11 Lahtriosad: määratlus, ajalugu, tüübid ja struktuur
Kõik organismid koosnevad rakkudest. Alustades liblikatiibadest värviliste lillekroonideni. Kõik koosnevad rakkudest. Rakk on eluvormi väikseim üksus. Nii väikese suuruse korral on lahter üsna erakordne. Rakk on nagu tehas, mis töötab alati nii, et eluprotsess jätkuks.
Rakkudel on osad, mis toetavad neid funktsioone. On raku osi, mis toimivad energia tootmiseks, on neid, mis vastutavad rakkude paljunemise eest, ja on osi, mis valivad ainete liikumise rakku sisse ja välja. Teades rakkude komponente, võime mõista rakkude funktsiooni kogu eluks.
Lahtri määratlus
Rakk on elus organisatsioon, mis on väikseim ja täielik või struktuuriüksus ja funktsionaalne üksus, mis muutub elusolendite kasvu ajal pärilikuks üksuseks. Bioloogias on haru, mis uurib spetsiifiliselt rakke, alustades raku struktuurist, raku funktsioonist ja raku osadest. Seda bioloogia haru tuntakse rakubioloogia või tsütoloogia nime all.
Rakk, mis on elu väikseim osa, esindab juba elu kõrgemas elukorralduses. Rakk võib paljuneda, saada toitaineid, toota energiat ja täita muid eluülesandeid. Nii et igal elusolendil peab olema rakk, vähemalt üks rakk, et olend saaks iseseisvalt elada. Kui olend on kaotanud oma rakufunktsiooni, on olend muutunud surnuks.
Rakkude avastamise ajalugu
1665. aastal jälgis Robert Hooke mikroskoobi abil Quercus suberi pakiruumist korgiviile. Ta leidis oma vaatlustest tühje ruume, mida ääristasid paksud seinad. Robert Hooke nimetas neid tühje ruume terminiks cellulae, mis tähendab rakku. Rakud, mille Robert Hooke leidis, olid surnud korgirakud. Sellest avastusest alates on mitmed teadlased rassinud rakkude kohta rohkem teada saama.
Hollandi teadlane Antonie van Leeuwenhoek (1632–1723) kujundas väikese ühe objektiiviga mikroskoobi. Mikroskoobi abil jälgiti õlgede leotusvett. Ta avastas vees liikuvad organismid, mida hiljem nimetas bakteriteks. Esimesena avastas elava raku Antonie van Leeuwenhoek.
Rakkude kohta tehtud avastuste väljatöötamine viis rakkude tajumise arenguni. Siin sündisid rakkude teooriad. Mõned teooriad rakkude kohta on järgmised:
Rakk on elusolendite üksus või struktuuriüksus
Selle teooria esitasid Jacob Schleiden (1804–1881) ja Theodor Schwan (1810–1882). Saksa botaanik Schleiden tegi 1839. aastal taimerakkude mikroskoopilisi vaatlusi. Samal ajal tegi Theodor Schwan tähelepanekuid loomarakkude kohta. Oma tähelepanekute põhjal teevad nad järgmised järeldused:
- Iga elusolend koosneb rakkudest.
- Rakk on elusolendite kõige väiksem struktuuriüksus.
- Üherakulised organismid koosnevad ühest rakust, teisi organisme, mis koosnevad rohkem kui ühest rakust, nimetatakse mitmerakulisteks.
Rakud kui elusolendite funktsionaalsed üksused
Max Schultze (1825–1874) nentis, et protoplasm on elu füüsiline alus. Protoplasm pole mitte ainult raku struktuuriline osa, vaid ka oluline osa rakust kui elu keemiliste reaktsioonide toimumise koht. Selle põhjal tuli rakuteooria, mis väidab, et rakk on elu funktsionaalne üksus.
