Rakubioloogia ülevaade (1)

Rakuteooria ametlikuks sünniajaks loetaks aastaid 1838-1839. Šoti botaanik Robert Brown (1773–1858) oli esimene, kes vaatles orhidee lehti ja kirjeldas rakutuuma kui rakkude olulist komponenti (1831). 1838.a. ütles botaanik Matthias Jakob Schleiden (1804-1881) välja, et taime kõik osad koosnevad rakkudest või nende produktidest. Järgmisel aastal tehti samasugune järeldus ka loomorganismide kohta Theodor Schwanni (1810-1882) poolt. Schleideni ja Schwanni järeldused loetaksegi rakuteooria formuleeringuks. Kolmas mees, kelle nime rakuteooria loomise juures samuti mainitakse, on Rudolf Virchow ( 1821 -1902). Tema väitis, et " niisamuti kui loomad tekivad vaid loomadest ja taimed taimedest, peab ka raku tekkimiseks olema temale eelnev rakk ". Ehk lühidalt: rakk tekib rakust (omnis cellula e cellula).
See teooria rõhutas elusorganismide ühtsust ning tõi esile kontseptsiooni elusorganismidest kui rakkude kooslustest. Koos evolutsiooniteooriga on rakuteooria praegu ühed tähtsamad üldistused bioloogias.
Elu tekkis abiogeenselt nn. ürgpuljongis. Esimesed rakud arvatakse olevat tekkinud 3.5 - 4 miljr. aastat tagasi.
Elu tekke eeldused:

• katalüütilised süsteemid (polüpeptiidid, polünukleotiidid)
  
• autokatalüütilised süsteemid (polünukleotiidid)
  
• isereplitseeruvad polümeerid (ilmselt RNA)
  
• mehhanism , mille abil RNA suunaks valgusünteesi, s.o. geneetiline kood
  
• molekulid, mis moodustaksid membraani (amfipaatsed molekulid - lipiidid ), mis eraldaks keskkonnast isereplitseeruva valkude ja RNA segu
  

Praegu eksisteerivatest organismidest on lihtsaimad mükoplasmad, ilma kestata bakterid , kes tavaliselt harrastavad parasiitset eluviisi taime või loomarakkudel. Nende diameeter võib olla 0.3 mikrom. ja nende genoom kodeerib ca 400 erinevat valku.
Eukarüootide mitokondrid ja kloroplastid on enam-vähem kindlasti varasemate prokarüootide järeltulijad , kes on asunud sümbiontidena elama suuremasse anaeroobsesse rakku.
Translatsiooni käigus „tõlgitakse“ RNA molekuli nukleotiidne järjestus valgu (polüpeptiidi) aminohappeliseks järjestuseks geneetilise koodi kaudu. Translatsiooniks on vajalik õigete modifikatsioonidega mRNA molekul .

Tuum. Tuumaümbris

Tuum on ümbritsetud kaksikmembraaniga, millest välimine membraan on otseses ühenduses tsütoplasmavõrgustiku membraaniga ja seda vōib vaadelda kui tsütoplasma võrgustiku spetsialiseeritud osa.
Tuuma sise- ja välismembraani vahelist osa nim. perinukleaarseks ruumiks, see on otseses ühenduses tsütoplasmavõrgustiku valendikuga. Sarnaselt tsütoplasma võrgustikuga võivad tuuma välismembraanile kinnituda ribosoomid .
Tuuma sisemise membraani sisepinnal on ōhuke kiht nn. tuuma lamiine. Lamiinid toetavad tuuma sisemist membraani seestpoolt.
Väljastpoolt on tuum ümbritsetud intermediaarsete filamentide vōrgustikuga. Tuuma ümbrises on teatud vahemikega spetsiaalsed struktuurid , nn. tuuma poori kompleksid ( nuclear pore complex - NPC). Tuumapoore moodustavaid valke nim. ka nukleoporiinideks.

Tuuma ja tsütoplasma vaheline ainete transport

Tuuma ja tsütoplasma vaheline ainete transport käib tuuma pooride kaudu. Transport läbi NPC on kas passiivne difusioon ( ioonid , väikesed valgumolekulid) või aktiivne transport. Iga üksik NPC toimetab nii importi kui eksporti. Tüüpilisel imetajarakul on tuumaümbrises 3-4 tuh. poori. Üks ja sama poor võimaldab mõlemasuunalist liikumist.

Valkude import tuuma

Molekulaarbioloogiliste meetoditega on kindlaks tehtud, et läbipääsuloaks raku tuuma pääsemiseks on valkudel teatud aminohappeline järjestus, mis sisaldab tavaliselt positiivselt laetud aminohappeid Lys ja Arg . Seda järjestust nim. nukleaarse lokalisatsiooni signaaliks (NLS), NLS võib valgul paikneda ükskõik millises kohas. Info NLS järjestuse jaoks on kodeeritud vastavas geenis. Laias laastus on NLS järjestusi kahte tüüpi: lühike 4-7-st aluselisest aminohappest koosnev järjestus või pikemad kaheosalised NLS-id. NLS-järjestuse teiste aminohapete asendamine vähendab valgu importi tuuma. Kui näiteks taoline järjestus panna külge mõnele tsütoplasmas olevale valgule, saab teda sel moel muuta karüofiilseks, s.t. siis on ta võimeline tuuma poore läbima.
Valgu transport läbi tuumapooride on temperatuurist sõltuv ning ATP hüdrolüüsi vajav protsess. Kui ATP-d pole vōi temp. on 0º C, siis transporditav valk kinnitub tuumapooride tsütoplasmaatilisele poolele. Tuuma poori kompleksist väljapoole ulatuvad fibrillid arvatakse osalevat mingil moel seostumise etapis . Kõik valgud ei pea tuuma pääsemiseks olema varustatud NLS- ga. See sõltub valgu suurusest . Alla 5000 Da molekulmassiga molekulid läbivad tuumapoore ilma mingi takistuseta, 17 000 Da molekulmassiga valgul läheb aega ca 2 min, et tema kontsentratsioon tsütoplasmas ja tuumas tasakaalustuks. Üle 60 000 Da molekulmassiga valk ei suuda aga ilma NLS-ta tuuma siseneda. Väikesed valgud ja ioonid läbivad NPC pidevalt avatud keskkanalit (9 nm). NLS-ga varustatud valgud aga põhjustavad keskkanali ajutist laienemist kuni 26 nm-ni.
Tuuma impordi mehhanism erineb teistest membraantranspordi mehhanismidest mitmete asjade poolest, näit. NLS järjestust ei lõigata pärast tuuma sisenemist valgu küljest ära. Pōhjuseks see, et NLS-i läheb korduvalt tarvis. Kui rakk alustab mitootilist jagunemist, siis tuumamembraan lahustub ning tuumavalgud satuvad taas tsütoplasmasse.
In vitro katsed on näidanud, et NLS üksi siiski ei ole piisav valgu tuuma transpordiks. Importiin on valk, mis tunneb ära NLS-i ning vahendab karüofiilse valgu seondumist tuuma poori valkudele . See valk koosneb kahest subühikust, mida tähistatakse  ja . Esimene neist seostub vahetult NLS-ga, B-subühik aga aitab seostuda tuuma poori kompleksiga.

