Rakk ja selle komponendid. Rakuorganellid: nende struktuur ja funktsioonid. Golgi kompleks, lüsosoomid

(tuuma). Prokarüootsed rakud on struktuurilt lihtsamad, ilmselt tekkisid nad evolutsiooni käigus varem. Eukarüootsed rakud on keerulisemad ja tekkisid hiljem. Inimkeha moodustavad rakud on eukarüootsed.

Vaatamata vormide mitmekesisusele allub kõigi elusorganismide rakkude korraldus ühistele struktuuripõhimõtetele.

Prokarüootne rakk

Eukarüootne rakk

Eukarüootse raku struktuur

Loomaraku pinnakompleks

Sisaldab glükokalüks, plasmamembraanid ja selle all asuv tsütoplasma kortikaalne kiht. Plasmamembraani nimetatakse ka plasmalemmaks, raku välismembraaniks. See on bioloogiline membraan, paksusega umbes 10 nanomeetrit. Tagab peamiselt piiritleva funktsiooni rakuvälise keskkonna suhtes. Lisaks täidab see transpordifunktsiooni. Rakk ei raiska energiat oma membraani terviklikkuse säilitamiseks: molekule hoitakse koos samal põhimõttel, mille järgi rasvamolekule koos hoitakse – on termodünaamiliselt soodsam, kui molekulide hüdrofoobsed osad paiknevad vahetus läheduses. üksteisele. Glükokalüks on oligosahhariidide, polüsahhariidide, glükoproteiinide ja glükolipiidide molekulid, mis on "ankurdatud" plasmalemmas. Glükokalüks täidab retseptori ja markeri funktsioone. Loomarakkude plasmamembraan koosneb peamiselt fosfolipiididest ja lipoproteiinidest, mis on segatud valgumolekulidega, eelkõige pinnaantigeenide ja retseptoritega. Tsütoplasma kortikaalses (plasmamembraaniga külgnevas) kihis on spetsiifilised tsütoskeleti elemendid - teatud viisil järjestatud aktiini mikrofilamendid. Kortikaalse kihi (koore) peamine ja kõige olulisem funktsioon on pseudopodiaalsed reaktsioonid: pseudopoodide väljutamine, kinnitumine ja kokkutõmbumine. Sellisel juhul paigutatakse mikrokiud ümber, pikendatakse või lühendatakse. Raku kuju (näiteks mikrovilli olemasolu) sõltub ka kortikaalse kihi tsütoskeleti struktuurist.

Tsütoplasmaatiline struktuur

Tsütoplasma vedelat komponenti nimetatakse ka tsütosooliks. Valgusmikroskoobis tundus, et rakk oli täidetud vedela plasma või sooliga, milles tuum ja muud organellid “hõljusid”. Tegelikult pole see tõsi. Eukarüootse raku siseruum on rangelt korrastatud. Organellide liikumist koordineeritakse spetsiaalsete transpordisüsteemide, nn mikrotuubulite, mis toimivad rakusiseste "teedena", ja spetsiaalsete valkude düneiinide ja kinesiinide abil, mis täidavad "mootorite" rolli. Üksikud valgumolekulid ei difundeeru ka vabalt kogu rakusiseses ruumis, vaid suunatakse nende pinnal olevate spetsiaalsete signaalide abil vajalikesse sektsioonidesse, mille tunnevad ära raku transpordisüsteemid.

Endoplasmaatiline retikulum

Eukarüootses rakus eksisteerib üksteisesse läbivate membraaniosade (torude ja tsisternide) süsteem, mida nimetatakse endoplasmaatiliseks retikulumiks (või endoplasmaatiliseks retikulumiks, ER või EPS). Seda ER osa, mille membraanide külge on kinnitatud ribosoomid, nimetatakse granuleeritud(või karm) endoplasmaatiline retikulum, selle membraanidel toimub valgusüntees. Need sektsioonid, mille seintel ei ole ribosoome, klassifitseeritakse sile(või agranulaarne) ER, mis osaleb lipiidide sünteesis. Sileda ja granuleeritud ER siseruumid ei ole isoleeritud, vaid lähevad üksteisesse ja suhtlevad tuumaümbrise valendikuga.

Golgi aparaat

Tuum

Tsütoskelett

Tsentrioolid

Mitokondrid

Pro- ja eukarüootsete rakkude võrdlus

Kõige olulisemaks erinevuseks eukarüootide ja prokarüootide vahel on pikka aega peetud moodustunud tuuma ja membraani organellide olemasolu. Kuid 1970.–1980. sai selgeks, et see oli vaid tsütoskeleti korralduse sügavamate erinevuste tagajärg. Mõnda aega arvati, et tsütoskelett on iseloomulik ainult eukarüootidele, kuid 1990. aastate keskel. Bakterites on avastatud ka eukarüootide tsütoskeleti peamiste valkudega homoloogseid valke.

Spetsiaalselt struktureeritud tsütoskeleti olemasolu võimaldab eukarüootidel luua liikuvate sisemembraani organellide süsteemi. Lisaks võimaldab tsütoskelett esineda endo- ja eksotsütoosi (oletatakse, et just tänu endotsütoosile tekkisid eukarüootsetes rakkudes rakusisesed sümbiontid, sealhulgas mitokondrid ja plastiidid). Eukarüootse tsütoskeleti teine oluline ülesanne on tagada eukarüootse raku tuuma (mitoos ja meioos) ja keha (tsütotoomia) jagunemine (prokarüootsete rakkude jagunemine on korraldatud lihtsamalt). Erinevused tsütoskeleti struktuuris seletavad ka teisi erinevusi pro- ja eukarüootide vahel – näiteks prokarüootsete rakkude vormide püsivust ja lihtsust ning kuju ja selle muutmise olulist mitmekesisust eukarüootsetes rakkudes, samuti viimase suhteliselt suur suurus. Seega on prokarüootsete rakkude suurus keskmiselt 0,5–5 mikronit, eukarüootsete rakkude keskmine suurus on 10–50 mikronit. Lisaks leidub ainult eukarüootide hulgas tõeliselt hiiglaslikke rakke, nagu haide või jaanalindude massiivsed munad (linnumunas on kogu munakollane üks tohutu muna), suurte imetajate neuroneid, mille protsesse tugevdab tsütoskelett. , võib ulatuda kümnete sentimeetriteni.