Rakk kui elusolendite kasvuühik
Rudolph Virchow (1821–1902) väitis, et omnis cellula ex cellulae (kõik rakud pärinevad varasematest rakkudest).
Rakk kui elusolendite pärilikkuse üksus
Teadus ja tehnoloogia viisid tuumas leiduvate pärilike üksuste, nimelt kromosoomide, avastamiseni. Kromosoomid sisaldavad geene, mis on tunnusekandjate üksus. Selle avastuse kaudu tuli teooria, et rakk on elusolendite pärilikkuse üksus.
Rakuteooria arengut toetavad järeldused on järgmised.
- Šoti bioloog Robert Brown (1812) avastas raku vedelikus väikese ujuva objekti, mida ta nimetas tuumaks.
- Felix Durjadin (1835) arvas, et raku kõige olulisem osa on rakuvedelik, mida nüüd nimetatakse protoplasmaks.
- Johanes Purkinye (1787–1869), kes esitas esimesena munaraku embrüonaalse materjali nimetamiseks termini protoplasma.
Lahtrite osad
Järgnevalt on toodud mõned raku osad, mis koosnevad:
Rakumembraan
Rakumembraan, tuntud ka kui plasmamembraan, on poolläbilaskev. See tähendab, et rakumembraani võivad läbida ainult teatud ained, kuid teised ained ei saa seda läbida. Ained, mis võivad läbida, on vesi, rasvlahustuvad ained ja teatud ioonid. Rakumembraan kaitseb rakku ning reguleerib ainete sisenemist ja väljumist rakust.
Tsütoplasma
Tsütoplasma on vedelik, mis täidab rakku, mis sisaldab erinevaid kolloidseid aineid. Peamised elufunktsioonid toimuvad tsütoplasmas. Tsütoplasma sees on viskoosses vedelikus hõljuvad organellid. Tsütoplasma kolloidid ei ole ühtlased (homogeensed) vedelikud, vaid erinevad (heterogeensed) vedelikud. See kolloid koosneb veest, orgaanilistest ühenditest, nimelt valkudest, suhkrutest, rasvadest, ensüümidest, hormoonidest ja mineraalsooladest. Tsütoplasma toimib rakkude metaboolsete reaktsioonide toimumise kohana.
Rakutuum (tuum)
Tuum on tavaliselt raku keskel ovaalse või ümmarguse kujuga. Rakutuuma (tuuma) sees on (tuum) ja kromosoomi niidid. See vedelik koosneb veest, valgust ja mineraalidest. Kromosoomid on pärilikud kandjad, milles on DNA (deoksüribonukleiinhape) või RNA (ribonukleiinhape). Rakutuum (tuum) on ümbritsetud välise ja sisemise membraaniga, mis koosneb nukleoplasmast ja kromosoomidest. Tuum on rakkude aktiivsuse reguleerimise keskus.
Endoplasmaatiline võrkkeha (ER)
Endoplasmaatiline retikulum on niiditaoline struktuur, mis lõpeb rakutuumas (tuumas). ER on kahte tüüpi, nimelt granuleeritud ER (töötlemata ER) ja agranulaarne ER (sile ER). Endoplasmaatilise retikulumi ülesanne on ainete paigutamine rakku (ainete transportimine rakus) ja jaotamine rakku.
Kare ER kogub valke rakumembraanile ja sealt välja. Vahepeal on sileda ER funktsioon lipiidide, glükogeeni (lihasesuhkur), kolesterooli ja glütseriidide sünteesimine. Kare ER-il on ribosoomid ja siledal ER-il pole ribosoome.
Ribosoomid (Ergastoplasm)
Mööda endoplasmaatilist retikulumit kinnitatud sfääriliste graanulite kujul olevad ribosoomid on ka üksikud (elavad eraldi üksi), mis on tsütoplasmas vabad. Ribosoomid toimivad valgusünteesi kohtadena.
