonda (paljudel magevee- ja mereloomadel);

2) sisemine. Isasloom eritab suguprodukte emase suguelunditesse (imetajatel, inimestel).

Viljastumine koosneb kolmest järjestikusest etapist: sugurakkude lähenemine, munaraku aktiveerimine, sugurakkude sulandumine (süngaamia) ja akrosomaalne reaktsioon.

Gamete konvergents

C) on põhjustatud sugurakkude kohtumise tõenäosust suurendavate tegurite kombinatsioonist: õigeaegselt koordineeritud isaste ja emaste seksuaalne aktiivsus, sobiv seksuaalkäitumine, liigne sperma tootmine, suured munarakud. Juhtiv tegur on gamoonide vabanemine sugurakkude poolt (spetsiifilised ained, mis soodustavad sugurakkude lähenemist ja sulandumist). Muna eritab günogamoone, mis määravad spermatosoidide suunalise liikumise tema poole (kemotaksis), spermatosoidid aga androgamoone.

Imetajate jaoks on oluline ka sugurakkude viibimise aeg naiste suguelundites. See on vajalik selleks, et sperma omandaks viljastamisvõime (tekib nn mahtuvus, st võime läbida akrosomaalset reaktsiooni).

Akrosoom reaktsioon

Akrosoomi reaktsioon on sperma akrosoomis sisalduvate proteolüütiliste ensüümide (peamiselt hüaluronidaasi) vabanemine. Nende mõjul lahustuvad munaraku membraanid seemnerakkude suurima kogunemise kohas. Väljaspool on munaraku tsütoplasma osa (nn viljastamistuberkul), mille külge kinnitub ainult üks spermatosoididest. Pärast seda ühinevad munaraku ja sperma plasmamembraanid, moodustub tsütoplasmaatiline sild ja mõlema suguraku tsütoplasmad ühinevad. Järgmisena tungivad spermatosoidi tuum ja tsentriool munaraku tsütoplasmasse ja selle membraan integreeritakse munaraku membraani. Sperma sabaosa eraldatakse ja resorbeeritakse, ilma et see mängiks olulist rolli embrüo edasises arengus.

Muna aktiveerimine

Muna aktiveerimine toimub loomulikult selle kokkupuutel spermaga. Toimub kortikaalne reaktsioon, mis kaitseb muna polüspermia eest, see tähendab rohkem kui ühe sperma tungimise eest. See seisneb selles, et vitelliini membraani eraldumine ja kõvenemine toimub kortikaalsetest graanulitest vabanevate spetsiifiliste ensüümide mõjul.

Munas muutub ainevahetus, suureneb hapnikuvajadus, algab aktiivne toitainete süntees. Muna aktiveerumine lõpeb valkude biosünteesi translatsioonifaasi algusega (kuna oogeneesis talletati m-RNA, t-RNA, ribosoomid ja energia makroergide kujul).

Sugurakkude liitmine

Enamikul imetajatel on munarakk spermaga kohtumise ajal II metafaasis, kuna meioosi protsessi selles blokeerib konkreetne tegur. Kolmes imetajate perekonnas (hobused, koerad ja rebased) toimub blokeerimine diakineesi staadiumis. See blokk eemaldatakse alles pärast seda, kui spermatosoidi tuum tungib munarakku. Samal ajal kui meioos munas lõpeb, omandab sellesse tunginud spermatosoidi tuum teistsuguse välimuse – esmalt interfaasi ja seejärel profaasi tuuma. Sperma tuum muutub meessoost protuumaks: DNA hulk selles kahekordistub, selles sisalduv kromosoomide komplekt vastab n2c-le (sisaldab haploidset redutseerunud kromosoomide komplekti).

Pärast meioosi lõppu muutub tuum naissoost protuumaks ja sisaldab ka n2c-le vastavat kogust pärilikkust.

Mõlemad protuumad läbivad tulevases sügootis keerukaid liikumisi, lähenevad ja ühinevad, moodustades sünkarüoni (sisaldab diploidset kromosoomide komplekti) ühise metafaasiplaadiga. Seejärel moodustub ühine membraan ja ilmub sügoot. Sügoodi esimene mitootiline jagunemine viib kahe esimese embrüonaalse raku (blastomeeride) moodustumiseni, millest igaüks kannab diploidset kromosoomide komplekti 2n2c.