Anaplaasia

Rakulise struktuuri hävimist (näiteks pahaloomuliste kasvajate korral) nimetatakse anaplaasiaks.

Rakkude avastamise ajalugu

Esimene inimene, kes rakke nägi, oli inglise teadlane Robert Hooke (meile tuntud tänu Hooke'i seadusele). Püüdes aastal mõista, miks korgipuu nii hästi ujub, hakkas Hooke uurima õhukesi korgilõike enda täiustatud mikroskoobi abil. Ta avastas, et kork oli jagatud paljudeks pisikesteks rakkudeks, mis meenutasid talle kloostrirakke, ja nimetas need rakud rakkudeks (inglise keeles cell tähendab "rakk, rakk, rakk"). Samal aastal nägi Hollandi meister Anton van Leeuwenhoek (-) esimest korda mikroskoobi abil veetilgas “loomi” – liikuvaid elusorganisme. Nii teadsid teadlased 18. sajandi alguseks, et suure suurendusega taimedel on rakuline struktuur ja nad nägid mõningaid organisme, mida hiljem nimetati üherakulisteks. Organismide ehituse rakuteooria kujunes välja aga alles 19. sajandi keskel, pärast võimsamate mikroskoopide ilmumist ning rakkude fikseerimise ja värvimise meetodite väljatöötamist. Üks selle asutajatest oli Rudolf Virchow, kuid tema ideed sisaldasid mitmeid vigu: näiteks eeldas ta, et rakud on üksteisega nõrgalt ühendatud ja kõik eksisteerivad "omaette". Alles hiljem õnnestus tõestada rakusüsteemi terviklikkust.

Vaata ka

Bakterite, taimede ja loomade rakustruktuuri võrdlus

Lingid

Molecular Biology Of The Cell, 4. trükk, 2002 – ingliskeelne molekulaarbioloogia õpik
Tsütoloogia ja geneetika (0564-3783) avaldab autori valikul artikleid vene, ukraina ja inglise keeles, tõlgituna inglise keelde (0095-4527)

Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.

Vaadake, mis on "Cell (biology)" teistes sõnaraamatutes:

BIOLOOGIA- BIOLOOGIA. Sisu: I. Bioloogia ajalugu............. 424 Vitalism ja masinavärk. Empiiriliste teaduste tekkimine 16. ja 18. sajandil. Evolutsiooniteooria tekkimine ja areng. Füsioloogia areng 19. sajandil. Rakuteaduse areng. 19. sajandi tulemused... Suur meditsiiniline entsüklopeedia

- (tsellul, tsütus), kõigi elusorganismide põhiline struktuurne ja funktsionaalne üksus, elementaarne elusüsteem. Võib eksisteerida osakonnana. organismis (bakterid, algloomad, teatud vetikad ja seened) või mitmerakuliste loomade kudedes,... ... Bioloogia entsüklopeediline sõnastik

Aeroobsete eoseid moodustavate bakterite rakud on pulgakujulised ja võrreldes spoore mittemoodustavate bakteritega on tavaliselt suuremad. Eoseid kandvate bakterite vegetatiivsetel vormidel on aktiivne liikumine nõrgem, kuigi nad... ... Bioloogiline entsüklopeedia

1. Rakuteooria alused

2. Prokarüootse raku ehituse üldplaan

3. Eukarüootse raku ehituse üldplaan

1. Rakuteooria alused

Raku avastas ja kirjeldas esmakordselt R. Hooke (1665). 19. sajandil alused pandi T. Schwanni ja M. Schleideni töödesse rakuteooria organismide struktuur. Kaasaegset rakuteooriat saab väljendada järgmistes sätetes: kõik organismid koosnevad rakkudest; Rakk on elusolendite elementaarne struktuurne, geneetiline ja funktsionaalne üksus. Kõigi organismide areng algab ühest rakust, seetõttu on see kõigi organismide arengu elementaarne üksus. Mitmerakulistes organismides on rakud spetsialiseerunud teatud funktsioonide täitmisele.

Sõltuvalt struktuurilisest korraldusest eristatakse järgmisi eluvorme: rakueelne (viirused) ja rakuline. Rakuliste vormide hulgas eristatakse rakulise päriliku materjali organisatsiooni omaduste põhjal pro- ja eukarüootseid rakke.

Viirused- need on organismid, mille suurus on väga väike (20–3000 nm). Nende elutegevust saab läbi viia ainult peremeesorganismi rakus. Viiruse keha moodustab nukleiinhape (DNA või RNA), mis sisaldub valgukestas - kapsiidis, mõnikord on kapsiid kaetud membraaniga.

2. Prokarüootse raku ehituse üldplaan

Prokarüootse raku põhikomponendid: membraan, tsütoplasma. Membraan koosneb plasmalemmast ja pinnastruktuuridest (rakusein, kapsel, limaskest, flagellad, villid).

Plasmalemma on paksusega 7,5 nm ja selle välisosa moodustab valgumolekulide kiht, mille all on kaks kihti fosfolipiidimolekule ja seejärel uus valgumolekulide kiht. Plasmalemmas on valgumolekulidega vooderdatud kanalid, mille kaudu transporditakse erinevaid aineid nii rakku kui ka sealt välja.

Peamine komponent raku sein- mureiin. Sellesse saab sisse ehitada polüsahhariide, valke (antigeensed omadused) ja lipiide. Annab rakule kuju, hoiab ära selle osmootse turse ja rebenemise. Vesi, ioonid ja väikesed molekulid tungivad kergesti läbi pooride.

Prokarüootse raku tsütoplasma täidab raku sisekeskkonna funktsiooni, sisaldab ribosoome, mesosoome, inklusioone ja DNA molekuli.

Ribosoomid– oakujulised organellid, mis koosnevad valgust ja RNA-st, väiksemad (70S-ribosoomid) kui eukarüootidel. Funktsioon: valkude süntees.