Golgi keha
Golgi korpus on kambrite, mullide ja väikeste taskute virnastatud kogum. Taimerakkudes nimetatakse Golgi kehasid diktüosoomideks. Golgi kehad toimivad valgu kulutamise (sekretsiooni) vahendina ja lima nimetatakse sekretoorseks organelliks.
Mitokondrid (The Power House)
Mitokondritel on sisemine ja välimine membraan, mis on sigari kujuga ja soonega (crista). Mitokondrites toimub energia tootmiseks hingamine. Mitokondrid toimivad energiatootjatena, seega hüüdnimi "The Power House".
Lüsosoomid
Lüsosoomid on väikesed ühemembraansed kotikesed, mis sisaldavad seedeensüüme. Lüsosoomid toimivad kahjustatud raku osade või rakku sisenevate võõrkehade seedimiseks ning raku seedeensüümide tootmiseks ja säilitamiseks.
Vacuole
Vacuole on lahtrisisene ruum. Küpsetes taimerakkudes tunduvad vakuolid suured ning sisaldavad toidu- ja pigmendivarusid. Loomarakkudes on vakuolid väikesed. Vakuool sisaldab orgaanilisi sooli, glükosiide, tärkliseterasid ja ensüüme. Vakuooli ja tsütoplasma vaheline jagav membraan on tonoplasm.
plastid
Plastidid on topeltmembraaniga kehad, mis sisaldavad teatud membraane. Rohelist pigmenti (klorofülli) sisaldavaid plastideid nimetatakse kloroplastideks, tärklist sisaldavaid aga amüloplastideks. Plastiide leidub ainult taimerakkudes. Plastiide on kolme tüüpi: lekoplastid, kloroplastid ja kromoplastid.
Lecoplastid on valged plastiidid, mis toimivad toidu säilitamisena ja koosnevad amüloplastidest (tärklise säilitamiseks), elaioplastid (rasva / õli ladustamiseks) ja proteoplastid (tärklise säilitamiseks). valgud). Kloroplastid on plastiidid, millel on roheline pigment. Kromoplastid on plastiidid, mis sisaldavad pigmente, nagu karoteen (kollane), fükodaniin (sinine), fükoksantiin (kollane) ja fükoerütriin (punane).
tsentrosoom
Tähekujuline struktuur, mis toimib rakkude jagunemisel (mitoos või mitoos). Seda organelli leidub ainult loomarakkudes, mis toimivad rakkude jagunemisel aktiivselt. Taimerakkudel ja loomarakkudel on üsna nähtavad erinevused nendes rakkudes esinevate organellide erinevustega, mida saab täielikult näha klõpsates SEL.
Rakkude liigid
Tuumariigil põhinevad rakutüübid, sealhulgas:
1. Prokarüootne rakk
Prokarüootsed rakud on rakud, millel puudub tuumamembraan, seega on tuum otseses kontaktis protoplasmaga. Prokarüootsetel rakkudel puudub ka endomembraansüsteem (sisemine membraan), näiteks endoplasmaatiline retikulum ja Golgi kompleks.
Lisaks pole prokarüootsetel rakkudel ka mitokondreid ja kloroplaste, kuid neil on struktuurid, mis toimivad samamoodi kui mõlemad, nimelt mesosoomid ja kromatofoorid. Peaaegu kõigil prokarüootsetel rakkudel on rakumembraan väljaspool rakumembraani. Kui ümbris sisaldab jäika kihti, mis on valmistatud süsivesikutest või süsivesikute-valkude kompleksist, peptidoglükaanist, nimetatakse kihti rakuseinaks.
Enamikul bakteritest on peptidoglükaanikihti kattev välimine membraan ja mõnel on valgukate. Vahepeal on enamik rakuümbriseid valmistatud valgust, kuigi mõned on valmistatud peptidoglükaanist. Prokarüootsete rakkude ümbris hoiab ära raku purunemise osmootse rõhu tõttu keskkonnas, mille kontsentratsioon on raku sisust madalam. Geneetiline materjal (DNA) prokarüootsetes rakkudes on koondunud kohta, mida nimetatakse nukleoidiks. Prokarüootsete rakkude näideteks on bakterid ja tsüanobakterid.