Rakk on enamiku Maa organismide põhiline struktuuriüksus. Selle jagunemine põhineb kahel protsessil - mitoosil ja meioosil.

Mis on somaatilised rakud?

Nii nimetatakse kõiki elusorganismide rakke, välja arvatud sugurakud. Kõigil neil on kahekordne kromosoomide komplekt, erinevalt samadest sugurakkudest, millel on üks komplekt. Neist moodustuvad kõik maailma elusorganismid, välja arvatud viirused. Nende jagunemine põhineb protsessil, mida nimetatakse mitoosiks.

Mis on mitoos ja milline on selle roll looduses?

Selle protsessi käigus moodustub ühest rakust kaks identset tütarrakku, millel on täpselt sama kromosoomikomplekt kui emal. See on ainus viis kõigi üherakuliste eukarüootide paljunemiseks; see protsess on ka taimede, loomade ja seente kudede taastumise aluseks. Mitoos mängib otsustavat rolli mitte ainult mittesugulisel, vaid ka sugulisel paljunemisel, tagades embrüonaalsete rakkude jagunemise. Taimede, seente ja loomade rakud jagunevad keha kasvu ajal täpselt samamoodi.

Mis on meioos?

See on teine ​​viis somaatiliste rakkude jagunemiseks. Siiski on see mõnevõrra spetsiifiline. Meioosiprotsessi käigus toodab üks kahekordse kromosoomikomplektiga rakk mitu tütarrakku ühe komplektiga. Sel viisil toodetakse sugurakke, st sugurakke.

Mitoosi faasid

Somaatiliste rakkude jagunemine toimub mitmes etapis, millest igaühel on oma eripärad. Kogu protsess kestab umbes kolm tundi. Interfaase arvestamata on neli etappi: profaas, anafaas, metafaas ja telofaas. Esimesed asjad kõigepealt.

Interfaas

See on ajavahemik rakkude jagunemise vahel, mille jooksul see valmistub mitoosiks. Selles faasis rakk areneb ja avaldab oma tavapäraseid elutegevuse tunnuseid. See periood ei sisaldu otseselt mitoosi protsessis.

Profaas

See on mitoosi pikim faas. Selle pikkuses suureneb raku tuum, kromosoomid moodustuvad spiraalselt. Sel perioodil on kõik kromosoomid kaks kromatiidi, mida ühendavad tsentromeerid – omamoodi kitsendused. Need struktuurid näevad välja nagu täht X. Seejärel tuumaümbris ja tuum hävivad ning kromosoomid liiguvad tsütoplasmasse. Raku tsentrioolid paiknevad selle poolustel ja moodustavad omavahel spindli filamente, mis seejärel faasi lõpus kinnituvad tsentromeeride külge.

Metafaas

See on järgmine samm somaatiliste rakkude jagunemise protsessis. Selles faasis joonduvad kromosoomid piki raku ekvaatorit. Sel viisil moodustub metafaasiplaat. Sel ajal on kromosoomid väga väikesed, kuna need on tihedalt keerdunud spiraalideks. Kuid need on nende selge asukoha tõttu selgelt nähtavad läbi mikroskoobi. Seetõttu tehakse rakukromosoomide uurimine tavaliselt mitoosi selles etapis.

Anafaas

See on mitoosi kaudu toimuva raku jagunemise lühim etapp. Sel perioodil hakkavad tsentrioolidest moodustunud spindli niidid kromosoomi tsentromeere vastassuundadesse tõmbama, mille tulemusena jaguneb see kaheks eraldi kromatiidiks. Nüüd on raku igal poolusel identsed kromatiidide komplektid.

Telofaas

See on mitoosi viimane etapp. Selle käigus täheldatakse protsesse, mis on vastupidised kolmes eelmises faasis toimunud protsessidele. Nimelt: kromosoomispiraalid rulluvad lahti, tekivad uuesti tuumamembraanid ja tuumakesed. Ka selles etapis toimub jagunemine ise otse: tsütoplasma jaguneb ja iga tütarrakk saab oma organellide komplekti. Taimedes moodustub tselluloosist sein ka kahe vastloodud struktuuri membraani ümber.