Valkude eskport tuumast

Ekspordi signaali on hakatud tähistama NES (nuclear export signal ). Tuuma ekspordi signaalina toimivad järjestused, kus hüdrofoobsed aminohapped (Leu ja Ile) esinevad teatud kindlas asetuses. On teada ka vastav retseptorvalk , mis analoogselt importiinile tunneb ära ekspordi järjestust ning aitab valgud tuumast välja CRM1, kuid mida on hakatud importiini eeskujul ka eksportiiniks kutsuma. Ka mRNA, tRNA ja rRNA eksport läbi NPC protsess, mis vajab metaboolset energiat ATP kujul ning teatud transpordi signaali. Isegi suhteliselt väikesed tRNA molekulid, mis tavaliselt on väiksemad kui 100 nukleotiidi, ei läbi NPC-d diffusiooni teel. mRNA ekspordiks on oluline tema 5' otsas olev cap-struktuur, mis võimaldab komplekseerumist teatud valkudega, mis vahendavad eksporti tuumast.
Miks on rakule kasulik hoida DNA eraldatuna valgusünteesiaparaadist?
Esiteks, raku tuumas praegu teadaolevalt puudub võimalus valkude lagundamiseks. Lagundamine aga toimub tsütoplasmas olevates proteosoomides. Seega tuuma sattunud valkude lagundamiseks tuleb nad sealt uuesti välja tuua. Teiseks, rakutuuma imporditud valkudest paljud käituvad transkriptsioonifaktoritena, mis reguleerivad teatud kindlate geenide ekspressiooni.
Tuumakese ehitus ja funktsioonid
Tuumakeses toimub ribosoomi subühikute formeerumine rRNA-st ja valkudest. Tuumake on organell , mis moodustub tänu ribosoomide formeerumise protsessile. Eristatakse tuumakeses 3 eri piirkonda:
1) fibrillaarne tsenter , sisaldab DNA-d mida parasjagu ei transkribeerita;
2) tihe fibrillaarne komponent , sisaldab sünteesitavat RNA-d;
3) granulaarne komponent, sisaldab formeeruvaid ribosoomi partikleid.
Tuumake moodustub ribosomaalse RNA (rRNA) geene sisaldavate kromosoomilõikude ümber. Vastavat kromosoomi osa, kus see geeniklaster paikneb, nim. tuumakese organisaatori piirkonnaks (NOR). NOR- d paiknevad kromosoomide lühikeste ōlgade otstes . 10 kromosoomi NOR-d osalevad tuumakese moodustamisel.
Kokku on inimese genoomis ca 200 rRNA koopiat, mis on tandeemselt organiseerunud. Iga rRNA geen annab ühesuguse transkripti, mis on tuntud kui 45S RNA (ca 13,000 nukl. pikk). Sellest tekib edasise protsessingu teel 3 erinevat RNA-d (28 S, 5.8 S ja 18 S RNA), mis lähevad ribosoomi kas suure vōi väikese subühiku koosseisu. Nende 3 RNA pärinemine ühest transkriptist kindlustab selle, et neid saab vōrdsel hulgal.
Tuumakese suurus peegeldab tema aktiivsust ja ta varieerub oluliselt erinevates rakkudes ning muutub ka ühes ja samas rakus rakutsükli eri faasides . Tuumake on väga väike neis rakkudes, kus elutegevus on väga aeglane (sünteesiprotsessid aeglased). Kui rakk alustab mitootilist jagunemist, siis tuumakese suurus väheneb ja kaob vastavalt sellele, et kromosoomid kondenseeruvad ja kogu RNA süntees lakkab. Kui pärast mitoosi rRNA süntees uuesti käima läheb, ilmuvad tuumakesed NOR-e kandvate kromosoomide vastavates osades. Seega inimese rakus pärast mitoosi formeerub 10 väikest tuumakest (diploidses rakus 10-l kromosoomil on NOR-id). Nad on harva eraldi nähtavad, sest nad kasvavad kiiresti ja ühinevad, moodustades ühe tuumakese.

Miks rakutuuma olemasolu on hea?

Tuuma olemasolu tōttu eukarüootidel on DNA replikatsioon ja RNA transkriptsioon täiesti eraldatud tsütoplasmas olevast translatsiooni masinavärgist ja teistest metaboolsetest protsessidest.

Kromatiin

Genoom on ühes liigiomases kromosoomikomplektis (haploidne kromosoomistik) sisalduv geneetiline materjal. Geen ehk pärilikkustegur (inglise gene) on kromosoomi kindlas lookuses paiknev pärivustegur, mis määrab otse või kaudselt (tihti koostoimes teiste geenidega) ühe või mitme tunnuse arengu. 
Kromatiini all mõistetakse rakutuumas olevat DNA-d, mis on seotud valkudega.
DNA-ga seonduvaid valke on laias laastus kahte sorti: struktuursed ja regulatoorsed. Kõige paremini on uuritud struktuursed valgud histoonid , mis esinevad kõigil eukarüootidel. Histoonid on suhteliselt väikesed valgud suure hulga positiivselt laetud aminohapetega (Lys, Arg). Histoone on 5 tüüpi, mis jagunevad kahte rühma:
 nukleosoomsed histoonid (H2A, H2B, H3, H4)
 histoon H1.
H3 ja H4 on evolutsioonis väga konserveerunud valgud, s.t. et fülogeneetiliselt väga kaugetel liikidel on erinevused valgu primaarjärjestuses tühised.
Kõikides eukarüootides on DNA kaksikahela esimeseks kõrgemaks organiseerituse astmeks nn. nukleosoomne struktuur. Kahe nukleosoomi vahele jäävat DNA lõiku nim. linker -DNA-ks, sinna seondub histoon H1, mis vastutab DNA pakkimise eest järgmisse kõrgema järgu struktuuri (30 nm kiud). Suur osa kromatiini rakutuumas ongi kokku pakitud kõrgema järgu struktuuridesse.
Kromatiin raku tuumas on kahes eri seisundis:
 10 % aktiivne (sisaldab DNA-d, mida antud rakus transkibeeritakse);
 90 % inaktiivne.
Osa inaktiivsest kromatiinist on rakutuumas tugevasti kokku pakitud ja moodustab nn. heterokromatiini. Heterokromatiinis on kromatiin pakitud kõrgema järgu struktuuridesse, lokaliseerub tuuma ümbrise läheduses. Heterokromatiin on üks osa inaktiivsest kromatiinist.
X-kromosoomi heterokromatiniseerumine e. X- inaktivatsioon . Kõikide emaste imetajate teine X- kromosoom kondenseerub ning seal olevad geenid inaktiveeruvad. X-kromosoomi inaktiveerumine algab kromosoomi kindlast piirkonnast , inaktivatsiooni tsentrist ja see levib lineaarselt üle kogu kromosoomi. X-kromosoomi kondenseerumine toimub praktiliselt kõikides emaslooma somaatilistes rakkudes ning see on nähtav rakutuumas tumeda, tuuma membraani läheduses paikneva struktuurina, mida nim. Barr 'i kehakeseks. X-inaktivatsioon toimub varajases embrüonaaleas, see toimub juhuslikult.
Aktiivne kromatiin erineb ülejäänust selle poolest, et ta pole nii tugevasti kokku pakitud ning seetõttu on ta kergemini kättesaadav nukleaasidele. Ta erineb ka biokeemiliselt muust kromatiinist; nukleosoomsed histoonid on tugevasti atsetüleeritud, mis vähendab nende positiivset laengut ja seega DNA-ga seostumise tugevust.

