Loomarakk (2)

Ande Andekas
Bioloogia – Loomarakk
Kuna valdav osa rakkudest on mikroskoopiliste mõõtmetega loetakse rakuteaduse e. tsütoloogia (uurib rakkude ehitust ja talitlust) alguseks XVII saj. keskpaika, mil leiutati valgusmikroskoop. Alles 1831. a. jõuti rakutuuma kirjeldamiseni. Kõik organismid on rakulise ehitusega. Iga uus rakk saab alguse üksnes olemasolevast rakust selle jagunemise teel. Rakuteooria on evolutsiooni- ja pärilikkusteooria kõrval üks bioloogia nurgakive. Rakkude ehitus ja talitlus on omavahel kooskõlas. Loomorganismide 4 põhilist koetüüpi on epiteel- ( rakud paiknevad tihedalt üksteise kõrval, moodustab naha pindmise osa ja ümbritseb siseorganeid, kaitsefunktsioon), lihas- (rakud on pikliku kujuga ja sisaldavad valgulisi müofibrille, mis võimaldavad muuta rakkude mõõtmeid; eristatakse vöötlihas-, silelihas -, ning südamelihaskudet ), side- (rakud asuvad hajusalt, ühendab elundite koostisesse kuuluvad koed ühtseks tervikuks) ja närvikude (rakud on varustatud pikkade jätketega, neist on moodustunud ajud ning neist lähtuvad närvid ja –sõlmed, omane on erutuvus , ühendab neutraalse regulatsiooni teel organismi ühtseks tervikuks). Et organismi mingi piirkond oleks mikroskoobis selgelt nähtav, peab preparaat olema üherakulise paksusega (valmistatakse mikrotoomiga). Elektronmikroskoobis asendab valguskiirt elektronvoog. Rakus toimuvate biokeemiliste protsesside uurimiseks kasutatakse radioaktiivseid isotoope. Üldise ehitusplaani alusel võib kogu eluslooduse jagada üherakulisteks ( kordi rohkem) ja hulkrakseteks organismideks. Üks kõige pisemaid üherakulisi organisme on bakterite hulka kuuluv mükoplasma, mis võib esile kutsuda hingamisteede haigusi. Looduses esinevad suurimad rakud on lindude munarebud. Üherakulised organismid ei saa olla kuigi suured, kuna kogu aine-, energia- ja infovahetus ümbritsevaga toimub rakumembraani vahendusel. Seetõttu on oluline välismembraani pindala ja sisekeskkonna ruumala vaheline suhe. Bakterite kuju on väga erinev: nad võivad olla ümarad, pulkjad, kruvikujulised, ripsmete või viburitega kaetud, siledad. Suurem osa üherakulisi on iseloomuliku väliskujuga. Hulkraksetes organismides sõltub rakkude kuju ja ehitus sellest, millisest koest nad pärinevad. Taimerakkude korrapärane väliskuju tuleneb neid ümbritsevast jäigast rakukestast. Vastavalt rakutuuma esinemisele jaotatakse organismid eeltuumseteks e. prokarüoodideks ( bakterid ) ja päristuumseteks e. eukarüoodideks ( protistid , taimed, seened, loomad). Iga rakk on ümbritsetud rakumembraaniga, mis eraldab raku sisekeskkonda väliskeskkonnast, kaitseb seda kahjulike mõjutuste eest ja ühendab rakke omavahel, selle vahendusel toimub aine-, energia- ja infovahetus. Koosneb põhiliselt fosfolipiididest ja valkudest ( fosfolipiidid moodustavad kaks kihti, mille vahel või peal esinevad hajusalt valgu molekulid) ning kolesteroolist (loomarakkudes). Aktiivseks (transportvalgud, fagotsütoos (ümbritsevast keskkonnast tahkete ainete aktiivne omastamine teatud tüüpi rakkude poolt rakumembraani sissesopistumise teel.)) ainete transpordiks kulutab rakk energiat, passiivseks ( difusioon , osmoos (lahusti molekulide difusioon läbi poolläbilaskva membraani lahustunud aine madalama kontsentratsiooniga keskkonnast kõrgema kontsentratsiooniga lahuse suunas, lakkab teatud osmootse rõhu saabudes), valkude kanalikesed; vesi, gaasid, etanool) seda vaja ei ole. Retseptorvalgud osalevad raku infovahetuses väliskeskkonnaga. Rakusisesed membraanid on oma ehituselt sarnased välismembraaniga. Päristuumse raku sisemus on täidetud poolvedela tsütoplasmaga (peamiseks koostisaineks on vesi, seal on lahustunud paljud anorgaanilised (katioonide ja