Meioos

Teine protsess, mille käigus somaatilised rakud jagunevad. See hõlmab sugurakkude, st ühe kromosoomikomplektiga sugurakkude moodustumist. Somaatilised rakud jagunevad selle protsessi käigus kaks korda järjest. Seega eristatakse meioosi I ja meioosi II. Igaüks neist koosneb mitoosiga samade nimedega faasidest. Vaatame lähemalt protsesse, mis rakus toimuvad meioosi erinevatel etappidel.

Meioos I

Selle protsessi käigus rakk jaguneb nii, et moodustub kaks tütarrakku poolitatud kromosoomikomplektiga:

1. Profaas. Selles etapis toimub huvitav protsess - üleminek. See seisneb selles, et kromatiidid põimuvad ja vahetavad DNA üksikuid osi. Selle tulemusena toimub raku geneetilise informatsiooni rekombinatsioon, mis tagab sama liigi organismide mitmekesisuse. Seejärel kromatiidid eraldatakse ja toimub sama, mis mitoosi profaasis: tuumamembraan ja tuum kaovad ning moodustub spindel.
2. Metafaas. Sel ajal asetsevad kromosoomid piki raku ekvaatorit, homoloogsed kromosoomid on paigutatud paaridesse.
3. Anafaas. Selles etapis liiguvad kromosoomid raku erinevatele poolustele. See tähendab, et iga homoloogsete struktuuride paar on jagatud, üks kromosoomidest asub ühel, teine ​​teisel pool.
4. Telofaas. Siin moodustuvad uuesti tuumamembraanid ja tuumad, eraldatakse tsütoplasma ja organellid ning moodustuvad kaks tütarrakku ühe kromosoomikomplektiga.

Meioos II

Kohe pärast esimest meioosi algab teine. Profaas väga lühike. Tema järel tuleb anafaasis, mille käigus kromosoomid hõivavad positsiooni piki ekvaatorit, nende külge on kinnitatud spindli niidid. Anafaasis liiguvad kromosoomide üksikud pooled pooluste suunas. IN telofaas moodustub neli rakku, millel on üks geneetilise teabe kogum. Meioosi I ja meioosi II koos nimetatakse gametogeneesiks.

Rakkude mitmekesisus

Selgroogsete ja muude organismide somaatilised rakud jaotatakse rühmadesse, olenevalt nende eesmärgist, nendest koosnevate kudede rollist ja funktsioonidest. Sellega seoses on neil veidi erinev struktuur.

Kudede tüübid ja nende rakkude omadused

Loomsete kudede hulgas eristatakse järgmisi tüüpe: sise-, side-, närvi-, lihas-, veri, lümf. Kõik need koosnevad somaatilistest rakkudest, kuid struktuurilt erinevad veidi:

1. videoõpetus: Raku pooldumine. Mitoos

2. videoõpetus: Meioos. Meioosi faasid

Loeng: Rakk on elusolendi geneetiline üksus. Kromosoomid, nende struktuur (kuju ja suurus) ja funktsioonid

Rakk – elusolendite geneetiline üksus

Elu põhiüksus on üksikrakk. Just rakutasandil toimuvad protsessid, mis eristavad elusainet elutust ainest. Igas rakus talletatakse ja kasutatakse intensiivselt pärilikku teavet selles sünteesitavate valkude keemilise struktuuri kohta ning seetõttu nimetatakse seda elavate inimeste geneetiliseks üksuseks. Isegi tuumaga punastel verelibledel on nende olemasolu algfaasis mitokondrid ja tuum. Ainult küpses olekus ei ole neil valkude sünteesiks struktuure.

Teadus ei tea siiani ühtegi rakku, mis ei sisaldaks DNA-d või RNA-d genoomse informatsiooni kandjana. Geneetilise materjali puudumisel ei ole rakk võimeline valkude sünteesiks ja seega ka eluks.

DNA-d ei leidu ainult tuumades, selle molekulid sisalduvad kloroplastides ja mitokondrites; need organellid võivad raku sees paljuneda.