Kromatiini struktuur ja geeni ekspressioon

Nukleosoomne struktuur on DNA-l nii vahetult enne kui ka kohe pärast mingi lõigu transkribeerimist. Lihtsustatud mudeli järgi struktuursed valgud ja transkriptsioonifaktorid konkureerivad DNA-ga seostumise suhtes, kusjuures struktuursed valgud takistavad nendega seoses oleva DNA kättesaadavust transkriptsiooni masinavärgile. Kui geeni promootorpiirkond on nukleosoomi koostises, siis on transkriptsioon kõvasti alla surutud. Kui in vitro tingimustes lisada DNA-le histoone, et moodustuks nukleosoomne struktuur, surutakse transkriptsioon alla.

Kromatiini struktuuri muutused rakutsüklis

Kui rakk alustab mitootilist jagunemist, kondenseerub kromatiin ning individuaalsed kromosoomid muutuvad valgusmikroskoobis nähtavaks. Peale mitoosi lõppu kromatiin dekondeseerub uuesti. Mitootiliselt jagunevatest rakkudest tehtud ekstrakt põhjustab interfaasi rakkudest võetud tuumades kromatiini kondenseerumise. Kromatiini kondenseerumisega kaasneb ka tuuma ümbrise lagunemine .

Kromatiini paiknemine rakutuumas

Pärast mitoosi lõppu dekondenseerub kromatiin, ta on igale rakutüübile iseloomulikult organiseerunud. Lokalisatsioon muutub dünaamiliselt vastavalt rakutsükli kulgemisele. Kromatiin kinnitub tuumaümbrisele. DNA replikatsioon ei alga enne intaktse tuumaümbrise moodustumist.

Kromosoomid

kannavad sõltumatult lahknevaid tunnuseid määravaid geene. Mittejagunevates rakkudes kromosoomid üldjuhul pole nähtavad. Raku jagunemise ajal kujutab kromosoom endast duplitseerunud struktuuri, koosnedes kahest õdekromatiidist. Kumbki õdekromatiid kujutab endast ühte katkematut DNA kaksikahekat. Metafaasi kromosoomide arv, suurus ja kuju on näitajad, mis iseloomustavad karüotüüpi. Karüotüüp on igale liigile iseloomulik. Lähedastel liikidel on tihti väga sarnased karüotüübid.
Selleks, et kromosoom saaks säiluda ühest raku jagunemisest teise, peab ta sisaldama järgmisi funktsionaalseid piirkondi:
 tsentromeer (primaarsoonis)
 kaks telomeeri
 replikatsiooni alguspunktid (origins of replication).

Tsentromeer

Järjestuselement. Tsentromeerse DNA-ga seostuvad teatud kindlad valgud kogu aeg. Tsentromeeri ülesanne on hoida koos tütarkromatiide kuni mitoosi anafaasini (või meioosi II jagunemise anafaasini). Tsentromeeri külge moodustub jagunevas rakus spetsiaalne valguline struktuur - kinetohoor. Selle külge kinnituvad omakorda mikrotuubulid , ning saab toimuda kromosoomide lahknemine anafaasis. Kinetohoori moodustumiseks on vajalik CENP-valkude olemasolu.

Telomeer

Telomeer on kromosoomi otstes leiduv järjestuselement, mis kujutab endast 6-8 bp pikkuseid tandeemselt korduvaid järjestusi. Neid järjestusi lisab DNA ahela 3` otsa spetsiaalne RNA-d sisaldav ensüüm telomeraas . Telomeerid võimaldavad kromosoomide replitseerimise kogu ulatuses. DNA replikatsiooni spetsiifikast tulenevatest põhjustest ei saa DNA ahela 3' otsa terminaalset osa replitseerida. Selleks ongi seal vajalikud nn. telomeersed järjestused, mida uuendatakse pidevalt. Inimene - (TTAGGG)n

Replikatsiooni alguspunkt. (Replication Origin )

See on teatud järjestuselement kromosoomis, kust algab DNA replikatsioon.
Keskmine inimese kromosoom koosneb 150 milj. aluspaari pikkusest katkematust DNA ahelast . Tüüpilisel kõrgemal eukarüootsel rakul on S-faasi pikkus 8 tundi. Ühel kromosoomil liigub palju replikatsiooni kahvleid. S-faasis olevas rakus osa replik. ühikuid aktiveeritakse S-faasi alguses, osa aga lõpus. On teada, et tugevasti kokku pakitud nn. heterokromatiin on see osa kromatiinist, mis replitseeritakse S-faasi lõpus.