Prokarüootse raku struktuur
Escharichia coli bakterirakkude osad, mis esindavad prokarüootseid rakke, on järgmised.
- Raku sein
Rakusein koosneb peptidoglükaanist, lipiididest ja valkudest. Rakusein kaitseb ja annab püsiva kuju. Rakuseinas on poorid kui molekulide sisenemise ja väljumise viis, rakuseina paksus on 0,1 nanomeetrit.
- Plasma membraan
Rakumembraan või plasmamembraan koosneb lipiidide ja valkude molekulidest. Plasma membraan toimib raku molekulaarse kaitsjana ümbritseva keskkonna vastu, reguleerides molekulide ja ioonide liikumist seestpoolt. Plasma membraan on selektiivselt läbilaskev. Plasma membraani struktuuri mudeli esitas J. Laulja ja G. Nicolson aastal 1972 ja nimetas vedeliku mosaiigi mudelit.
- Tsütoplasma
Tsütoplasma koosneb veest, valkudest, lipiididest, mineraalidest ja ensüümidest. Ensüüme kasutatakse toidu ekstratsellulaarseks seedimiseks ja rakuliste ainevahetusprotsesside läbiviimiseks. Rakkude metabolism hõlmab ainete valmistamise (anabolismi) ja lagundamise (katabolismi) protsessi.
- Ribosoomid
Ribosoomid on organellid, kus toimub valkude süntees. Need on väga väikesed, läbimõõduga 15–20 nm. Lahtris E. coli sisaldab umbes 15 000 ribosoomi ehk umbes 25% bakterirakkude kogu massist.
- DNA
DNA ehk desoksüribonukleiinhape on ühend, mis koosneb desoksüriboossuhkrust, fosfaadist ja lämmastikalustest. DNA toimib geneetilise teabe kandjana, nimelt omadustena, mis tuleb järglastele edasi anda. Seetõttu on DNA tuntud ka kui geneetiline materjal. Täpsema arutelu leiate XII klassist.
- RNA
RNA on DNA transkriptsiooni tulemus. Niisiis, teatud DNA osad transkribeerivad RNA. RNA kannab geneetilisi koode vastavalt DNA järjekorrale. Lisaks tõlgitakse geneetilised koodid valgusünteesi käigus aminohapete järjestustena.
- Flagella
Flagella kuju on õhukeste karvade moodi, tungib läbi rakuseina, selle ülesanne on liigitada bakterirakku. Flagella koosneb kolmest osast, nimelt aluskorpusest, konksulaadsest struktuurist ja pikast hõõgniidist väljaspool rakuseina. Selle pikkus on rakust mitu korda pikem, kuid selle läbimõõt on palju väiksem kui raku läbimõõt. Pidage meeles, et on olemas mõned bakterid, millel puudub atric-nimeline lipuke. Asukoha ja arvu põhjal on nelja tüüpi baktereid, nimelt monotoorsed (millel on bakteriraku ühes otsas üks lipuke), lopotrix(bakteriraku ühes otsas on kaks või enam lipukat) amphitrik(bakteriraku mõlemas otsas on kaks või enam lipukat) ja peritrik (kõigil bakterirakkude pinnal on lipud).
- Pili
Kuju kujulised kiud, kuid mitte lipukad, leidub paljusid gramnegatiivsetes bakterites. Nad on lühemad, väiksemad ja arvukamad kui lipukesed. Pili ei toimi liikumisvahendina, vaid on väravaks geneetilise materjali sisenemiseks bakterite ristumise ajal. Teine funktsioon, nimelt vahend loomade või taimede kudede erinevatele pindadele kinnitamiseks, mis on toitained.