ainoonidena, osalevad paljudes biokeemilistes reaktsioonides, tagavad stabiilse pH) ja orgaanilised (madalamolekulaarsed ( aminohapped , sahhariidid , nukleotiidid , biopolümeerid)) ained, ainevahetuse vaheproduktid, pigmendid , lüsosüümid jne; on pidevas liikumises ja seob kõik rakuorganellid ühtseks tervikuks), milles leidub arvukalt mitmesuguseid organelle. Seda läbib membraanidest moodustunud kanalikeste (ainete rakusisene liikumine) ja tsisternide süsteem, mis moodustab tsütoplasmavõrgustiku ja mis on seotud mitmete ainevahetuslike protsessidega. Eristatakse sileda- (paiknevad ensüümid, mis võtavad osa sahhariidide ja lipiidide sünteesist) ja karedapinnalist (paiknevad valke sünteesivad ribosoomid (kaheosalised, koosnevad rRNA ja valgu molekulidest, rakus tuhandeid, pannakse kokku tuumas olevates tuumakestes, kust nad tsütoplasmasse liiguvad)). Polüsoomideks nimetatakse ühe mRNA molekulidega seotud ribosoome. Lüsosüümid on ühekordse membraaniga ümbritsetud põiekesed, milles lõhustatakse mitmesuguseid aineid, makromolekule, oma otstarbe kaotanud rakustruktuure, fagotsüteeritud aineosakesi. Ühed lüsosüümid sisaldavad üksnes ensüümvalke, teised lagundatavaid aineid ja neid lahustavaid ensüüme. Golgi kompleks koosneb üksteise kohal asetsevatest plaatjatest tsisternikestest, põiekestest ning neid ühendavatest kanalikestest., mis on ümbritsetud membraaniga. Seal jõuab lõpuni valkude töötlemine ja nende pakkimine sekreedipõiekestesse ja lüsosoomidesse, osaleb ka rakumembraani uuendamises ja rakukesta moodustamises. Mitokondrid on kujult ümarad või pulkjad, ümbritsetud kahe membraaniga (sisemembraani kurde nimetatakse harjakesteks), sisaldab DNA ja RNA molekule. Põhiülesandeks on raku varustamine energiaga, seal viiakse lõpule glükoosi ja teiste ainete lagundamine. Mida enam energiat rakk vajab, seda enam on seal mitokondreid. Enamikus rakkudes on üks tuum (ümbris koosneb kahest membraanist milles paiknevad poorid , sisest plasmat nim. karüoplasmaks (sisaldab valke, RNAd, DNAd); kromosoomid on tuuma olulisimaks osaks; üks või mitu tuumakest; enamasti ümar), mis reguleerib kogu raku elutegevust. Tuuma kõrvaldamisega kaotab rakk jagunemisvõime, ainevahetus aeglustub ja lõpuks rakk hukkub. Kromosoomid koosnevad nukleosoomsest fibrillist (DNA kompleksis valkudega) ja nende arv ja kuju on ühe liigi piires enamasti muutumatu (inimesel 46). Homoloogilised (paaris) kromosoomid sisaldavad samu pärilikkuse tunnuseid moodustuvaid geene. Enamikul organismides on sugurakkudes 2 korda vähem kromosoome kui keharakkudes. Karüogramm on organismi ühe raku kromosoomide piltkujutis, mis on saadud nende rühmitamise teel. Rakkude kuju püsimises või muutumises, nende liikumises ja organellide ümberpaiknemises osaleb tsütoplasmas paiknev tsütoskelett. See koosneb niitjatest valkudest, moodustab tsütoplasmas võrkja struktuuri, mis ühendab omavahel rakumembraani, tuuma välismembraani, tsütoplasmavõrgustikku ja enamikku rakuorganelle. On raku tugi- ja liikumissüsteemiks. Vastavalt valguniidistike läbimõõdule eristatakse fibrille, mikrofilamente ja mikrotuubuleid. Muutused nende valkude struktuuris põhjustavad raku väliskuju ja organellide asukoha muutumisi. Tsentriosoomil on oluline osa raku jagunemisel ning ta koosneb kahest teineteise suhtes risti paiknevast tsentrioolist (koosnevad mikrotuubulitest). Paikneb tuuma läheduses. Raku jagunemisel lähtuvad neist valgulised fibrillid kääviniidid, mis osalevad kromosoomide või kromatiitide jaotamises tütarrakkude vahel. Ka algloomade viburid koosnevad mikrotuubulitest. Tsütoskeleti koostisesse kuuluvad valgud võimaldavad rakul muuta oma kuju. Mõnedele rakkudele annab tsütoskelett pinotsütoosi- ja fagotsütoosivõime.