DNA replikatsioon
DNA replikatsioon on matriitssüntees, mille tulemusena saadakse ühest DNA molekulist kaks ühesuguse nukleotiidse järjestusega DNA molekuli.
Juhtiv ahel on DNA ahel, millel replikatsioonikahvel liigub 3’-5’ suunas. See võimaldab komplementaarse ahela sünteesi 5’-3’ suunas. Juhtival ahelal "loeb" DNA polümeraas DNAd pidevalt ning liidab pidevalt ka uusi nukleotiide . 
Mahajääv ahel on DNA kaksikheeliksi ahel, millel replikatsioonikahvel liigub 5’-3’ suunas. (DNA polümeraas sünteesib uut ahelat ainult 5’-3’ suunas). Mahajääv ahel sünteesitakse fragmentide kaupa. Algsele DNA ahelale liidetakse RNA praimer ning uut ahelat sünteesitakse vastupidiselt replikatsioonikahvli liikumise suunale. Praimer eemaldatakse ning RNA molekulid asendatakse DNA molekulidega. Toimub uue RNA praimeri liitumine ning järgmise fragmendi süntees. Neid lõike nimetatakse Okazaki fragmentideks ning need liidetakse DNA ligaasi poolt, et saada terviklik DNA ahel.
Eukarüootides on DNA replikatsioon kontrollitud rakutsükli poolt. Rakk läbib kasvamisel ja jagunemisel erinevad rakutsükli faasid , DNA replikatsioon leiab aset S faasis (sünteesi faas). Eukarüootse raku arenemist läbi rakutsükli mõjutavad rakutsükli kontrollpunktid.
Enamikul bakteritel ei ole ranget rakutsüklit ning nad kopeerivad enda DNAd pidevalt. 
Telomeer on DNA ahela piirkond, mis asub kromosoomi otstes. Telomeeri ülesandeks on kaitsta kromosoomi otsi kahjustuse eest. Iga jagunemise käigus väheneb DNA ahela pikkus kromosoomi otstest just telomeeride piirkonnast, see on hea selleks, et kahjustada ei saaks olulised geenid. Teiseks telomeeri ülesandeks on rakujagunemiste regulatsioon . Nimelt on rakk jagunemisvõimeline kuni telomeeride kriitilise pikkuseni ning selle pikkuseni jõudes lõpetab rakk jagunemise(kellamehhanism).
Telomeeride pikkus sõltub telomeraasi aktiivsusest. Telomeraasi RNA komponent sisaldab telomeerse DNA-ga komplementaarset järjestust, mis toimib nagu  matriits  vastavate telomeersete järjestuste sünteesimisel. Seega on telomeraas vastutav telomeeride uuenemise eest.
RNA sünteesi põhietapid

• Pre- initsiatsioon
  
• Initsiatsioon
  
• Promootori vabastamine
  
• Elongatsioon
  
• Terminatsioon
  

RNA-de tüübid.

• mRNA-d - messenger RNA-d e. käskjalg RNA-d
  
• rRNA-d - ribosomaalsed RNA-d
  
• tRNA - transport RNA-d
  
• snRNA -d - väiksed tuuma RNA-d
  
• snoRNA -d - väikesed tuumakese RNA-d
  
• Erinevad mittekodeerivad RNA-d:
  
• mikroRNA-d e. miRNA-d (üheahelalised)
  
• siRNA-d - väiksed segavad RNA-d (kaheahelalised)
  
• piRNA-d - Piwi segavad RNA-d (tansposoonide vaigistajad sugurakkudes )
  

Tsütoplasma võrgustik (TV)
Tsütoplasmavõrgustik e. endoplasmaatiline retiikulum (ER) on ühekordse membraaniga ümbritsetud terviklik kompartment , mis on iseloomulik kõigile eukarüootidele. ER-i membraan moodustab üle poole kogu raku membraanistikust ja on barjääriks luumeni ja tsütosooli vahel, ta vahendab teatud kindlate molekulide liikumist ühest kompartmendist teise. ER-i membraanis paiknevad ensüümid , mis sünteesivad kõikide teiste rakuorganellide membraanides vajaminevaid lipiide ja kolesterooli. Samuti toimub seal steroidhormoonide süntees, detoksifitseeritakse mitmeid kahjulikke aineid, modifitseeritakse sünteesitud valke.
Ribosoomid, mis on seotud ER-ga, tekitavad rakus kompartmendi, mida nimetatakse karedapinnaliseks ER-ks (rER). ER-i seda osa, kus ribosoome pole, nimetatakse siledapinnaliseks ER-ks (sER).
Geneetiline kood on vastavus nukleiinhapete (RNA) ja valkude primaarstruktuuride vahel. Selle koodi kindlustab keemiliste juhiste süsteem, mis loob geneetilist infot kandva mRNA vahendusel proteiine. Valgusüntees geneetilise info alusel ehk translatsioon  toimub ribosoomides. Leidub geneetilisel koodil üle kümne variandi , mis on tõenäoliselt siiski hiljem evolutsioonikäigus tekkinud. tRNA molekulide sekundaarstruktuuri iseloomustatakse "ristikheinalehe" kujuga. tRNA sekundaarstruktuuri moodustavad 4 kaksikahelalist osa - õlga ja 4 üksikahelalist piirkonda - lingu, mis paiknevad vastavate õlgade otstes.
Translatsioon jaguneb kolmeks faasiks: initsiatsioon, elongatsioon ja terminatsioon. Initsiatsiooni käigus moodustub funktsionaalne ribosoom, mis on võimeline translatsiooni läbi viima. Elongatsioonil toimub aminohapete lisamine peptiidahelasse. Terminatsioonil vabaneb sünteesitud valk ribosoomist.

Valkude seostumine ER-ga

Sünteesitavate valkude seostumine ER-ga algab juba enne seda kui tema süntees on täielikult lõppenud, s.t. toimub kotranslatsiooniline seostumine. ER-ga seostuvatel valkudel on N-terminaalses osas nn. signaalpeptiid e. liiderjärjestus.

Liiderjärjestuse tunneb ära ja seostub sellega signaaliäratundja partikkel e. SRP (signal-recognition particle ).

Kui liiderjärjestus on SRP-ga seostunud , siis valgusüntees e. translatsioon peatatakse ajutiselt. See on oluline selleks, et oodata, kuni SRP seostub oma retseptoriga ja valk ei satuks tsütoplasmasse.
Ülaltoodust tulenevalt  on rakus seega kaks ribosoomide populatsiooni:
1) ER-seoselised
2) vabad (tegelikult on suur osa neist ribosoomidest seotud tsütoskeletiga, nii et päris vabad nad siiski ei ole)
Kotranslatsiooniliselt ER-i membraaniga seonduvad valgud.
1) Transmembraansed valgud. Need on sellised, millel on üks või mitu hüdrofoobsetest aminohapetest koosnevat transmembraanset domääni, mistõttu nad jäävad  ER-i membraani kinni.
2) Valgud, mis läbivad ER-i membraani ja satuvad ER-i luumenisse e. valendikku . Need transporditakse edaspidi Golgi kompleksi või lüsosoomi või hoopis eksotsüteeritakse rakust.  kui sünteesitav valk on juba seondunud ER-i membraaniga, lõigatakse liiderjärjestus valgu küljest ära, seda toimetab ER-i valendikus leiduv ensüüm signaalpeptidaas. Valkude läbiminek ER-i membraanist toimub spetsiaalsete valguliste translokaatorite kaasabil ja läbiminev valk ei saavuta oma õiget konformatsiooni enne, kui ta on jõudnud ER-i valendikku.
Siledapinnaline TV.

Lipiidide süntees ER-is

Lipiidide sünteesi läbiviivad ensüümid paiknevad ER-i membraanis. Süntees toimub 3- etapiliselt.