- Kapsel
Kapsel on paks materjal lima kihina. Selle suurust mõjutab kasvukeskkond. Bakterikapslitel on bakterite ja teiste organismide jaoks oluline tähendus. Bakterite jaoks on kapsel kate / kaitse ja ka toidutagavarana. Lisaks võib see suurendada ka bakterite nakatumisvõimet.
2. Eukarüootne rakk
Eukarüootsete rakkude läbimõõt on tavaliselt 10–100 m, kümme korda suurem kui bakteritel. Niisiis, eukarüootsed rakud on rakutüüp, millel on membraan või membraan, et mähkida rakutuumas sisalduv geneetiline materjal nii, et see ei leviks. Eukarüootide tsütoplasma on ala tuuma ja rakumembraani vahel.
See tsütoplasma koosneb poolvedelast keskkonnast, mida nimetatakse tsütosooliks, milles on spetsiaalsete vormide ja funktsioonidega organellid, millest enamikul prokarüootidest puudub. Enamikku organelle piirab üks membraanikiht, kuid mõnda piirab kaks membraani, näiteks tuum.
Peale tuuma esineb peaaegu kõigis eukarüootsetes rakkudes veel mitmeid organelle, nimelt (1) mitokondreid, kus toimub suurem osa raku energia metabolismist; (2) endoplasmaatiline retikulum, membraanide võrk, kus sünteesitakse glükoproteiine ja lipiide; (3) Golgi kehad, mis suunavad rakusünteesi saadused sihtkohta; ja (4) peroksisoomid, kus rasvhapped ja aminohapped on ümber kujundatud. Lüsosoome, mis lagundavad kahjustatud rakukomponente ja raku poolt sisestatud võõraid aineid, leidub loomarakkudes, kuid mitte taimerakkudes.
Kloroplasti, kus toimub fotosüntees, leidub ainult taime lehtede teatud rakkudes ja mõnedes üherakulistes organismides. Nii taimerakkudel kui ka osadel üherakulistel eukarüootidel on üks või mitu vakuooli, mis on organellid, kus hoitakse toitaineid ja jäätmeid ning kus toimub mitmeid lagunemisreaktsioone.
Eukarüootsete rakkude struktuur:
- Plasma membraan
Plasma membraan toimib rakusiseste organellide kaitsjana (rakus), reguleerides mitmesuguste ainete sisenemist ja väljumist rakku ning hingamis- ja raku oksüdatsioonireaktsioonide kohana. Ainete sisenemise ja väljumise reguleerimisel on plasmamembraan valikuliselt läbilaskev, see tähendab, et plasmamembraan ainult lubab ainult mõnel ainel on lubatud siseneda, näiteks glükoos, aminohapped, glütserool ja mitmesugused ioonid, mis on ellujäämiseks kasulikud kamber. Plasma membraan koosneb kahest kihist, nimelt glükoproteiinidest koosnevast valgukihist ja fosfolipiididest, glükolipiididest ja steroolidest koosnevast lipiidikihist.
- Tsütoplasma
Tsütoplasma on raku vedelik, mis asub väljaspool tuumamembraani. Tsütoplasma peamised komponendid on:
- Tsütoskelett on raku luustik
- Tsütoplasmas hoitavad geneetilised ained
- Geelitaoline vedelik, mida nimetatakse tsütosooliks
- Rakkude organellid
See on arutelu Rakkude osad bioloogias (tsütoloogia) Loodan, et see ülevaade võib teie ülevaadet ja teadmisi täiendada, täname külastamast. 🙂
Loe ka teisi artikleid:
- Punaste vereliblede määratlus, protsessi struktuur ja funktsioonid
- Loomarakud ja taimerakud
- Loomarakk
- Taimerakkude organellid
- Rakumembraani funktsioon
- Rakutuum
- Prokarüootne rakk
- Raku sein