Raku ehitus ja talitlus. Kordamine Eksamiks (1)

Raku ehitus ja talitlus.
Tsütoloogia- rakuteadus, mis uurib rakkude ehitust ja talitlust ning nende omavahelist koostööd, rakkude paljunemise mehhanisme ,nende arengut ning seost ümbritseva keskkonnaga.
Rakuteooria - Kõik elusolendid koosnevad rakkudest.
Mõned nimed:
Karl Ernst Von Baer on loomade embrüoloogia avastaja . (Loomorganismi areng saab alguse munarakust).
Matthias Schleiden ja Theodor Schwann- Elusolendite rakuline uurimine .- Taimed kui ka loomad on rakulise ehitusega.
Robert Hook - valgusmikroskoop.
Rudolf Virchow- Väitis , et iga rakk saab alguse olemas olevast rakust selle jagunemise teel.
Rakuteooria põhiseisukohad:
1. Rakud teikvad ainult rakkudest.
2.Rakud tekivad üksnes jagunemise teel.
3.Organismi kasv ja areng põhinevad rakkude jagunemisel.
4. Rakkude ehitus ja talitlus on vastatikuses kooskõlas.
NT: Saab eristada nelja erinevat koetüüpi:
EPITEELKUDE.
Ehitus:Rakud paknevad tihedalt üksteise kõrval ja rakuvaheaine peaaegu et puudub.
Epiteelkoe moodustab naha pindmise osa ja katab siseorganeid.
Talitlus: Epiteelkude kaitseb teisi kudesid keskkonnamõjutuste ees.
Limaskestade epiteelkude eritab erineva kosotisega lima.
Lihaskude
Ehitus: Rakud on pikliku kujuga, hulktuumsed ja sisaldavad valgulisi fibrille- need võimaldavad muuta raku kuju ja mõõtmeid.
Eristatakse : 1 Vöötlihaskude , silelihaskudet, südamelihaskudet
Lihaskoe moodustab koos sidekoega lihased.
Talitlus: Närviimpulsi toimel tõmbuvad lihas kokku ja tekivad sellega loomorganismidele iseloomulikud liigutused.
Sidekude
Ehitus: Rakud paiknevad hajusalt, enamasti on palju rakuvaheainet.
Sidekoed on nt: luukude, rasvkude ja veri .
Talitlus: Sidekude ühendab elundite koostisse kuuluvad koed ühtseks tervikuks ja täidab kaitseülesannet. Veri tagab organismi püsiva sisekeskkonna ja teostab kõigi elundkondade humoraalset regulatsiooni.
Närvikude
Ehitus: Närvirakud on varustatud pikkade jätketega.
Nt: pea- ja seljaaju (kesknärvisüsteem), närvid ja ganglionid(piirdenärvisüsteem)
Talitlus: Närvikoele on iseloomulik erutuvus ja erutuse juhtimine. Närvid ühendavad erinevad elundkonnad ühtseks tervikuks ja teostavad organismi talitluse neuraalset regulatsiooni.
Rakuteooria- Kõik elusolendid koosnevad rakkudest.
Ainuraksed ja hulkraksed:
Ainurakseid on kordi rohkem kui hulkrakseid.. Enamik neist on väga väikesed ja neid ei näe palja silmaga.
Piseim ainurakne : MÜKOPLASMA.0,1-0,3 μm.
Suurim hulkrakne: Munarakud - munarebu.
Miks ainuraksed organismid on enamasti väga väikesed.
Mida suurem on rakk, seda väiksem on välismembraani pindala ja sisekeskkonna ruumala vaheline suve. Ainevahetus toimub ainuraksetel rakumembraani kaudu. Kui membraani suhteline pindala jäb liiga väikseks, häiruvad ka mainitud protsessid.
Loomaraku ehitus:
1. tuumake
2. tuum
3. ribosoomid
4. vesiikul
5. karedapinnaline tstoplasmavrgustik (endoplasmaatiline retiikulum ER)
6. Golgi kompleks
7. rakumembraan
8. siledapinnaline tstoplasmavrgustik
9. mitokonder
10. vakuool
11. tstoplasma
12. lüsosoom
13. tsentrosoom (moodustub kahest tsentrioolist)
Eukarüootne ja prokarüootne rakk
Eeltuumne ehk prokarüootne rakk. ( Bakterid - puudub piiritletud tuum, tunduvalt vähem esineb organelle ning membraanseid struktuure).
Päristuumne ehk eurkarüootne rakk.(protistid, taime-seene, loomariik ).
*Iga rakk on ümbritsetud rakumembraaniga.
*Sisemus on täidetud poolvedela tsütoplasmaga.
*Tsütoplasmas leidub arvukalt erinevaid organelle.
*Enamikus rakkudes on üks tuum.
Difusioon
Aineosakeste liikumine kõrgemalt kontsentratsioonilt madalama suunas.
Loomaraku eripära.
Rakutuum
Tuum paikneb raku keskosas ja on ümbritsetud kahekordse poorse membraaniga.
Rakuruuma ülesanded:
*Juhib raku elutegevust
*Säilitab päriliku informatsiooni ( kromosoomid - enne raku jagunemist, kromatiin - kui kromosoomid on lahti keerdunud ).
Tuumake
Teatud kromosoomide kattumiskohad tuumas.
Ülesanded:
*ribosoomide ja
*RNA süntees.
Tsütoplasma
