Rakk (bioloogia): definitsioon, organellid, tuum ja mitokondrid

Rakk (bioloogia): lihtne ja selge ülevaade raku struktuurist, organellidest, tuumast ning mitokondritest — kuidas rakk töötab ja toodab energiat.

Bioloogias on rakk organismide põhistruktuur. Kõik rakud tekivad teiste rakkude jagunemise teel.

Väljaspool rakku olev keskkond on raku sisemusest tsütoplasmast eraldatud rakumembraaniga. Mõne raku sees jäävad raku osad teistest osadest eraldi. Neid eraldiseisvaid osi nimetatakse organellideks (nagu väikesed organid). Igaüks neist teeb rakus erinevaid asju. Näiteks on tuum (kus asub DNA) ja mitokondrid (kus muundatakse keemilist energiat).

Raku tüübid

Rakke jagatakse laias laastus kahele põhiklassile: prokarüootsed ja eukarüootsed rakud. Prokarüoodid (näiteks bakterid) on tavaliselt väiksemad ja neil puudub rakutuuma organell — nende pärilikkusaine on raku sees vabalt paiknev renid. Eukarüootidel (taimerakud, loomarakud, seened) on selgelt eristuv tuum ning mitmed membraaniga piiratud organellid nagu endoplasmaatiline retiikulum, Golgi aparaat, mitokondrid ja paljud teised.

Rakumembraan ja tsütoplasma

Rakumembraan koosneb peamiselt fosfolipiididest ja valkudest ning reguleerib ainete liikumist raku sisse ja välja. Membraan võimaldab piisavat vastastikust vahetust keskkonnaga, hoiab raku kuju ning võimaldab signaaliülekannet. Membraani kirjeldatakse sageli kui "vedela mosaiigi" struktuuri.

Tsütoplasma on veepõhine aine raku sees, kus asuvad organellid ja lahustunud ained. Tsütoplasmas toimub palju biokeemilisi reaktsioone ning seal paikneb ka tsütoskelett — valguliste kiudude võrgustik, mis annab rakule struktuuri ja aitab organelle ning aineid transportida.

Peamised organellid ja nende funktsioonid

• Tuum — sisaldab kromosoome, kontrollib geneetilist teavet ja reguleerib valkude sünteesi. Tuumas paikneb ka nukleool, kus sünteesitakse ribosoomide komponente.
• Mitokondrid — raku "energiakeskused", kus toimub hingamisreaktsioonide kaudu ATP (adenosiintrifosfaadi) tootmine; neil on kaks membraani ja eristuvad sisemised voldid (kristad).
• Ribosoomid — valgusünteesi "vabrikud", mis võivad olla vabalt tsütoplasmas või kinnitunud endoplasmaatilisele retiikulumile.
• Endoplasmaatiline retiikulum (ER) — karkass, mis osaleb valkude ja lipiidide sünteesis; liigitatakse karedaks ER-iks (ribosoomidega) ja siledaks ER-iks.
• Golgi aparaat — töötlus- ja pakenduskeskus, kus modifitseeritakse, sorteeritakse ja pakitakse valke ja lipiide transportimiseks.
• Lüsosoomid — sisaldavad seedivaid ensüüme, mis lagundavad raku jääke ja võõrkehi (olulisemad loomarakkudes).
• Vakuoolid — suured vedelikku täis õõnsused taimerakkudes, mis aitavad hoida raku jäikust ning ladustada vett ja aineid.
• Kloroplastid — esinevad taimerakkudes ja mõnedes eukarüootsetes vetikates; sisaldavad klorofülli ning võimaldavad fotosünteesi.

Tuuma roll täpsemalt

Tuumas paiknev DNA on organiseeritud kromosoomideks. Geenide avaldumise reguleerimine (transkriptsioon ja seejärel translatsioon ribosoomides) toimub raku elutegevuse juhtimiseks. Tuumakest (nukleool) sünteesitakse rRNA-d, mis koos valkudega moodustavad ribosoomide alayksused.