Mesosoomid- intratsellulaarsete membraanide süsteem, mis moodustab volditud invaginatsioone ja sisaldab hingamisahela ensüüme (ATP süntees).

Lisandid: lipiidid, glükogeen, polüfosfaadid, valgud, säilitusained

DNA molekul.Üks haploidne ümmargune kaheahelaline superkondenseeritud DNA molekul. Tagab geneetilise teabe salvestamise, edastamise ja raku aktiivsuse reguleerimise.

3. Eukarüootse raku ehituse üldplaan

Tüüpiline eukarüootne rakk koosneb kolmest komponendist – membraanist, tsütoplasmast ja tuumast. Alus rakumembraan koosneb plasmalemmast (rakumembraanist) ja süsivesikute-valgu pinnastruktuurist.

1. Plasmalemma Eukarüootid erinevad prokarüootidest selle poolest, et neil on vähem valke.

2. Süsivesikute-valgu pinnastruktuur. Loomarakkudel on väike valgukiht (glükokalüks). Taimedel on raku pinnastruktuur raku sein koosneb tselluloosist (kiudainest).

Rakumembraani funktsioonid: hoiab raku kuju ja annab mehaanilist tugevust, kaitseb rakku, tunneb ära molekulaarsed signaalid, reguleerib ainevahetust raku ja keskkonna vahel ning teostab rakkudevahelist interaktsiooni.

Tsütoplasma koosneb hüaloplasmast (tsütoplasma põhiainest), organellidest ja inklusioonidest. Hüaloplasma sisaldab kolme tüüpi organelle:

topeltmembraan (mitokondrid, plastiidid);

ühemembraaniline (endoplasmaatiline retikulum (ER), Golgi aparaat, vakuoolid, lüsosoomid);

mittemembraansed (rakukeskus, mikrotuubulid, mikrofilamendid, ribosoomid, inklusioonid).

1. Hüaloplasma on orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite kolloidne lahus. Hüaloplasma on võimeline liikuma raku sees - tsüklos. Hüaloplasma põhifunktsioonid: keskkond organellide ja inklusioonide paiknemiseks, keskkond biokeemiliste ja füsioloogiliste protsesside toimumiseks, ühendab kõik rakustruktuurid ühtseks tervikuks.

2. Mitokondrid("rakkude energiajaamad"). Välimine membraan on sile, sisemine on voldid - cristae. Välimise ja sisemise membraani vahel on maatriks. Mitokondriaalne maatriks sisaldab DNA molekule, väikseid ribosoome ja erinevaid aineid.

3. Plastiidid taimerakkudele iseloomulik. Plastiide on kolme tüüpi : kloroplastid, kromoplastid ja leukoplastid.

I. Kloroplastid– rohelised plastiidid, milles toimub fotosüntees. Kloroplastil on topeltmembraan. Kloroplasti keha koosneb värvitust valgu-lipiidsest stroomast, mida läbistab sisemembraani moodustatud lamedate kotikeste (tülakoidide) süsteem.Tülakoidid moodustavad grana. Strooma sisaldab ribosoome, tärkliseterasid ja DNA molekule.

II. Kromoplastid annavad värvi erinevatele taimeorganitele.

III. Leukoplastid säilitada toitaineid. Leukoplastidest saab moodustada kromoplaste ja kloroplaste.

4. Endoplasmaatiline retikulum on torude, kanalite ja õõnsuste hargnenud süsteem. On mittegranuleeritud (sile) ja granuleeritud (kare) EPS. Mittegranuleeritud EPS sisaldab rasvade ja süsivesikute ainevahetuse ensüüme (toimub rasvade ja süsivesikute süntees). Supragranulaarne ER sisaldab ribosoome, mis teostavad valkude biosünteesi. EPS-i funktsioonid: mehaanilised ja kuju kujundavad funktsioonid; transport; keskendumine ja vabastamine.

5. Golgi aparaat koosneb lamedatest membraanikottidest ja vesiikulitest. Loomarakkudes täidab Golgi aparaat sekretoorset funktsiooni. Taimedes on see polüsahhariidide sünteesi keskus.

6. Vakuoolid täidetud taimeraku mahlaga. Vakuoolide funktsioonid: toitainete ja vee säilitamine, turgorurõhu säilitamine rakus.

7 . Lüsosoomid– väikesed sfäärilised organellid, mis on moodustatud membraanist, mille sees on valke, nukleiinhappeid, süsivesikuid ja rasvu hüdrolüüsivaid ensüüme.

8. Rakukeskus. Rakukeskuse ülesanne on kontrollida raku jagunemise protsessi.

9. Mikrotuubulid ja mikrokiud koos moodustavad loomarakkude rakulise skeleti.

10. Ribosoomid eukarüootid on suuremad (80S).

11. Lisandid– varuained ja eritised – ainult taimerakkudes.

Tuum- eukarüootse raku kõige olulisem osa. See koosneb tuumamembraanist, karüoplasmast, nukleoolidest ja kromatiinist.

1. Tuumaümbris struktuurilt sarnane rakumembraaniga, sisaldab poore. Tuumamembraan kaitseb geneetilist aparaati tsütoplasmaatiliste ainete mõju eest. Kontrollib ainete transporti.

2. Karüoplasma on kolloidne lahus, mis sisaldab valke, süsivesikuid, sooli ja muid orgaanilisi ja anorgaanilisi aineid. Karioplasma sisaldab kõiki nukleiinhappeid: peaaegu kogu DNA-d, messenger-, transpordi- ja ribosomaalseid RNA-sid.

3. Nucleolus – kerakujuline, sisaldab erinevaid valke, nukleoproteiine, lipoproteiine, fosfoproteiine. Nukleoolide ülesanne on ribosoomi embrüote süntees.

4. Kromatiin (kromosoomid). Püsiseisundis (jagunemistevaheline aeg) jaotub DNA karioplasmas ühtlaselt kromatiini kujul. Jagunemisel muundatakse kromatiin kromosoomideks.