DNA rakus leidub kromosoomide kujul - komplekssed valgu-nukleiinhappe kompleksid. Eukarüootsed kromosoomid paiknevad tuumas. Igaüks neist on keeruline struktuur, mis koosneb:

Ainus pikk DNA molekul, millest 2 meetrit on pakitud kompaktsesse struktuuri, mille mõõtmed on (inimesel) kuni 8 mikronit;

Spetsiaalsed histoonivalgud, mille ülesanne on pakkida kromatiin (kromosoomi aine) tuttavasse pulgakujulisse kuju;

Kromosoomid, nende struktuur (kuju ja suurus) ja funktsioonid

Selle tiheda geneetilise materjali pakkimise toodab rakk enne jagunemist. Just sel hetkel saab tihedalt pakitud moodustunud kromosoome mikroskoobi all uurida. Kui DNA volditakse kompaktseteks kromosoomideks, mida nimetatakse heterokromatiiniks, ei saa messenger-RNA-d sünteesida. Rakkude massi suurenemise ja faasidevahelise arengu perioodil on kromosoomid vähem pakitud olekus, mida nimetatakse interkromatiiniks, milles sünteesitakse mRNA ja toimub DNA replikatsioon.

Kromosoomi struktuuri peamised elemendid on:

Tsentromeeri. See on erilise nukleotiidjärjestusega kromosoomi osa. See ühendab kahte kromatiidi ja osaleb konjugatsioonis. Selle külge on kinnitatud rakkude jagunemise spindli torude valgufilamendid.

Telomeerid. Need on kromosoomide terminaalsed osad, mis ei ole võimelised ühenduma teiste kromosoomidega; neil on kaitsev roll. Need koosnevad korduvatest spetsiifilise DNA osadest, mis moodustavad valkudega komplekse.

DNA replikatsiooni initsiatsioonipunktid.

Prokarüootsed kromosoomid erinevad oluliselt eukarüootsetest, olles DNA-d sisaldavad struktuurid, mis paiknevad tsütoplasmas. Geomeetriliselt on nad rõngamolekulid.

Raku kromosoomikomplektil on oma nimi - karüotüüp. Igal elusorganismi tüübil on oma iseloomulik koostis, kromosoomide arv ja kuju.

Somaatilised rakud sisaldavad diploidset (topelt) kromosoomikomplekti, millest pool saadakse igalt vanemalt.

Kromosoome, mis vastutavad samade funktsionaalsete valkude kodeerimise eest, nimetatakse homoloogseteks. Rakkude ploidsus võib olla erinev – reeglina on loomade sugurakud haploidsed. Taimedes on polüploidsus praegu üsna tavaline nähtus, mida kasutatakse hübridisatsiooni tulemusena uute sortide loomisel. Ploidsuse hulga rikkumine soojaverelistel loomadel ja inimestel põhjustab tõsiseid kaasasündinud haigusi, nagu Downi sündroom (21. kromosoomi kolme koopia olemasolu). Kõige sagedamini põhjustavad kromosoomianomaaliad organismi võimetust.

Inimestel koosneb täielik kromosoomikomplekt 23 paarist. Suurim teadaolev kromosoomide arv, 1600, leiti kõige lihtsamatest planktoniorganismidest, radiolaariatest. Austraalia mustadel buldogi sipelgatel on väikseim kromosoomikomplekt - ainult 1.

Raku elutsükkel. Mitoosi ja meioosi faasid

Interfaas Teisisõnu, kahe jagunemise vaheline ajavahemik on teaduse poolt määratletud kui raku elutsükkel.

Interfaasi ajal toimuvad rakus elutähtsad keemilised protsessid, see kasvab, areneb ja kogub varuaineid. Paljunemiseks ettevalmistamine hõlmab sisu kahekordistamist - organellid, toitainesisaldusega vakuoolid ja tsütoplasma maht. Tänu jagunemisele, kui rakkude arvu kiirele suurendamisele, on võimalik pikk eluiga, paljunemine, keha suuruse suurenemine, selle ellujäämine haavadest ja kudede taastumine. Rakutsüklis eristatakse järgmisi etappe:

Interfaas. Aeg jaotuste vahel. Esiteks kasvab rakk, seejärel organellide arv, suureneb varuaine maht ja sünteesitakse valgud. Interfaasi viimases osas on kromosoomid valmis järgnevaks jagunemiseks – need koosnevad õdekromatiidide paarist.