Mitokondrid — kuidas rakk toodab energiat

Mitokondrites toimub aeroobne raku hingamine: suhkrute ja teiste orgaaniliste molekulide oksüdeerimisel vabaneb energia, mida salvestatakse ATP-na. See protsess hõlmab tsitraaditsüklit (Krebs'i tsükkel) ja elektronide ülekandega seotud ahelat sisemembraanil. Mitokondrid on olulised ka rakulise ainevahetuse muudeks aspektideks ning neil on oma genoom — minikogus DNA-d, mis pärineb sageli ema poolt (loomadel).

Rakkude jagunemine ja paljunemine

Rakkude paljunemine toimub mitoksega (somaatilised rakud) ja meiosega (sugurakud). Mitoos tagab kaks suguluses võrreldavat tütarrakku, samas kui meioos vähendab kromosoomide arvu poole võrra ja tekitab geneetilist varieeruvust.

Suurus, mõõtühikud ja mitmekesisus

Rakkude suurused on väga erinevad: tavaliselt jäävad nad micromeetrivahemikku (1–100 μm). Näiteks enamik bakterirakke on umbes 1–5 μm, samas kui paljud eukarüootsed rakud on suuremad. Rakkude kuju ja organellide hulk sõltuvad nende funktsioonist — lihasrakk, närvirakk ja taimeraku leht võivad kõik erineda märgatavalt.

Miks rakk on bioloogias oluline?

Rakk on elu põhiosake: kõik organismi protsessid — ainevahetus, kasv, reageerimine keskkonnale ja paljunemine — sõltuvad rakkudest ja nende organellidest. Rakkude uurimine aitab mõista haigusi, arengut, geneetikat ja võimaldab rakupõhiseid ravimeetodeid välja töötada.

Täiendavad teemad, mida võib edasi uurida: rakkude signaalimine, apoptoos (programmeeritud rakusurm), rakuline diferentseerumine ja laborimeetodid rakkude uurimiseks (näiteks mikroskoopia ja raku kultuur).

Eukarüootiliste organismide liigid

Üherakuline

Üherakulised organismid koosnevad ühest rakust. Näited ainuraksete organismide kohta on järgmised:

• Amoeba
• Paramecium

Üherakulised organismid peavad:

• söö
• hingavad (enamik kasutab hapnikku, et muuta suhkur energiaks)

Kõik ainuraksed organismid peavad:

• vabaneda jäätmetest (ära visata)
• paljuneb (teeb iseennast rohkem)
• kasvada

Mõned võivad:

• liikuda
• tajuda oma keskkonda
• saavad oma energiat päikesest (nt tsüanobakterid).
• kääritamine (nt pärmid)
• kasutavad anaeroobset hingamist (nt Clostridium botulinum).

Mitmerakkuline

Mitmesugused organismid koosnevad paljudest rakkudest. Nad on keerulised organismid. See võib olla väike arv rakke või miljoneid või triljoneid rakke. Kõik taimed ja loomad on paljurakulised organismid. Mitmerakulise organismi rakud ei ole kõik ühesugused. Nad on erineva kuju ja suurusega ning teevad organismis erinevat tööd. Rakud on spetsialiseerunud. See tähendab, et nad teevad ainult teatavat liiki tööd. Iseenesest ei suuda nad teha kõike seda, mida organism vajab eluks. Nad vajavad teiste tööde tegemiseks teisi rakke. Nad elavad koos, kuid ei saa elada üksi.

Paramecium , üherakuline organism.


Loomaraku lihtne skeem


Taimeraku lihtne skeem

Küsimused ja vastused

K: Milline on organismide põhiline struktuur bioloogias?

K: Kuidas rakud tekivad?

K: Mis eraldab rakust väljaspool asuvat keskkonda raku sisemusest tsütoplasmast?

K: Mis on organellid?

K: Milles asub DNA?

K: Kus muundub keemiline energia?

Otsing