Liidetakse ensüüm atsüültransferaasi poolt kaks rasvhappemolekuli glütseroolfosfaadile, tekkiv fosfatiidhape on vees lahustumatu ning jääb membraani bilipiidkihti.

Järgnevates etappides modifitseeritakse tekkinud fosfatiidhapet, vastavalt sellele tekivad eri tüüpi fosfolipiidid . Bilipiidse kaksikkihi pindala suurenemine ainult ühelt poolt aga pole võimalik. Lipiidimolekulide spontanne ülekanne ühest kihist teise (ehk nn. flip -flop ) on energeetiliselt väga ebasoodne ja see toimub äärmiselt väikese tõenäosusega. ER-i membraanis on aga ensüümid fosfolipiidi translokaasid e. flipaasid mis võimaldavad sünteesitud lipiidimolekulidel "hüpata" ka bilipiidkihi valendikupoolsesse külge.

ER-i membraanide eraldamine rakust

Kui rakud purustada homogenisaatoriga, siis ER fragmenteerub ja tekitab väikesi vesiikuleid (100 nm diameetriga), mida nimetatakse mikrosoomideks. rER-ist pärinevad mikrosoomid on kaetud ribosoomidega, mis paiknevad mikrosoomi välimisel pinnal. Seega mikrosoomi sisemus on biokeemiliselt identne ER-i luumeniga. Need mikrosoomid, mis pärinevad rER-ist ja on kaetud ribosoomidega, on raskemad kui ilma ribosoomideta mikrosoomid, ning neid on võimalik omavahel lahutada tsentrifuugimisel. Tuleb arvestada seda, et karedapinnalised mikrosoomid pärinevad küll rER-ist, kuid siledapinnalised mikrosoomid võivad pärineda ka raku välismembraanist, Golgi membraanist, endosoomide või mitokondrite- plastiidide membraanidest.
Siledapinnalist ER-i on rohkem teatud kindlates rakutüüpides, kus tal on oma kindlad funktsioonid. Eriti hästi on sER nähtav rakkudes, kes on spetsialiseerunud lipiidide metabolismile. Hepatotsüüdid ehk maksarakud on hästiarenenud sER-ga rakud. Need rakud toodavad lipoproteiinseid partikleid, mille abil kantakse lipiide vereringe abil kehas laiali. Vastavad ensüümid paiknevad sER-i membraanis. Samas paiknevad ka ensüümid, mis tegelevad paljude lipiidides lahustunud kajulike ainete detoksifitseerimisega.
Detoksifitseerimise käigus muudetakse rasvlahustuvad ained veeslahustuvateks, mis võimaldab nende väljutamist uriiniga. Kui organismi satub palju kahjulikke aineid (näit. fenobarbitaali), siis vastuseks sellele sünteesitakse suures koguses detoksifitseerimiseks vajalikke ensüüme ja sER-i hulk mitmekordistub. ER-i teine oluline funktsioon on kaltsiumi-ioonide salvestamine.

Valkude modifitserimine ER-is

Enamik sekretoorseid ja membraanseoselisi valke alluvad pärast sünteesi nn. post-translatsioonilisele modifikatsioonile. Võib nimetada viit erinevat post-translatsioonilise modifikatsiooni tüüpi, millest kaks esimest ja viies toimuvad ainuüksi ER-s, kolmas ja neljas toimuvad peale ER-i ka Golgi kompleksis.
1. Disulfiidsildade moodustumine. See toimub rakus eranditult ER-is ning mitte kunagi tsütosoolis.
2. Valkude õige kokkupakkimine. ER-i valendikus töötavad mitmed nn. chaperon-valgud, mille ülesanne on tagada ER-i sisenevate valkude õige kokkupakkimine. Ülalnimetatud disulfiidi isomeraas kuulub samuti nende hulka. Tuntud on ka nn. Bip- valk (binding protein ), mis seostub pöörduvalt valgumolekuli hüdrofoobsete osadega ning takistab vale konformatsiooni ning agregaatide teket. Kui valk pole mingil põhjusel saavutanud õiget konformatsiooni, siis ta pumbatakse läbi ER-i membraani tagasi tsütosooli, kus ta lagundatakse proteosoomides. ER toimib valkude kvaliteedi kontrolli punktina.
3. Valkude glükosüleerimine. Praktiliselt kõik membraanseoselised ning sekreteeritavad valgud on glükosüleeritud. ER-is toimub ainult N- seoseline glükosüleerimine. Endoplasmaatilises retiikulumis toimuva N-seoselise glükosüleerimise seisneb selles, et:

kõigepealt sünteesitakse valmis suur prekursor - oligosahhariid , mis koosneb komest glükoosi, üheksast mannoosist ning kahest N-atsetüülglükoosaminist. Struktuur on seotud spetsiaalse lipiidi, mida nimetatakse dolihooliks, külge. 

tõstetakse see prekursor-oligosahhariid ühes tükis dolihooli küljest valguahelas oleva asparagiini külge. Seda toimetab ensüüm oligosahhariid-valk transferaas.

kui prekursor-oligosahhariid on valgu külge pandud, algab selle oligosahhariidi edasine töötlemine: kõigepealt eemaldatakse kõik kolm glükoosi jääki ning üks mannoosi jääk .

lisatakse ühekaupa mitmeid erinevaid suhkrujääke.

Lõplik valgu glükosüleerimine leiab aset juba Golgi kompleksis.
4. Spetsiifiline proteolüütiline töötlemine. Paljud sekretoorsed valgud sünteesitakse rakus prekursoritena, s.t. ebaküpsete eellasmolekulidena, mida on vaja väiksemaks lõigata, et nad saaksid oma funktsiooni täita.

Valkude edasitoimetamine ER-ist

Valkude transport ER-st Golgi kompleksi toimub membraaniga ümbritsetud transportvesiikulite abil. Osa valke aga peavad jääma ER-i funktsioneerima, näit. ülalnimetatud signaalpeptidaas, disulfiidi isomeraas jt. On selgunud , et neil valkudel on küljes lühike, neljast aminohappest koosnev järjestus Lys-Asp-Glu-Leu (ehk KDEL , kui kasutada ühetähelisi sümboleid). KDEL järjestust nimetatakse ER-i hoidmissignaaliks (ER- retention signal). Kui see järjestus eksperimentaalselt lisada näiteks mõnele eksotsüteeritaval valgule, siis teda enam ei eksotsüteerita ning ta koguneb ER-i valendikku.
7. Golgi kompleksi (GK)
Golgi kompleks (GK) on membraanidest moodustunud lamedate põiekeste või tsisternide kogum, mida ümbritsevad membraaniga kaetud vesiikulid. Need vesiikulid transpordivad aineid GK-i ja sealt edasi. GK-s eristatakse 3 funktsionaalset piirkonda: cis-Golgi, kesk-Golgi ja trans-Golgi.
GK täidab rakus kahte peamist funktsiooni:

• valkude ja lipiidide modifitseerimine .
  