Tuuma funktsioonid: tuum sisaldab teavet organismi pärilike omaduste kohta (informatiivne funktsioon); kromosoomid edastavad organismi tunnuseid vanematelt järglastele (pärimisfunktsioon); tuum koordineerib ja reguleerib rakus toimuvaid protsesse (regulatsioonifunktsioon).

Elusorganismide keemiline koostis

Elusorganismide keemilist koostist saab väljendada kahel kujul: aatom- ja molekulaarne. Aatomi (elementaarne) koostis näitab elusorganismides sisalduvate elementide aatomite suhet. Molekulaarne (materjali) koostis peegeldab ainete molekulide suhet.

Keemilised elemendid on osa rakkudest ioonide ja anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete molekulide kujul. Olulisemad anorgaanilised ained rakus on vesi ja mineraalsoolad, olulisemad orgaanilised ained on süsivesikud, lipiidid, valgud ja nukleiinhapped.

Vesi on kõigi elusorganismide peamine komponent. Enamiku elusorganismide rakkude keskmine veesisaldus on umbes 70%.

Raku vesilahuses olevad mineraalsoolad dissotsieeruvad katioonideks ja anioonideks. Olulisemad katioonid on K+, Ca2+, Mg2+, Na+, NHJ, anioonid Cl-, SO2-, HPO2-, H2PO-, HCO-, NO-.

Süsivesikud – orgaanilised ühendid, mis koosnevad ühest või mitmest lihtsuhkru molekulist. Loomarakkude süsivesikute sisaldus on 1-5% ja mõnes taimerakkudes ulatub see 70% -ni.
Lipiidid - rasvad ja rasvataolised orgaanilised ühendid, vees praktiliselt lahustumatud. Nende sisaldus erinevates rakkudes on väga erinev: 2-3 kuni 50-90% taimede seemnete ja loomade rasvkoe rakkudes.
Oravad on bioloogilised heteropolümeerid, mille monomeerideks on aminohapped. Valkude moodustumisel osaleb ainult 20 aminohapet. Neid nimetatakse fundamentaalseteks või põhilisteks. Osa aminohappeid ei sünteesita loomadel ega inimestel ning neid tuleb hankida taimsest toidust (neid nimetatakse asendamatuteks).

Nukleiinhapped. Nukleiinhappeid on kahte tüüpi: DNA ja RNA. Nukleiinhapped on polümeerid, mille monomeerideks on nukleotiidid.

Raku struktuur

Rakuteooria tekkimine

Robert Hooke avastas rakud korgiosast 1665. aastal ja kasutas esmakordselt terminit "rakk".
Anthony van Leeuwenhoek avastas üherakulised organismid.
Matthias Schleiden 1838. aastal ja Thomas Schwann 1839. aastal sõnastasid rakuteooria aluspõhimõtted. Kuid nad arvasid ekslikult, et rakud tekivad primaarsest mittetsellulaarsest ainest.
Rudolf Virchow tõestas 1858. aastal, et kõik rakud moodustuvad teistest rakkudest rakkude jagunemise teel.

Rakuteooria põhiprintsiibid

Rakk on kõigi elusolendite struktuuriüksus. Kõik elusorganismid koosnevad rakkudest (välja arvatud viirused).
Rakk on kõigi elusolendite funktsionaalne üksus. Rakul on kogu elutähtsate funktsioonide kompleks.
Rakk on kõigi elusolendite arenguüksus. Uued rakud tekivad ainult algse (ema)raku jagunemise tulemusena.
Rakk on kõigi elusolendite geneetiline üksus. Raku kromosoomid sisaldavad teavet kogu organismi arengu kohta.
Kõigi organismide rakud on keemilise koostise, struktuuri ja funktsioonide poolest sarnased.

Rakulise organisatsiooni tüübid

Elusorganismidest pole rakulist struktuuri ainult viirustel. Kõiki teisi organisme esindavad rakulised eluvormid. Rakukorraldust on kahte tüüpi: prokarüootne ja eukarüootne. Prokarüootide hulka kuuluvad bakterid, eukarüootide hulka kuuluvad taimed, seened ja loomad.

Prokarüootsed rakud on suhteliselt lihtsad. Tuum neil puudub, tsütoplasmas DNA paiknemise piirkonda nimetatakse nukleoidiks, ainuke DNA molekul on ringikujuline ega ole seotud valkudega, rakud on väiksemad kui eukarüootsed, rakuseinas on glükopeptiid – mureiin, membraani organellid puuduvad, nende ülesandeid täidavad plasmamembraani invaginatsioonid, ribosoomid on väikesed, Mikrotuubulid puuduvad, mistõttu tsütoplasma on liikumatu ning ripsmetel ja lipulitel on eriline struktuur.

Eukarüootsetel rakkudel on tuum, milles paiknevad kromosoomid - valkudega seotud lineaarsed DNA molekulid, tsütoplasmas paiknevad mitmesugused membraani organellid.

Taimerakud eristuvad paksu tselluloosist rakuseina, plastiidide ja suure keskvakuooli olemasoluga, mis nihutab tuuma perifeeriasse. Kõrgemate taimede rakukeskus ei sisalda tsentriole. Säilitav süsivesik on tärklis.

Seenerakkudel on kitiini sisaldav rakusein, tsütoplasmas tsentraalne vakuool ja plastiidid puuduvad. Ainult mõnel seenel on rakukeskuses tsentriool. Peamine varusüsivesik on glükogeen.

Loomarakud on reeglina õhukese rakuseinaga, ei sisalda plastiide ja tsentraalset vakuooli, rakukeskust iseloomustab tsentriool. Säilitussüsivesik on glükogeen.

Eukarüootse raku struktuur

Tüüpilisel eukarüootsel rakul on kolm komponenti: membraan, tsütoplasma ja tuum.

Rakumembraan

Väljaspool on rakku ümbritsetud membraaniga, mille aluseks on plasmamembraan ehk plasmalemma, mille tüüpiline struktuur ja paksus on 7,5 nm.