Poolvedel raku sisaldis , mis koosneb peamiselt veest ja vees lahustunud ainetest.
Ülesanded:
*Seob organelle ja kindlustab nende koost .
*Sisaldab varuaineid, pigmente.
Rakumembraan
Ümbritseb rakku ja annab rakule kuju. Rakumembraan koosneb fosfolipiidsest kaksikkihist ja valkudest.
Ülesanded:
*Kaitseb rakku
*Seob organellid tervikuks
*ühendab rakud kudedeks
*Reguleerib ainete transporti rakku ja rakust välja
Aktiivne ainete transport lbi rakumembraani
*Vajab lisaenergiat (ATP)
*Vajab transportvalke
Passiivne ainete transport läbi rakumembraani
*Valgulised kanalid
*Ei vaja tiendavat energiat
*Passiivse transpordi viisiks on difusioon.
Tsütoplasmavõrgustik
ehk endoplasmaatiline retiikulum (ER) on membraanse ehitusega organell , kus toimub ainete rakusisene liikumine. Eristatakse karedapinnalist- ning siledapinnalist tstoplasmavrgustikku ning Golgi kompleksi.
Siledapinnaline ER
ER pinnal paiknevad ensüümid, mille abil toimub varuainete ( lipiidid , glükogeen) ja hormoonide süntees.
Karedapinnaline ER
ER pinnal paiknevad ribosoomid, kus toimub valgusüntees.
Golgi kompleks
Ülesanded:
*Ainete töötlemine, pakkimine
*Lüsosoomide moodustumine
*Membraani- ja kesta moodustumine
Lüsosoom
Membraansed põiekesed.
Ülesanded:
*Surnud ja mittevajalike organellide ja ainete lagundamine
*Rakusisene seedimine
*Lüsosoomid tagavad ka emaka taandarengu sünnitusejärgselt. Metabolismi nälgides. Kudede ümberkujundamine moondega arengu korral.
Ribosoom
Väikesed organellid, mis tagavad valgusünteesi.
Mitokonder
Kahemembraanne organell. Väline membraan on sile ja omab kaitsefunktsiooni, sisemine membraan on kurruline, et suurendada mitokondri sisepinda.
Ülesanded:
* Varustab rakku energiaga (rakuhingamine)
*Sisaldab tuumast eraldiseisvat DNAd ja ribosoome
*Mitokondrite arv suureneb treenides ning väheneb vananedes . Kõige rohkem on mitokondreid lihasrakkudes ja maksarakkudes, vähe on mitokondreid rasvkoe rakkudes.
Tsentrosoom
Asub rakutuuma läheduses. Koosneb kahest tsentrioolist, mis omakorda koosnevad 3x9 mikrotuubulist.
Ülesanded:
*kääviniitide moodustumine, tagades kromosoomide lahknemise rakujagunemisel.
Tsütoskelett
Valgulistest fibrillidest võrk, mis läbib tsütoplasmat.
Ülesanded:
*annab kuju (on raku toeseks)
*kindlustab organellide liikumise
Taimerakku eripära
*Taimerakul on rakukest , mis koosneb põhiliselt tselluloosist, omades
kaitse- ning tugifunktsiooni.
*Taimerakul on omapärased organellid – plastiidid . Need jagunevad
kolmeks: kloroplastid (sisaldavad klorofülli, nende abil toimub fotosüntees),
kromoplastid (sisaldavad karotinoide , annavad viljale ja õitele silmatorkava värvi,
mis on oluline putukate meelitamiseks) ja leukoplastid (värvusetud, säilitavad
varuaineid)
*Lisaks on taimerakul vakuool, mis tagab normaalse siserõhu ning sisaldab
mitmesuguseid aineid, nt. aroomaineid ja mürkaineid.
TAIMEraku ehitus.
Rakukest
ümbritseb taimerakku.Oma jäikusega annavad rakukestad kogu taimele tugeva toese
Rakumembraan ümbritseb raku tsütoplasmat. See paikneb rakukesta all ja koosneb peamiselt fosfolipiididest ja valkudest. Rakumembraan reguleerib ainete liikumist raku ja selle väliskeskkonna vahel. Ta võib osaleda ka erinevate ainete sünteesil.
Plasmodesmid on ülipeened tsütoplasmaniidid, mis ühendavad rakke omavahel. Nende kaudu on kõrvuti asetsevate rakkude tsütoplasma omavahelises ühenduses.
Rakutuum säilitab raku pärilikku informatsiooni ja kontrollib raku elutegevust. Tuuma ümbritsevad kaks membraani. Sisemembraanis on ainete läbimiseks avad e. poorid. Välismembraan läheb üle tsütoplasmavõrgustikuks. Tuumas olevas karüoplasmas on DNA-st ja valkudest koosnevad kromosoomid. Karüoplasmas võib eristada veel tuumakesi. Need on rakutuuma piirkonnad, kus toimub kiire RNA süntees ja ribosoomide moodustumine.
Tsütoplasma on poolvedel rakusisekeskkond, milles toimuvad kõik raku elutegevusprotsessid. Taimerakus olevat tsütoplasmat nimetatakse ka protoplasmaks. Enamuse sellest moodustab vesi, milles on lahustunud erinevad ained. Tsütoplasma seob kõik raku osad omavaheliseks tervikuks.