• toimib GK kui raku sorteerimiskeskus, kust valgud ja lipiidid saadetakse rakus nende lõplikesse lokaliseerimiskohtadesse.
  

Valkude modifitseerimise ja edasitoimetamise eest vastutab GK-s resideeruvaid ensüüme. Valgusünteesi käigus ER-ga seotud valgud transporditakse pärast nende sünteesi lõppemist ER-st GK-i. See toimub transportvesiikulite vahendusel, mis punguvad ER- st ja ühinevad cis-Golgiga, andes sinna oma sisaldise ja membraani. Trans-Golgist pungunud vesiikulid aga kannavad aineid nende lõplikku funktsioneerimiskohta: osa eksotsüteeritakse rakust või jääb välismembraani koostisesse (kui tegemist on membraanseoselise valguga), osa satub lüsosoomidesse. ER-i ja Golgi kompleksi vahel on mõlemasuunaline transport. Transporti ER-st Golgisse ja sealt tagasi on võimalik selektiivselt mõjutada teatud ainete poolt. Brefeldiin A on seenest pärit alkaloid , mis blokeerib transpordi ER-st Golgisse.

Valkude modifitseerimine Golgi kompleksis

GK-s toimub valkude posttranslatsiooniline modifitseerimine. GK-s lisatud teatud suhkru- või fosfaatgrupid toimivad rakusiseste sorteerimissignaalidena, s.t. et need määravad valgu rakusisese lokalisatsiooni. Tänu GK-s lisatud fosfaatgrupile satuvad lüsosomaalsed ensüümid just lüsosoomidesse. Seetõttu kujutab GK endast justkui rakusisest liikluspolitseid, kes näitab, kuhu mingi valk minema peab.
Glükosüleerimine. GK membraanis paiknevad valkude ja lipiidide glükosüleerimist läbiviivad ensüümid - glükosüültransferaasid. Golgis toimub kahte tüüpi glükosüleerimist: jätkub N-seoseliste oligosahhariidaheleate pikendamine ning alustatakse O-seoseliste suhruahelate sünteesi. O-seoseline glükosüleerimine algab sellega, et Seriini või Treoniini -OH grupi külge tekitatakse O-glükosiidne side. Esimeseks suhkrujäägiks on N- atsetüül -galaktoosamiin (GalNAc). Seda katalüüsib glükosüültransferaas. Edasi järgnevad teised suhrujäägid. Golgi cis, kesk ja trans osas on igaühes oma kindlad glükosüültransferaasid. Ühe ensüümi produkt on substraadiks järgmisele glükosüülransferaasile. On teatud perekond sekretoorseid valke, mida kutsutakse mutsiinideks ja mille primaarjärjestuses on väga suur hulk Seriini ja Treoniini, kuhu Golgi kompleksis liidetakse suhkruahelad.
Valkude glükosüleerimine on oluline mitmes mõttes. Paljudes juhtudel kaitseb see valke lagundamise eest proteolüütiliste ensüümide poolt.
Valkudel olevad suhkrujäägid on eriti olulised ka rakkude omavahelises äratundmises. Ühe raku pinnal olevad suhkrujäägid on ligandiks teistel rakkudel olevatele retseptoritele ja nende omavahelise seondumise tulemusel teatud rakud kleepuvad omavahel. Näit. leukotsüütide kinnitumine veresoonte siseseinale ja nende väljumine veresoontest kudedesse toimubki just sel moel. Leukotsüütide membraanivalkude küljes olevad suhkrujäägid (sialüleeritud Lewis x struktuur) on ligandiks versoone siseseina e. endoteeli rakkude teatud molekulidele - selektiinidele.
Fosforüleerimine. Fosforüülimisega tegelevad fosfotransferaasid
Sulfaatimine.  Osade valkude suhkruahelad sulfaaditakse Golgi kompleksis. Selle eest vastutavad sulfotransferaasid. Sulfaatgrupid annavad valkudele suure negatiivse laengu. Paljude sulfaatgruppide olemasolu suhkruahelatel on iseloomulik eelpoolnimetatud proteoglükaanidele. Paljud proteoglükaanid sekreteeritakse rakust ja nad osalevad rakuvälise maatriksi moodustamisel.
8. Lüsosoomid
ehitus ja funktsioonid Lüsosoom on membraaniga ümbritsetud hüdrolüütilisi ensüüme sisaldav organell, mis toimetab makromolekulide kontrollitud lagundamist rakusiseselt.
Lüsosoomide heterogeensus peegeldab nende funktsioonide mitmekesisust, mida täidavad temas leiduvad happelised hüdrolaasid (väliskeskkonnast tulevate osakeste lagundamine, raku enda vanade komponentide lagundamine, fagotsüteeritud mikroorganismide seedimine)
Lüsosoomides paiknevad ensüümid: Tuntakse umbes 40 hüdrolüütilist ensüümi, mis paiknevad lüsosoomis. Need jagunevad proteaasideks, nukleaasideks, glükosidaasideks, lipaasideks, fosfolipaasideks, fosfataasideks, sulfataasideks. Kõik lüsosoomide ensüümid on happelised hüdrolaasid, mille pH optimum on umbes pH 4.8 - 5.

Kuidas jõuab lüsosoomidesse see materjal, mida nad lagundavad?

Selleks on kolm eri moodust:
1. Endotsütoos Endotsüteeritud materjal suunatakse rakus nn. endosoomi - s.o. vahepealne kompartment, kuhu tulevad ka hüdrolaasid ning lüsosoomi membraani valgud. Endosoomis on kergelt happeline keskkond, seal algab endotsüteeritud materjali lagundamine. Edasi langeb endosoomis pH ning toimub selle muutumine küpseks lüsosoomiks.
2. Autofaagia Selle protsessi käigus lagundatakse raku enda vananenud komponendid. Lagundamisele minev organell ümbritsetakse membraaniga, tekib autofagosoom. See ühineb endosoomiga ning muutub autofagolüsosoomiks. Autofaagia on täpselt reguleeritud vastavalt raku vajaduste muutustele. Näiteks sER, mille osakaal maksarakus suurenes vastuseks mingile toksilisele ainele, eemaldatakse selektiivselt kui mürgist ainet keskkonnas enam pole.
3. Fagotsütoos . Esineb rakkudes, kes on spetsialiseerunud suuremate partiklite ja mikroorganismide fagotsüteerimisele. Näiteks makrofaagid ja neutrofiilid võivad alla neelata küllaltki suuri võõrkehi, moodustades fagosoomi. See ühineb samuti endosoomiga, moodustades fagolüsosoomi. Paljudele ainuraksetele loomadele on fagotsütoos toitumisviisiks.