Rakumembraan täidab olulisi ja väga mitmekesiseid funktsioone: määrab ja hoiab raku kuju; kaitseb rakku kahjustavate bioloogiliste ainete tungimise mehaaniliste mõjude eest; võtab vastu palju molekulaarseid signaale (näiteks hormoonid); piirab raku sisemist sisu; reguleerib ainevahetust raku ja keskkonna vahel, tagades rakusisese koostise püsivuse; osaleb rakkudevaheliste kontaktide ja erinevate tsütoplasma spetsiifiliste väljaulatuvate osade (mikrovillid, ripsmed, lipud) moodustamises.

Loomarakkude membraanis olevat süsinikkomponenti nimetatakse glükokalüksiks.

Ainevahetus raku ja selle keskkonna vahel toimub pidevalt. Ainete rakku sisenemise ja rakust väljumise mehhanismid sõltuvad transporditavate osakeste suurusest. Väikesed molekulid ja ioonid transporditakse raku poolt otse läbi membraani aktiivse ja passiivse transpordi vormis.

Sõltuvalt tüübist ja suunast eristatakse endotsütoosi ja eksotsütoosi.

Tahkete ja suurte osakeste imendumist ja vabanemist nimetatakse vastavalt fagotsütoosiks ja pöördfagotsütoosiks; vedelaid või lahustunud osakesi nimetatakse pinotsütoosiks ja pöördpinotsütoosiks.

Tsütoplasma

Tsütoplasma on raku sisemine sisu ja koosneb hüaloplasmast ja erinevatest selles paiknevatest rakusisesest struktuurist.

Hüaloplasma (maatriks) on anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete vesilahus, mis võib muuta oma viskoossust ja on pidevas liikumises. Tsütoplasma liikumise või voolamise võimet nimetatakse tsüklosiks.

Maatriks on aktiivne keskkond, milles toimuvad paljud füüsikalised ja keemilised protsessid ning mis ühendab kõik raku elemendid ühtseks süsteemiks.

Raku tsütoplasmaatilisi struktuure esindavad inklusioonid ja organellid. Inklusioonid on suhteliselt ebastabiilsed, leiduvad teatud tüüpi rakkudes teatud eluhetkedel, näiteks toitainete (tärklise terad, valgud, glükogeenitilgad) või rakust vabanevate toodetena. Organellid on enamiku rakkude püsivad ja olulised komponendid, millel on spetsiifiline struktuur ja mis täidavad elutähtsat funktsiooni.

Eukarüootse raku membraani organellide hulka kuuluvad endoplasmaatiline retikulum, Golgi aparaat, mitokondrid, lüsosoomid ja plastiidid.

Endoplasmaatiline retikulum. Kogu tsütoplasma sisemine tsoon on täidetud arvukate väikeste kanalite ja õõnsustega, mille seinad on plasmamembraaniga sarnased membraanid. Need kanalid hargnevad, ühenduvad üksteisega ja moodustavad võrgu, mida nimetatakse endoplasmaatiliseks retikulumiks.

Endoplasmaatiline retikulum on oma struktuuris heterogeenne. Seda on teada kahte tüüpi: teraline ja sile. Granuleeritud võrgu kanalite ja õõnsuste membraanidel on palju väikeseid ümaraid kehasid - ribosoome, mis annavad membraanidele krobelise välimuse. Sileda endoplasmaatilise retikulumi membraanid ei kanna oma pinnal ribosoome.

Endoplasmaatiline retikulum täidab palju erinevaid funktsioone. Granuleeritud endoplasmaatilise retikulumi põhifunktsiooniks on osalemine ribosoomides toimuvas valgusünteesis.

Lipiidide ja süsivesikute süntees toimub sileda endoplasmaatilise retikulumi membraanidel. Kõik need sünteesiproduktid kogunevad kanalitesse ja õõnsustesse ning transporditakse seejärel raku erinevatesse organellidesse, kus need tarbitakse või kogunevad tsütoplasmasse rakuliste inklusioonidena. Endoplasmaatiline retikulum ühendab raku peamisi organelle.

Golgi aparaat

Paljudes loomarakkudes, näiteks närvirakkudes, on see tuuma ümber paikneva keerulise võrgu kujul. Taimede ja algloomade rakkudes esindavad Golgi aparaati üksikud sirbi- või vardakujulised kehad. Selle organelli struktuur on taime- ja loomaorganismide rakkudes sarnane, hoolimata selle kuju mitmekesisusest.

Golgi aparaat sisaldab: membraanidega piiratud õõnsusi, mis paiknevad rühmadena (5-10); suured ja väikesed mullid, mis asuvad õõnsuste otstes. Kõik need elemendid moodustavad ühtse kompleksi.

Golgi aparaat täidab palju olulisi funktsioone. Raku sünteetilise tegevuse saadused – valgud, süsivesikud ja rasvad – transporditakse sinna läbi endoplasmaatilise retikulumi kanalite. Kõik need ained akumuleeruvad esmalt ning seejärel sisenevad suurte ja väikeste mullidena tsütoplasmasse ning neid kasutatakse kas rakus endas selle eluea jooksul või eemaldatakse sellest ja kasutatakse kehas. Näiteks imetajate kõhunäärme rakkudes sünteesitakse seedeensüüme, mis kogunevad organelli õõnsustesse. Seejärel tekivad ensüümidega täidetud mullid. Need erituvad rakkudest pankrease kanalisse, kust nad voolavad sooleõõnde. Selle organelli teine oluline funktsioon on see, et selle membraanidel toimub rasvade ja süsivesikute (polüsahhariidide) süntees, mida rakus kasutatakse ja mis on membraanide osa. Tänu Golgi aparaadi aktiivsusele toimub plasmamembraani uuenemine ja kasv.

Mitokondrid

Enamiku looma- ja taimerakkude tsütoplasmas on väikesed kehad (0,2-7 mikronit) - mitokondrid (kreeka keeles "mitos" - niit, "chondrion" - tera, graanul).

Mitokondrid on selgelt nähtavad valgusmikroskoobis, millega saab uurida nende kuju, asukohta ja loendada nende arvu. Mitokondrite sisemist struktuuri uuriti elektronmikroskoobi abil. Mitokondri kest koosneb kahest membraanist - välisest ja sisemisest. Välismembraan on sile, ei moodusta volte ega väljakasvu. Sisemembraan, vastupidi, moodustab arvukalt voldid, mis on suunatud mitokondriõõnde. Sisemembraani volte nimetatakse cristae'ks (ladina keeles "crista" - hari, väljakasv).Kristade arv on erinevate rakkude mitokondrites erinev. Neid võib olla mitmekümnest kuni mitmesajani, eriti palju kristlasi on aktiivselt toimivate rakkude, näiteks lihasrakkude mitokondrites.