Tsütoplasmavõrgustik e. endoplasmaatiline retiikulum koosneb membraaniga ümbritsetud ja omavahel ühendatud torukestest ja kanalitest. Neid mööda toimub ainete liikumine raku ühest osast teise. Eristatakse kareda- ja siledapinnalist tsütoplasmavõrgustikku. Karedapinnalisel paiknevad ribosoomid. Viimased muudavadki membraanid mikroskoobis nähtavalt karedaks. Seal toimub rakule omaste valkude (kaasaarvatud valguliste ensüümide) süntees. Siledapinnalisel tsütoplamavõrgustikul ribosoome ei ole. See osaleb lipiidide (näiteks taimsete rasvade, eeterlike õlide ja vaikude) moodustumisel ja transpordil.
Ribosoomid paiknevad karedal tsütoplasmavõrgustikul, mitokondrites ja plastiidides. Need koosnevad valgust ja RNA-st. Ribosoomides kulgeb valgusüntees.
Golgi kompleks koosneb membraaniga ümbritsetud tsisternikestest, põiekestest ja neid ühendavatest torukestest. Tsisternikestes moodustuvad ja kogunevad näiteks polüsahhariidid, mis erituvad sealt põiekeste abil. Golgi kompleks osaleb ka rakumembraani ja rakukesta sünteesil.
Mitokondrid on ümarad või ovaalsed kahe membraaniga ümbritsetud oraganellid. Sisemine membraan on sisse sopistunud ja moodustab harjakesi e. kristasid. Nende vahele jääv õõnsus (maatriks) on täidetud mitokondri tsütoplasmaga. Maatriksis on mitokondrile omased ribosoomid ja DNA. Mitokondrid viivad läbi rakuhingamist, mille tulemusena moodustub ATP.
Plastiidid on ainult taimedele omased kahe membraaniga ümbritsetud rakuorganellid. Nad sisaldavad erinevaid pigmente. Pigmendisisalduse alusel jaotatakse plastiidid 3 rühma: kloroplastid (rohelised), kromoplastid (kollastest punasteni) ja leukoplastid (värvitud ja valged). Plastiidid saavad alguse proplastiididest, nad võivad ka üksteiseks üle minna. Sagedamini muutuvad leukoplastid kloroplastideks (idu moodustumisel) ja kloroplastid kromoplastideks (lehtede värvumine sügisel). Ainult kromoplastid ei muutu enam teisteks plastiidideks.
Kloroplastid
sisaldavad kõige enam rohelist pigmenti – klorofülli, vähem teisi pigmente. Neis toimub fotosüntees. Seetõttu paiknevad kloroplastid ainult taime maapealsetes osades. Tänu neile on vastavad taimeosad rohelist värvi. Kloroplastid on täidetud poolvedela stroomaga. Selles esinevad membraansed torukesed ja nende laiendid – tülakoidid. Viimaste kogumikke nimetatakse graanideks. Tülakoididel paiknevad mitmed pigmendid ja ensüümid. Stroomas leidub kloroplastidele omaseid ribosoome, lipiiditilgakesi, tärkliseterasid ja DNA-d. Kloroplastides toimuva fotosünteesi tulemusena moodustub glükoos, mis transporditakse teistesse taimeosadesse.
Kromoplastid sisaldavad erinevaid karotinoide – kollaseid, oranze ja punaseid pigmente. Kromoplastid on kloroplastidest väiksemad ja esinevad enamiku taimede kroonlehtedes, küpsetes viljades ning sügiseste lehtede rakkudes.
Leukoplastid ei sisalda pigmente. Need on kloroplastidest väiksemad ja esinevad valdavalt sellistes taimeosades, millele ei lange päikesevalgust (juurtes, mugulates , seemnetes jm.). Leukoplastide stroomas paiknevad samuti ribosoomid, DNA jm. Leukoplastide peamiseks ülesandeks on varuainete (tärklise, valkude, lipiidide) süntees ja säilitamine.
Vakuool on rakumahlaga täidetud põieke, mis on ümbritsetud ühe membraaniga. Vakuoolid tekivad tsütoplasmavõrgustikust Golgi kompleksi osalusel. Rakkude kasvades vakuoolide maht suureneb. Lisaks väikestele vakuoolidele on enamikus taimerakkudes üks suur ja püsiv rakumahlaga täidetud tsentraalvakuool . See aitab rakku hoida sisemise pinge (turgori) all. Vakuoolidesse võivad ladestuda varuained lahustena, terakestena või tilkadena – ka nende säilitamine on vakuoolide ülesandeks.
Looma- ja taimeraku võrdlus
Erinevused:
1) loomarakku katab vaid rakumembraan, taimel aga
rakumembraan ja rakukest
2) taimerakul on kloroplastid, loomarakul need aga puuduvad
3) taimerakus esineb vakuool, loomarakul aga mitte.
EELTUUMSE JA PÄRISTUUMSE RAKU VÕRDLUS.
Päristuumne:

• Tuum eraldatud tsütoplasmast tuumamembraaniga, milles poorid ainevahetuseks . Rakk valdavalt 2n faasis
  
• On palju lineaarseid kromosoome. Neis ka histoonid . DNA hulk suur
  
• On tuum, mitokondrid – kõigis rakkudes ja plastiidid taimerakkudes
  
• Hästi arenenud: ümber tuuma, Golgi kompleks, EPR, lüsosoomid
  
• Suuremad, enamasti seotud kareda EPR-ga, hulk suurem
  
• Taimedel tselluloosist, hemitselluloosist. Seentel kitiinist. Loomadel on vaid ainuraksetel ja teistel loomadel munarakkudel.
  
• Suuremad. Siseehitus korrapärane. Koosnevad tubuliinist. On ka tsütoskelett
  
• Läbimõõt 20 – 40 mikromeetrit. Eri rakke u. 250 tüüpi
  
• 1-rakulised, niitjad, kolooniad , kulkraksed
  
• Kõik ülejäänud rakud
  
• Kõik ülejäänud rakud
  
• Aeroobid
  
• Vedelam ja liikuv
  
• Ttaimed on autotroofid (fotosüntees), loomad ja seened heterotroofid
  
• Aeglasem
  
• Aeglasem
  

Omadused
Eukarüoot
Prokarüoot
Suurus
Tuumamembraan
Genoom
Endoplasmaatiline võrgustik
Golgi aparaat
Mitokondrid
Ribosoomid
Ribosoomide suurus
Plasmiidid
Tsütoplasma membraan
10 ?m
Olemas
DNA ahelad
Olemas
Olemas
Olemas
Olemas
80S (40S + 60S)
Ei ole
Steroolid
0.3-20 ?m (+erandid)
Ei ole
DNA rõngasmolekul
Olemas
Ei ole
Ei ole
Olemas
70S (30S + 50S)
Olemas
Ei sisalda steroole
Bakterirakk eksisteerib iseseisva ühikuna, olles organismina võimeline teostama kõiki eluks vajalikke funktsioone:

toitumist ja hingamist;

paljunemist ja teatud keskkonna asustamist;

olema resistentne välistele faktoritele tänu paindlikele geneetilistele mehhanismidele, s.o. ellu jääma äärmuslikes tingimustes.
Bakterirakk koosneb tsütoplasmast ja membraanist.
Bakterid paljunevad lihtsa pooldumise teel, mis algab sellest, et mikroob kasvab oma pärilikult määratud pikkuseni. Pooldumise eel toimub DNA replikatsioon , mille tulemusena moodustub bakteris kaks rõngaskromosoomi. Järgnevalt sünteesitakse raku keskossa rakumembraanid.. Protsess lõpeb raku keskele vaheseina tekkimisega, mille tulemusena moodustuvad kaks uut tütarrakku. Need võivad jääda üksteisega veel mõneks ajaks seotuks, moodustades erineva pikkusega ahelaid Koos tsütoplasma jagunemisega kaheks jaotuvad selles paiknevad rakuorganellid tütarrakkude vahel. Moodustunud tütarrakud on geneetiliselt samased lähterakuga. Pooldumisprotsessidega samaaegselt toimub kromosoomi ja plasmiidi replikatsioon nii, et tütarrakus on esialgse raku genoomi duplikaat . Enne jagunemist rakk toitub, rakuorganellide arvukus suureneb ning bakter varustab end ATP ja teiste makroergiliste ühenditega.
Bakterite tähtsus
Paljud bakterid elavad saprobiontidena, mis tähendab seda, et nad toituvad surnud orgaanilisest ainest. Siin täidavad bakterid kõigi elusolendite seisukohalt elulise tähtsusega ülesannet – nad teevad võimalikuks hapniku, süsinikdioksiidi ja lämmastikuühendite varude korduva kasutamise. Kui bakterid ei põhjustaks surnud organismide kõdunemist, ei jätkuks mullas taimedele enam õige varsti toitu, ilma taimedeta aga ei saaks elada loomad.
Bakterite osa looduses

• Nad kujundavad normaalse mikrofloora . Seda on vaja, kuna
  

Bakterid aitavad organismidel sünteesida aineid.

• Nad kujundavad oma olemasoluga kõrgematel organismidel immuunsussüsteemi.
  
• Bakterid katavad suurema osa pindasid ja ei võimalda kahjulikel bakteritel nendele kinnituda.
  
• Bakterite poolt toodetud ained takistavad sageli kahjulike bakterite levikut.
  
• Nad viivad läbi aineringeid
  
• Nad kujundavad mulda
  
• Nad aitavad kõrgematel loomadel läbi viia teatud elutalitlusi.
  

Bakterid inimese igapäevases elus:

• Biotehnoloogia uurimisobjekt (uuritakse organismide elutegevusega seotud protsesse inimesele vajalike ainete tootmiseks) – toiduainete- ja farmaatsiatööstus, tekstiilitööstus, energeetika, loomakasvatus , keskkonnakaitse , metallurgia , meditsiin.
  
• Toiduainete töötlemine: kapsa, piima, kurgi hapendamine; alkoholi tootmine, juustu valmistamine,
  
• Etanool kütusetööstuses, seakasvatuses eralduva läga kasutamine metaani saamiseks ( gaas elamute kütteks vms)
  
• Taimekasvatuses biotõrje, seenhaiguste ravi
  
• Metallurgias – metallide tootmine (raud, uraan )
  
• Valguliste ensüümide tootmine (juustu valmistamiseks, suhkrutootmiseks), tekstiilitööstuses kangaste töötlemiseks
  
• Antibiootikumide valmistamiseks, ka insuliini valmistamiseks jms.