Mitoos. See on keha (somaatilistele) rakkudele iseloomuliku tuuma jagunemise meetodi nimi, mille käigus saadakse 2 rakku ühest identse geneetilise materjali komplektiga.

Gametogeneesi iseloomustab meioos. Prokarüootsed rakud on säilitanud iidse paljunemismeetodi – otsese jagunemise.

Mitoos koosneb 5 põhifaasist:

Profaas. Selle alguseks peetakse hetke, mil kromosoomid muutuvad nii tihedaks, et on mikroskoobi all nähtavad. Samuti hävivad sel ajal nukleoolid ja moodustub spindel. Mikrotuubulid aktiveeruvad, nende olemasolu kestus väheneb 15 sekundini, kuid oluliselt suureneb ka moodustumise kiirus. Tsentrioolid lahknevad raku vastaskülgedele, moodustades tohutul hulgal pidevalt sünteesitud ja lagunenud valgu mikrotuubuleid, mis ulatuvad neist kromosoomide tsentromeerideni. Nii moodustub lõhustumise spindel. Membraanistruktuurid, nagu ER ja Golgi aparaat, lagunevad eraldi vesiikuliteks ja torudeks, mis paiknevad juhuslikult tsütoplasmas. Ribosoomid eraldatakse ER-i membraanidest.

Metafaas. Moodustub metafaasiplaat, mis koosneb kromosoomidest, mis on raku keskel tasakaalustatud vastandlike tsentrioolide mikrotuubulite jõupingutustega, igaüks tõmbab neid oma suunas. Samal ajal jätkub mikrotuubulite süntees ja lagunemine, nende omamoodi “vahesein”. See etapp on pikim.

• Anafaas. Mikrotuubulite jõud rebivad lahti kromosoomiühendused tsentromeeri piirkonnas ja venitavad neid jõuliselt raku pooluste suunas. Sellisel juhul omandavad kromosoomid tsütoplasma resistentsuse tõttu mõnikord V-kuju. Metafaasiplaadi piirkonda ilmub valgukiudude ring.
• Telofaas. Selle alguseks peetakse hetke, mil kromosoomid jõuavad jagunemispoolustele. Algab raku sisemembraani struktuuride – ER, Golgi aparaat ja tuum – taastamise protsess. Kromosoomid on lahti pakitud. Nukleoolid kogunevad ja algab ribosoomide süntees. Lõhustumisspindel laguneb.
• Tsütokinees. Viimane faas, kus raku keskosas tekkiv valgutsükkel hakkab kahanema, surudes tsütoplasma pooluste poole. Rakk jaguneb kaheks ja selle kohale moodustub rakumembraani valgutsükkel.

Mitoosiprotsessi regulaatoriteks on spetsiifilised valgukompleksid. Mitootilise jagunemise tulemuseks on identse geneetilise teabega rakupaar. Heterotroofsetes rakkudes toimub mitoos kiiremini kui taimerakkudes. Heterotroofidel võib see protsess kesta 30 minutit, taimedes - 2-3 tundi.

Poole normaalse kromosoomide arvuga rakkude genereerimiseks kasutab keha teist jagunemismehhanismi - meioos.

Seda seostatakse vajadusega toota sugurakke, mitmerakulistes organismides väldib see kromosoomide arvu pidevat kahekordistumist järgmises põlvkonnas ja võimaldab saada uusi alleelsete geenide kombinatsioone. See erineb faaside arvu poolest, olles pikem. Sellest tulenev kromosoomide arvu vähenemine viib 4 haploidse raku moodustumiseni. Meioos koosneb kahest jaotusest, mis üksteisele katkematult järgnevad.

Määratletakse järgmised meioosi faasid:

Profaas I. Homoloogsed kromosoomid liiguvad üksteisele lähemale ja ühinevad pikisuunas. Seda kombinatsiooni nimetatakse konjugatsiooniks. Seejärel toimub ristumine – topeltkromosoomid ristuvad oma käed ja vahetavad sektsioone.

Metafaas I. Kromosoomid eralduvad ja hõivavad positsioonid raku spindli ekvaatoril, võttes mikrotuubulite pinge tõttu V-kuju.