Kuidas satuvad lüsosomaalsed ensüümid Golgi kompleksist endosoomi?

• Lüsosomaalsed ensüümid kannavad unikaalset markerit - mannoos -6-fosfaat grupi näol (M6P), mis pannakse külge ainult lüsosomaalsetele ensüümidele . See toimub cis-Golgi alas , kus fosforüleeritakse lüsosomaalse ensüümi küljes olev mannoosi jääk.
  
• Trans-Golgi membraanis on aga retseptorvalk, mis tunneb ära M6P, sidudes endaga kõik M6P kandvad valgud.
  
• Sel moel M6P- retseptor kontsentreerib lüsosomaalsed ensüümid nendesse trans-Golgi retiikulumist punguvatesse vesiikulitesse, mis ühinevad endosoomiga, andes sinna ära oma "laadungi".
  
• Endosoomis vabaneb ensüüm M6P retseptori küljest.
  

Lüsosomaalsete ensüümide defektidest tingitud haigused
Lüsosomaalsed ladestushaigused on põhjustatud geneetilistest defektidest, mille tõttu üks või mitmed lüsosomaalsed hüdrolaasid puuduvad.
1. I-rakkude haigus (ingl.k. I-cell disease e. inclusion-cell disease), mille korral fibroblastides ja makrofaagides puuduvad kõik hüdrolüütilised ensüümid. Puudub N-atsetüülglükoosamiini fosfotransferaas, mis katalüüsib lüsosomaalsete ensüümide fosforüleerimist ja M6P- retseptorid ei tunne neid ära.
2. Hunter ’i ja Hurler’i sündroom on tingitud ensüümide defektist, mis on vajalikud sulfaaditud mukopolüsahhariidide lagundamiseks.
3. Tay- Sachs ’i sündroom on põhjustatud -N-heksoosaminidaasi defitsiidist, mille tõttu on häiritud gangliosiid GM2 lagundamine.
9. Ekso - ja endotsütoos.
Vesiikulite teke
Katalüüsivad nn. katte valgud ( ingl. k. coat proteins)
Tuntakse kolme tüüpi vesiikuleid:
a) Klatriiniga kaetud vesiikulid
b) Kaveoliiniga kaetud vesiikulid
c) Koatomeeriga kaetud vesiikulid (COP valgud); (katte teke vajab ATP-d)
COP I (GK → ER)
COP II (ER →GK)
Koatomeerse katte teke ja lagundamine on sõltub GTP-seoselisest valgust ARF (võib osaleda ka klatriinse katte tekkes )
ARF on ADP ribosüleerimise faktor
Ekso- ja endotsütoos tähendab membraaniga ümbritsetud transportvesiikulite teket ja nende ühinemist kas välismembraaniga (eksotsütoos) või endosoomi membraaniga (endotsütoos). Ühinemine toimub kahes etapis:
1. bilipiidkihid lähenevad üksteisele
2. seejärel toimub ühinemine.
Mõlemat etappi aitavad läbida teatud membraanvalgud, nn. fusogeensed valgud.

Eksotsütoosi kaks teed

1. Pidev ehk konstitutiivne
2. Reguleeritud
1. Pidev eksotsütoos toimub kõigis eukarüootsetes rakkudes - transportvesiikulid kannavad pidevalt uusi membraanikomponente Golgi kompleksist välismembraani. Eksotsütoosi teel toimub pidev plasmamembraani uuendamine. Pidevalt eksotsüteeritakse valke, mida antud rakk ise ei vaja, kuid mida on organismil kui tervikul tarvis. Näit. fibroblastid toodavad ekstratsellulaarse maatriksi valku kollageeni , B-lümfotsüütidest tekkinud plasmarakud sekreteerivad antikehi, maksarakud toodavad paljusid seerumi valke jne.
2. Reguleeeritud eksotsütoosi puhul kogutakse vastavad ained sekretoorsetesse vesiikulitesse, mis ühinevad raku välismembraaniga pärast keskkonnast tulevat kindlat signaali. Reguleeritud eksotsütoos esineb neis rakkudes, mis on spetsialiseerunud oma produkti kiirele ja vastavalt vajadusele sekreteerimisele.
Sekretoorsetes vesiikulites ei ole alati valgumolekulid, vaid võivad olla ka madalmolekulaarsed ühendid (näit. histamiin nuumrakkude vesiikulites, neurotransmitterid aksoni terminaali vesiikulites). Madalmolekulaarsed (mittevalgulised) ühendid satuvad sekretoorsetesse vesiikulitesse tsütoplasmast.