Mitokondreid nimetatakse rakkude "elektrijaamadeks", kuna nende peamine ülesanne on adenosiintrifosforhappe (ATP) süntees. See hape sünteesitakse kõigi organismide rakkude mitokondrites ja on universaalne energiaallikas, mis on vajalik raku ja kogu organismi elutähtsate protsesside jaoks.

Uued mitokondrid tekivad rakus juba olemasolevate mitokondrite jagunemisel.

Lüsosoomid

Need on väikesed ümarad kehad. Iga lüsosoom on tsütoplasmast eraldatud membraaniga. Lüsosoomi sees on ensüümid, mis lagundavad valke, rasvu, süsivesikuid ja nukleiinhappeid.

Lüsosoomid lähenevad tsütoplasmasse sattunud toiduosakesele, ühinevad sellega ning moodustub üks seedevakuool, mille sees on lüsosoomi ensüümidega ümbritsetud toiduosake. Toiduosakeste seedimise tulemusena tekkinud ained satuvad tsütoplasmasse ja rakk kasutab neid ära.

Lüsosoomid, millel on võime toitaineid aktiivselt seedida, osalevad elutegevuse käigus hukkuvate rakuosade, tervete rakkude ja elundite eemaldamises. Uute lüsosoomide moodustumine toimub rakus pidevalt. Lüsosoomides sisalduvad ensüümid sünteesitakse nagu kõik teised valgud tsütoplasma ribosoomidel. Seejärel liiguvad need ensüümid läbi endoplasmaatilise retikulumi Golgi aparaati, mille õõnsustes moodustuvad lüsosoomid. Sellisel kujul sisenevad lüsosoomid tsütoplasmasse.

Plastiidid

Plastiide leidub kõigi taimerakkude tsütoplasmas. Loomarakkudes plastiidid puuduvad. Plastiide on kolm peamist tüüpi: roheline - kloroplastid; punane, oranž ja kollane - kromoplastid; värvitu - leukoplastid.

Enamiku rakkude jaoks on vaja ka organelle, millel puudub membraani struktuur. Nende hulka kuuluvad ribosoomid, mikrofilamendid, mikrotuubulid ja rakukeskus.

Ribosoomid. Ribosoome leidub kõigi organismide rakkudes. Need on mikroskoopilised ümmargused kehad läbimõõduga 15-20 nm. Iga ribosoom koosneb kahest ebavõrdse suurusega osakesest, väikesest ja suurest.

Üks rakk sisaldab tuhandeid ribosoome, need paiknevad kas granulaarse endoplasmaatilise retikulumi membraanidel või asuvad vabalt tsütoplasmas. Ribosoomid sisaldavad valke ja RNA-d. Ribosoomide ülesanne on valkude süntees. Valgu süntees on keeruline protsess, mida ei vii läbi mitte üks ribosoom, vaid terve rühm, sealhulgas kuni mitukümmend ühendatud ribosoomi. Seda ribosoomide rühma nimetatakse polüsoomiks. Sünteesitud valgud kogunevad esmalt endoplasmaatilise retikulumi kanalitesse ja õõnsustesse ning transporditakse seejärel organellidesse ja rakukohtadesse, kus neid tarbitakse. Endoplasmaatiline retikulum ja selle membraanidel paiknevad ribosoomid kujutavad endast ühtset valkude biosünteesi ja transpordi aparaati.

Mikrotuubulid ja mikrokiud

Niidilaadsed struktuurid, mis koosnevad erinevatest kontraktiilsetest valkudest ja määravad raku motoorsed funktsioonid. Mikrotuubulid näevad välja nagu õõnsad silindrid, mille seinad koosnevad valkudest – tubuliinidest. Mikrokiud on väga õhukesed, pikad niidilaadsed struktuurid, mis koosnevad aktiinist ja müosiinist.

Mikrotuubulid ja mikrokiud läbivad kogu raku tsütoplasma, moodustades selle tsütoskeleti, põhjustades tsükloosi, organellide rakusisest liikumist, kromosoomide lahknemist tuumamaterjali jagunemisel jne.

Rakukeskus (tsentrosoom). Loomarakkudes on tuuma lähedal organell, mida nimetatakse rakukeskuseks. Rakukeskuse põhiosa koosneb kahest väikesest kehast - tsentrioolidest, mis asuvad tihendatud tsütoplasma väikesel alal. Iga tsentriool on kuni 1 µm pikkuse silindri kujuga. Tsentrioolid mängivad olulist rolli rakkude jagunemisel; nad osalevad jaoskonna spindli moodustamises.

Evolutsiooni käigus kohanesid erinevad rakud elama erinevates tingimustes ja täitma spetsiifilisi funktsioone. See eeldas nendes spetsiaalsete organellide olemasolu, mida nimetatakse spetsialiseerunud erinevalt ülalpool käsitletud üldotstarbelistest organoididest. Nende hulka kuuluvad algloomade kontraktiilsed vakuoolid, lihaskiudude müofibrillid, neurofibrillid ja närvirakkude sünaptilised vesiikulid, epiteelirakkude mikrovillid, mõnede algloomade ripsmed ja lipud.

Tuum

Tuum on eukarüootsete rakkude kõige olulisem komponent. Enamikul rakkudel on üks tuum, kuid leidub ka mitmetuumalisi rakke (paljudel algloomadel, selgroogsete skeletilihastes). Mõned väga spetsiifilised rakud kaotavad oma tuumad (näiteks imetajate punased verelibled).

Tuum on reeglina sfäärilise või ovaalse kujuga, harvem võib see olla segmenteeritud või fusiformne. Tuum koosneb tuumaümbrisest ja karüoplasmast, mis sisaldab kromatiini (kromosoome) ja nukleoole.