Anafaas I. Homoloogseid kromosoome venitavad mikrotuubulid rakupooluste suunas. Kuid erinevalt mitootilisest jagunemisest eralduvad nad pigem tervete kromatiididena kui eraldiseisvatena.

Esimese meiootilise jagunemise tulemuseks on kahe raku moodustumine poole vähema puutumatute kromosoomide arvuga. Meioosi jagunemiste vahel interfaas praktiliselt puudub, kromosoomide kahekordistumist ei toimu, nad on juba bikromatiidid.

Vahetult pärast esimest on korduv meiootiline jagunemine täiesti analoogne mitoosiga - selles jagunevad kromosoomid eraldi kromatiidideks, mis jagunevad võrdselt uute rakkude vahel.

oogooniad läbivad embrüonaalses arengujärgus mitootilise paljunemise staadiumi, nii et naise keha sünnib juba konstantse arvuga neid;

spermatogooniad on võimelised paljunema igal ajal mehe keha paljunemisperioodil. Neid tekib palju suurem arv kui naiste sugurakke.

Loomorganismide gametogenees toimub sugunäärmetes - sugunäärmetes.

Spermatogoonia spermatosoidiks muundumine toimub mitmes etapis:

Mitootiline jagunemine muudab spermatogoonia esimese järgu spermatotsüütideks.

Ühe meioosi tulemusena muutuvad nad teist järku spermatotsüütideks.

Teine meiootiline jagunemine toodab 4 haploidset spermatiidi.

Algab kujunemisperiood. Rakus tiheneb tuum, tsütoplasma hulk väheneb ja moodustub lipp. Samuti säilitatakse valke ja mitokondrite arv suureneb.

Munade moodustumine täiskasvanud naise kehas toimub järgmiselt:

I järgu munarakust, mida kehas on teatud arv, tekivad kromosoomide arvu poole võrra vähenemisega meioosi tulemusena 2. järku munarakud.

Teise meiootilise jagunemise tulemusena moodustub küps munarakk ja kolm väikest redutseerivat keha.

See toitainete tasakaalustamata jaotumine 4 raku vahel on mõeldud pakkuma uuele elusorganismile suurt toitainete ressurssi.

Arhegoonias moodustuvad sõnajalgadel ja sammaldel olevad munarakud. Kõrgemini organiseeritud taimedes - munasarjas asuvates spetsiaalsetes munarakkudes.

Rakumembraan. Rakk (joonis 1.1) kui elav süsteem peab säilitama teatud sisemised tingimused: erinevate ainete kontsentratsioon, temperatuur rakus jne. Mõned neist parameetritest hoitakse konstantsel tasemel, kuna nende muutumine põhjustab surma. rakust, teised on tema elutegevuse säilitamiseks vähem olulised.

Riis. 1.1.

Rakumembraan peab tagama rakusisu eraldatuse keskkonnast, et säilitada vajalik ainete kontsentratsioon raku sees, samas peab see olema läbilaskev pidevaks ainevahetuseks raku ja keskkonna vahel (joon. 1.2). Membraanid piiravad ka raku sisemisi struktuure - organoidid (organellid) - tsütoplasmast. Kuid need ei ole ainult eraldavad tõkked. Rakumembraanid ise on raku kõige olulisem organ, pakkudes mitte ainult selle struktuuri, vaid ka paljusid funktsioone. Lisaks rakkude üksteisest eraldamisele ja väliskeskkonnast eraldamisele ühendavad membraanid rakud kudedeks, reguleerivad raku ja väliskeskkonna vahelist vahetust, on ise paljude biokeemiliste reaktsioonide toimumispaigaks ja toimivad rakkude vahel teabe edastajatena. .

Riis. 1.2.

Tänapäevaste andmete kohaselt on plasmamembraanid lipoproteiinide struktuurid (lipoproteiinid on valgu- ja rasvamolekulide ühendid). Lipiidid (rasvad) moodustavad spontaanselt topeltkihi ja membraanivalgud "hõljuvad" selles nagu saared ookeanis. Membraanid sisaldavad mitut tuhat erinevat valku: struktuurseid, transportereid, ensüüme jne. Lisaks on valgu molekulide vahel poorid, millest mõned ained läbi pääsevad. Membraani pinnaga on ühendatud spetsiaalsed glükosüülrühmad, mis osalevad koe moodustumise käigus rakkude äratundmise protsessis.

Erinevat tüüpi membraanid erinevad oma paksuse poolest (tavaliselt jääb see vahemikku 5–10 nm). Membraani konsistents meenutab oliiviõli. Rakumembraani kõige olulisem omadus on poolläbilaskvus, need. võime läbida ainult teatud aineid. Erinevate ainete läbimine plasmamembraanist on vajalik toitainete ja hapniku viimiseks rakku, toksiliste jäätmete eemaldamiseks ning üksikute mikroelementide kontsentratsiooni erinevuste tekitamiseks närvi- ja lihastegevuse säilitamiseks. Ainete transpordi mehhanismid läbi membraani.

• difusioon - gaasid, rasvlahustuvad molekulid tungivad otse läbi plasmamembraani, sealhulgas hõlbustatud difusioon, kui vees lahustuv aine läbib membraani spetsiaalse kanali kaudu;
• osmoos - vee difusioon läbi poolläbilaskvate membraanide madalama ioonikontsentratsiooni suunas;
• aktiivne transport - molekulide ülekandmine madalama kontsentratsiooniga piirkonnast kõrgema kontsentratsiooniga piirkonda spetsiaalsete transpordivalkude abil;
• endotsütoos - molekulide ülekandmine vesiikulite (vakuoolide) abil, mis moodustuvad membraani tagasitõmbamisel; eristada fagotsütoosi (tahkete osakeste imendumine) ja pinotsütoosi (vedelike imendumine) (joon. 1.3);

Riis. 1.3.

Eksotsütoos on endotsütoosi pöördprotsess; selle kaudu saab rakkudest eemaldada tahked osakesed ja vedelad eritised (joon. 1.4).

Riis. 1.4.

Difusioon ja osmoos ei vaja lisaenergiat; aktiivset transporti, endotsütoosi ja eksotsütoosi on vaja varustada energiaga, mille rakk saab siis, kui omastatud toitained on üles sulanud.

Erinevate ainete plasmamembraani läbimise reguleerimine on selle üks olulisemaid funktsioone. Sõltuvalt välistingimustest võib membraani struktuur muutuda: see võib muutuda vedelamaks, aktiivsemaks ja läbilaskvamaks. Membraanide läbilaskvuse regulaator on rasvataoline aine kolesterool.

Raku välisstruktuuri toetab tihedam struktuur - rakumembraan. Rakumembraan võib olla väga erineva struktuuriga (olla elastne, jäiga raamiga, harjastega, antennidega jne) ja täita üsna keerulisi funktsioone.

Tuum leidub kõigis inimkeharakkudes, välja arvatud punased verelibled. Rakkus on reeglina ainult üks tuum, kuid on ka erandeid – näiteks vöötlihasrakud sisaldavad palju tuumasid. Südamik on sfäärilise kujuga, selle mõõtmed jäävad vahemikku 10–20 μm (joonis 1.5).

Tuum eraldatakse tsütoplasmast tuumamembraan, koosneb kahest membraanist - välimisest ja sisemisest, mis sarnaneb rakumembraaniga, ja kitsast vahest nende vahel, mis sisaldab poolvedelat keskkonda; tuumamembraani pooride kaudu toimub tuuma ja tsütoplasma vahel intensiivne ainete vahetus. Kesta välismembraanil on palju ribosoome - organelle, mis sünteesivad valke.

Riis. 1.5.

Tuumaümbrise all on karüoplasma (tuumamahl), mis saab aineid tsütoplasmast. Karyoplasm sisaldab kromosoomid (DNA-d sisaldavad piklikud struktuurid, milles on "salvestatud" teave konkreetse raku spetsiifiliste valkude struktuuri kohta - pärilik või geneetiline teave) ja tuumakesed (tuuma sees olevad ümarad struktuurid, milles moodustuvad ribosoomid).

Tuumas sisalduvat kromosoomide komplekti nimetatakse kromosoomide komplekt. Kromosoomide arv somaatilistes rakkudes on ühtlane - diploidne (inimesel on 44 autosoomi ja 2 sugukromosoomi, mis määravad soo), viljastumisel osalevad sugurakud kannavad poole komplekti (inimesel on 22 autosoomi ja 1 sugukromosoom) ( joon. 1.6).