Tuumaümbris on moodustatud kahest membraanist (välimine ja sisemine) ja sisaldab arvukalt poore, mille kaudu toimub tuuma ja tsütoplasma vahel erinevate ainete vahetus.

Karüoplasma (nukleoplasm) on tarretisesarnane lahus, mis sisaldab erinevaid valke, nukleotiide, ioone, aga ka kromosoome ja tuuma.

Tuum on väike ümmargune keha, mis on intensiivselt värvunud ja leitud mittejagunevate rakkude tuumades. Tuuma ülesandeks on rRNA süntees ja selle ühendamine valkudega, s.o. ribosomaalsete subühikute kokkupanek.

Kromatiin on tükid, graanulid ja filamentsed struktuurid, mille moodustavad DNA molekulid kompleksis valkudega, mis on spetsiifiliselt värvitud teatud värvainetega. Erinevatel kromatiini DNA molekulide osadel on erinev helikaliseerumise aste ja seetõttu erinevad nad värvi intensiivsuse ja geneetilise aktiivsuse olemuse poolest. Kromatiin on geneetilise materjali olemasolu mittejagunevates rakkudes ja annab võimaluse selles sisalduvat teavet kahekordistada ja rakendada. Rakkude jagunemise käigus moodustuvad DNA spiraalid ja kromatiini struktuurid kromosoome.

Kromosoomid on tihedad, intensiivselt värvunud struktuurid, mis on geneetilise materjali morfoloogilise organisatsiooni üksused ja tagavad selle täpse jaotumise rakkude jagunemise ajal.

Kromosoomide arv iga bioloogilise liigi rakkudes on konstantne. Tavaliselt on keharakkude tuumades (somaatilised) kromosoomid paarikaupa, sugurakkudes pole need paaris. Ühte kromosoomide komplekti sugurakkudes nimetatakse haploidseks (n), samas kui somaatilistes rakkudes olevat kromosoomide komplekti nimetatakse diploidseks (2n). Erinevate organismide kromosoomid on erineva suuruse ja kujuga.

Teatud tüüpi elusorganismide rakkude kromosoomide diploidset komplekti, mida iseloomustab kromosoomide arv, suurus ja kuju, nimetatakse karüotüübiks. Somaatiliste rakkude kromosoomikomplektis nimetatakse paaritud kromosoome homoloogseteks, erinevatest paaridest pärinevaid kromosoome mittehomoloogseteks. Homoloogsed kromosoomid on suuruse, kuju ja koostise poolest identsed (üks pärineb ema, teine isa organismist). Kariotüübi osana olevad kromosoomid jagunevad ka autosoomideks ehk mittesugukromosoomideks, mis on mees- ja naissoost indiviididel ühesugused, ja heterokromosoomideks ehk sugukromosoomideks, mis osalevad soo määramisel ning erinevad meestel ja naistel. Inimese karüotüüpi esindab 46 kromosoomi (23 paari): 44 autosoomi ja 2 sugukromosoomi (naistel on kaks identset X-kromosoomi, meestel X- ja Y-kromosoomid).

Tuum talletab ja rakendab geneetilist informatsiooni, juhib valkude biosünteesi protsessi ja valkude kaudu kõiki muid eluprotsesse. Tuum osaleb päriliku informatsiooni replikatsioonis ja jaotuses tütarrakkude vahel ning sellest tulenevalt ka rakkude jagunemise ja organismi arenguprotsesside reguleerimises.

Loeng: Raku struktuur. Raku osade ja organellide struktuuri ja funktsioonide suhe on selle terviklikkuse aluseks

Rakk on kompleksne mitmekomponentne avatud süsteem, mis tähendab, et tal on pidev side väliskeskkonnaga läbi energia ja ainete vahetamise.

Raku organellid

Plasma membraan - See on kahekordne fosfolipiidide kiht, mis on läbi imbunud valgu molekulidega. Välimine kiht sisaldab glükolipiide ja glükoproteiine. Vedelikke selektiivselt läbilaskev. Funktsioonid - kaitsvad, samuti rakkude suhtlemine ja interaktsioon üksteisega.

Tuum. Funktsionaalselt salvestab see DNA-d. Piiratud kahekordse poorse membraaniga, mis on EPS-i kaudu ühendatud raku välismembraaniga. Tuuma sees on tuumamahl ja paiknevad kromosoomid.

Tsütoplasma. See on raku geelitaoline poolvedel sisemine sisu. Funktsionaalselt tagab see organellide omavahelise ühenduse ja on nende eksisteerimise keskkond.

Nucleolus. Need on kokku pandud ribosoomide osad. Ümmargune, väga väike keha, mis asub südamiku lähedal. Funktsioon: rRNA süntees.

Mitokondrid. Kahekordne membraanorganell. Sisemembraan on kokku pandud voldikuteks, mida nimetatakse cristae'deks, nende peal paiknevad oksüdatiivsetes fosforüülimisreaktsioonides, st ATP sünteesis osalevad ensüümid, mis on põhifunktsioon.

Ribosoomid. Need koosnevad suurematest ja väiksematest allüksustest ning neil ei ole membraane. Funktsionaalselt osalevad nad valgumolekulide kokkupanemises.

Endoplasmaatiline retikulum (ER). Ühemembraaniline struktuur kogu tsütoplasma mahu ulatuses, mis koosneb keeruka geomeetriaga õõnsustest. Granuleeritud ER sisaldab ribosoome ja sile ER sisaldab ensüüme rasvade sünteesiks.

Golgi aparaat. Need on lamestatud paagikujulised membraanstruktuuriga õõnsused. Nendest saab eraldada ainevahetuseks vajalikke aineid sisaldavad mullid. Funktsioonid – lipiidide ja valkude akumuleerumine, transformatsioon, sorteerimine, lüsosoomide moodustamine.

Mobiilsidekeskus. See on tsütoplasma piirkond, mis sisaldab tsentriole - mikrotuubuleid. Nende ülesanne on geneetilise materjali õige jaotumine mitoosi ajal ja mitootilise spindli moodustumine.