Tuuma tähtsaim funktsioon on geneetilise informatsiooni edastamine tütarrakkudele: raku jagunemisel jagatakse tuum kaheks ning selles sisalduv DNA kopeeritakse (DNA replikatsioon) – see võimaldab igal tütarrakul täielikku informatsiooni. saadud algsest (ema)rakust (vt. Rakkude paljunemine).

Tsütoplasma(tsütosool) on umbes 90% vett sisaldav želatiinne aine, milles paiknevad kõik organellid, sisalduvad toitainete tõelised ja kolloidsed lahused ning ainevahetusprotsesside lahustumatud jäätmed, toimuvad biokeemilised protsessid: glükolüüs, rasvhapete, nukleiinhapete ja nukleiinhapete süntees. muud ained. Tsütoplasmas organellid liiguvad, ka tsütoplasma ise läbib perioodilise aktiivse liikumise – oz-tsükli.

Rakulised struktuurid(organoidid ehk organellid) on raku siseorganid (tabel 1.1). Need tagavad raku elutähtsad protsessid, teatud ainete tootmise raku poolt (salandid, hormoonid, ensüümid), nende elutegevusest sõltub kudede üldine aktiivsus ja võime täita antud koele omaseid funktsioone. Rakustruktuurid, nagu ka rakk ise, läbivad oma elutsüklid: nad sünnivad (tekivad paljunemise teel), toimivad aktiivselt, vananevad ja hävivad. Enamik keharakke on võimelised taastuma subtsellulaarsel tasemel selle struktuuris sisalduvate organellide paljunemise ja uuenemise tõttu.

Riis. 1.6.

Tabel 1.1

Rakuorganellid, nende ehitus ja funktsioonid

Rakkude paljundamine

Kõik rakud moodustuvad jagunemise teel. Raku elutsükkel koosneb kahest etapist: interfaas ja mitoos. ajal interfaas raku mass suureneb (rakk “kasvab”). Mõned rakud (näiteks närvikoe rakud) jäävad sellesse staadiumisse, ilma et nad liiguksid järgmisse; teistes (enamiku kudede rakud, mis on võimelised kasvama ja taastuma) koos massi suurenemisega interfaasi ajal kromosomaalne DNA kahekordistub ja rakk siseneb mitoosi staadiumisse (joon. 1.7).

Mitoos jagatud profaasiks (tuumamembraan hävib, kromosoomid eraldatakse ja ühendatakse spetsiaalsete mikrotuubulitega, mis suunavad nende liikumise jaguneva raku poolustele - tsentrioolidele); metafaas (kromosoomid reastuvad piki jaguneva raku ekvaatorit ja eralduvad lõpuks); anafaas (kromosoomid liiguvad raku poolustele); telofaas (rakk jaguneb ekvatoriaaltasandil kaheks, spindliniidid hävivad ja kromosoomide ümber tekivad tuumamembraanid). Mitoosi nimetatakse aseksuaalseks jagunemiseks või kloonimiseks: iga tütarrakk saab identse komplekti kromosoome ja võib taas jätkata kasvu ja arengut – siseneda interfaasi faasi. See protsess kestab tavaliselt umbes tund.

Teist tüüpi paljunemist - seksuaalset - nimetatakse meioos. Seda tüüpi rakkude jagunemine võimaldab kahe järjestikuse jagunemise tulemusena, mis on oma mehhanismis lähedased mitoosiprotsessidele. sugurakud - sugurakud poole kromosoomikomplektiga (üks kromosoom igast paarist). Kui kaks vanemsuguraati ühinevad sügoot (viljastumine) kahelt vanemalt saadud pärilik informatsioon kombineeritakse ja on aluseks tulevase organismi arengule. Kromosoomide lahknemise protsesside juhuslik olemus rakkude jagunemise ajal ning isas- ja naissugurakkude kromosoomide liitumine põhjustab uute geenikombinatsioonide tekkimist ja annab varieeruvuse bioloogilise liigi erinevates omadustes. Seejärel jaguneb sügoot mitoosi teel ja areneb iseseisvaks organismiks, millel on avaldunud või manifesteerimata kujul mõlema vanema tunnused.