Lüsosoomid.Ühemembraanilised vesiikulid, mille ensüümid osalevad makromolekulide seedimises. Funktsionaalselt lahustavad nad suuri molekule ja hävitavad rakus olevaid vanu struktuure.

Raku sein. See on tihe tselluloosist kest ja täidab taimedes luustiku funktsiooni.

Plastiidid. Membraani organellid. Neid on 3 tüüpi: kloroplastid, kus toimub fotosüntees, kromoplastid, mis sisaldavad värvaineid, ja leukoplastid, mis säilitavad tärklist.

Vacuoolid. Mullid, mis taimerakkudes võivad hõivata kuni 90% raku mahust ja sisaldavad toitaineid. Loomadel - seedetrakti vakuoolid, keeruline struktuur, väikesed. Nad vastutavad ka mittevajalike ainete väliskeskkonda sattumise eest.

Mikrofilamendid (mikrotuubulid). Valgu mittemembraansed struktuurid, mis vastutavad organellide ja tsütoplasma liikumise eest rakus, lipu väljanägemise eest.

Raku komponendid on omavahel ruumiliselt, keemiliselt ja füüsikaliselt seotud ning on üksteisega pidevas interaktsioonis.

Rakubioloogia on kooli õppekavast üldiselt kõigile teada. Kutsume teid meenutama, mida olete kunagi õppinud, ja avastama selle kohta midagi uut. Nime "rakk" pakkus 1665. aastal välja inglane R. Hooke. Seda hakati aga süstemaatiliselt uurima alles 19. sajandil. Teadlasi huvitas muu hulgas rakkude roll organismis. Nad võivad olla osa paljudest erinevatest elunditest ja organismidest (munad, bakterid, närvid, punased verelibled) või olla iseseisvad organismid (algloomad). Vaatamata nende mitmekesisusele on nende funktsioonides ja struktuuris palju ühist.

Raku funktsioonid

Need kõik erinevad nii vormilt kui ka funktsioonilt. Sama organismi kudede ja elundite rakud võivad üsna suurel määral erineda. Kuid rakubioloogia toob esile funktsioonid, mis on ühised kõigile nende sortidele. Siin toimub alati valkude süntees. Seda protsessi juhitakse.Rakk, mis valke ei sünteesi, on sisuliselt surnud. Elav rakk on selline, mille komponendid muutuvad pidevalt. Põhilised ainete klassid jäävad siiski muutumatuks.

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 erutuse korral ainete lagunemise ja biosünteesi kiirus, temperatuur ja hapnikutarbimine. Selles olekus täidavad nad neile omaseid funktsioone.

Raku struktuur

Selle struktuur on üsna keeruline, kuigi seda peetakse lihtsaimaks eluvormiks sellises teaduses nagu bioloogia. 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 paremini aru, kuidas rakud välja näevad.

Membraan

Endoplasmaatiline retikulum

Seda organelli nimetati nii, kuna see asub tsütoplasma keskosas (kreeka keelest tõlgitakse sõna "endon" kui "sees"). EPS on väga hargnenud süsteem, mis koosneb erineva kuju ja suurusega vesiikulitest, torudest ja tuubulitest. Need on piiritletud membraanidega.

EPS-i on kahte tüüpi. Esimene on graanul, mis koosneb tsisternidest ja tuubulitest, mille pind on kaetud graanulitega (teradega). Teist tüüpi EPS on agranulaarne, st sile. Ribosoomid on granad. On uudishimulik, et granuleeritud EPS-i täheldatakse peamiselt loomade embrüote rakkudes, samas kui täiskasvanud vormides on see tavaliselt agranulaarne. Nagu teate, on ribosoomid tsütoplasmas valkude sünteesi koht. Selle põhjal võime eeldada, et granulaarne EPS esineb valdavalt rakkudes, kus toimub aktiivne valgusüntees. Arvatakse, et agranulaarne võrgustik on esindatud peamiselt nendes rakkudes, kus toimub lipiidide, st rasvade ja mitmesuguste rasvataoliste ainete aktiivne 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.

Ribosoomid

Mitokondrid

Energiaorganellide hulka kuuluvad mitokondrid (ülal pildil) ja kloroplastid. Mitokondrid on iga raku omamoodi energiajaam. Just nendes ammutatakse toitainetest energiat. Mitokondrid on erineva kujuga, kuid enamasti on need graanulid või filamendid. Nende arv ja suurus ei ole püsivad. See sõltub konkreetse raku funktsionaalsest aktiivsusest.

Kui vaatate elektronmikrograafi, märkate, et mitokondritel on kaks membraani: sisemine ja välimine. Sisemine moodustab ensüümidega kaetud projektsioonid (cristae). Cristae olemasolu tõttu suureneb mitokondrite kogupindala. See on oluline ensüümi aktiivsuse aktiivseks jätkumiseks.

Teadlased on avastanud mitokondrites spetsiifilised ribosoomid ja DNA. See võimaldab neil organellidel rakkude jagunemise ajal iseseisvalt paljuneda.

Kloroplastid

Mis puutub kloroplastidesse, siis kuju on kahekordse kestaga (sisemine ja välimine) ketas või pall. Selle organelli sees on ka ribosoomid, DNA ja grana – spetsiaalsed membraanmoodustised, mis on ühendatud nii sisemembraaniga kui ka omavahel. Klorofüll asub täpselt granmembraanides. Tänu sellele muudetakse päikesevalgusest saadav energia keemiliseks energiaks adenosiintrifosfaadiks (ATP). Kloroplastides kasutatakse seda süsivesikute (moodustunud veest ja süsinikdioksiidist) sünteesiks.

Nõus, ülaltoodud teavet peate teadma mitte ainult bioloogiatesti läbimiseks. Rakk on ehitusmaterjal, millest meie keha koosneb. Ja kogu elusloodus on keeruline rakkude kogum. Nagu näete, on neil palju komponente. Esmapilgul võib tunduda, et raku ehituse uurimine pole lihtne ülesanne. Kui aga vaadata, siis see teema polegi nii keeruline. Seda on vaja teada, et olla hästi kursis sellises teaduses nagu bioloogia. Raku koostis on üks selle põhiteemasid.