Endotsütoos

Endotsütoosi on kaks tüüpi:
1. pinotsütoos - lahustunud makromolekulide sissevõtmine väikeste (2. fagotsütoos - suurte partiklite ( mikroorganismid , surnud rakkude osad jne.) sissevõtmine.
Need kaks endotsütoosi tüüpi toimuvad eri mehanismide abil. Enamik eukarüootseid rakke pinotsüteerivad pidevalt. Fagotsütoosiks on võimelised ainult spetsialiseerunud rakud.
Paljud molekulid ja partiklid, mida rakk endotsüteerib, satuvad lüsosoomidesse. Pinotsütootilised vesiikulid moodustuvad plasmamembraani teatud piirkonnas, mida nimetatakse kaetud lohuks (coated-pit.) See piirkond invagineerub ja moodustub nn. kaetud vesiikul (coated vesicle). Kaetud vesiikuli eluiga on lühike; sekundite jooksul kaob talt nn. "kate" ja ta on valmis ühinema endosoomiga. Kaetud lohu ja kaetud vesiikulite nn."katte" moodustab valk - klatriin. Vajalik sissesopistuse tekitamiseks. Klatriiniga kaetud vesiikulid liiguvad ka Golgi kompleksi ja endosoomide vahel. Enamikus loomarakkudes kujutab klatriiniga kaetud vesiikulite teke väga efektiivset ja selektiivset kontsentreerimismehanismi, mille abil rakk korjab väliskeskkonnast kokku spetsiifilisi makromolekule - retseptor-vahendatud endotsütoos. See tähendab, et mingi molekul, mis on rakku ümbritsevas keskkonnas, seostub kõigepealt plasmamembraanis oleva temale spetsiifilise retseptormolekuliga, seejärel käivitub endotsütoos ning see molekul satub klatriiniga kaetud vesiikulisse kompleksis oma retseptoriga. Kui vesiikul on ühinenud endosoomiga, siis seal retseptori ja endotsüteeritud molekuli kompleksid lagunevad ning retseptor saadetakse raku välismembraani tagasi.
Teatud osa ainetest satub rakku ümbritsevast keskkonnast endotsüteeritavasse vesiikulisse ka mittespetsiifiliselt, sest vesiikul haarab endasse alati ka mingi koguse rakuvälist vedelikku koos selles lahustunud ainetega - vedela-faasi endotsütoosiks. Nii satub rakku ainult neid aineid, mida ümbritsevas keskkonnas on palju.
Hästiuuritud ja füsioloogiliselt oluline retsptor-vahendatud endotsütoosi näide on kolesterooli sisenemine rakku:
Veres olev kolesterool on seotud kompleksi spetsiifilise valguga - LDL (low density lipoprotein). Kui rakk vajab kolesterooli membraanide sünteesiks, siis ta sünteesib oma plasmamembraani LDL retseptori, mis korjab kokku LDL-kolesterooli komplekse. Kolesterooli sisenemine rakku on häiritud, kui LDL retseptor ei funktsioneeri korralikult. Rakud on võimelised ka ise kolesterooli sünteesima, kuid nad lülitavad enda sünteesiraja välja, kui kolesterool on väliskeskkonnas. Kolesterooli sisenemine rakku põhjustab rakus järgmisi regulatoorseid muutusi:
a) inhibeeritakse kolesterooli sünteesi võtmeensüüm,
b) aktiveeritakse ensüümid, mis on vajalikud kolesterooli säilitamiseks,
c) inhibeeritakse LDL-retseptori sünteesi (takistatakse vastava geeni transkriptsiooni).
Mõningad epiteelirakkude retseptorid kannavad endotsüteeritud molekule rakkude ühest ekstratsellulaarsest ruumist teise transtsütoosi abil. Nii satuvad emapiimas olevad antikehad lapse verre, ilma et neid lüsosoomide poolt lagundatakse. Transtsütoosi abil satub antikeha ema verest piima. Samal moel pääsevad immuunoglobuliinid ka läbi platsenta ema vereringest loote ringesse.
Paljud viirused sisenevad rakku retseptor-vahendatud endotsütoosi abil. Nad on evolutsiooni käigus õppinud ära kasutama rakkude endotsütoosi mehanismi, et sel moel rakku pääseda. Gripiviirus näit. kasutab veidi keerulisemat teed. Endotsüteeritud viiruspartikkel satub endotsütoosi vesiikulisse, mis ühineb endosoomiga. Seal on madal pH, mis aktiviseerib viiruse membraanis oleva fusogeense valgu, selle tulemusel ühinevad viiruse membraan ja endosoomi membraan ning viiruspartikkel pääseb endosoomist välja.
Osa viiruseid ühinevad raku välismembraaniga, ilma et toimuks endotsütoos. Näit. AIDS-i põhjustav HIV-i viirus ühineb nende rakkude membraaniga, kus on glükoproteiin CD4. See valk on retseptoriks HIV-i viirusele. CD4 valk on olemas T- lümfotsüütide ühel subpopulatsioonil, makrofaagidel ja teatud grupil ajurakkudel. Seega HIV-iu viirus nakatab ainult neid rakke, sellest on aga küll, et viia rivist välja kogu immuunsüsteem.
10. Valkude import mitokondri maatriksisse ja kloroplastide tülakoididesse. Valkude struktuuris paiknevad signaalid , mis suunavad neid organellidesse.
11. Valkude lagundamine tsütoplasma proteasoomides
Valkude degradatsioon tsütoplasmas toimub erilistes valgulistes kompleksides, proteosoomides. Iga proteasoom koosneb tsentraalsest silindrist, mis moodustub paljudest eri proteaasidest. Silindri kumbaski otsas paiknevad valgulised kompleksid, kus osalevad vähemalt 10 erinevat valku. Osa neist valkudest omavad ATP-aasset aktiivsust. Nende valkude ülesanne on
a) ära tunda ja elimineerida kokkupakkimata valgud
b) kõrvaldada kahjustatud või valesti pakitud valgud
c) lagundada lühikese poolestusajaga valgud (näit. tsükliinid)
Proteasoomides lagundatakse neid valke, millele on kovalentselt külge seotud ubikvitiin, valk. Ubikvitiin seotakse degradeerimisele määratud valgu külge ensümaatiliselt, seda toimetab spetsiaalne ensüüm, mis paneb ubikvitiini sellele valgule lüsiini jäägi külge. Ubikvineeritud valgud tuntaksegi ära proteasoomide poolt.
Ubikvitiini külgepanev ensüüm on see, mis peab spetsiifiliselt ära tundma lagundamist vajavad valgud. Denatureeritud või valesti kokku pakitud valgud, samuti valgud, mis sisaldavad oksüdeeritud või muidu ebanormaalseid aminohappeid, tuntakse ära selle ensüümi poolt ja saavad seeläbi lagundatud proteasoomides. See ensüüm arvatavasti tunneb ära signaale, mis avalduvad valkudel tänu nende valesti kokkupakitusele või keemilistele kahjustustele. Ubikvineerivad ensüümid peavad olema ka võimelised eristama vale konformatsiooniga valke ning "pooleli" olevaid valke, mida alles ribosoomidel sünteesitakse. Ubikvitiin-sõltuv proteolüütiline süsteem rakkudes lagundab valke madalmolekulaarseteks peptiidseteks fragmentideks. Edasi osa lagundatakse kuni aminohapeteni, mida kasutatakse ära uuesti valgusünteesi juures. Osa peptiidseid fragmente aga pumbatakse tsütoplasmast endoplasmaatilisse retiikulumi, kus nad seostuvad teatud kindlate valkudega- nn.MHC ehk suure koesobivuskompleksi klass I valkudega ning kompleksis nende valkudega satuvad raku välismembraanile. Proteasoomide poolt tekitatud peptiidsed fragmendid pumbatakse ER-i spetsiaalsete valkude, ABC-transporterite abil. Need valgud kasutavad selleks ATP-hüdrolüüsist saadud energiat. MHC valgud peavad mingi peptiidiga igal juhul seostunud olema, see on eeltingimus nende õigeks kokkupakkumiseks ning jõudmiseks raku välismembraanile.
12. Membraanide lahustamine detergentidega. Membraanide fosfolipiidse kaksikkihi läbilaskvus makromolekulidele ja ioonidele. Ioonide kontsentratsioon rakus.

Plasmamembraan

Plasmamembraan e. välismembraan ümbritseb igat elusrakku, määrates tema piirid ning säilitades erinevused sise- ja väliskeskkonna vahel. Ta on kōrgelt selektiivne filter ning kannab ka aktiivset transporti vōimaldavaid süsteeme, mis võimaldavad toitainete sisenemist rakku ning jääkproduktide eemaldamist. Samuti genereerib ta ioonide kontsentratsioonierinevusi raku sise- ja väliskeskkonna vahel. Plasmamembraan vōtab vastu väliskeskkonnast tulevaid signaale, võimaldades rakul neile vastavalt reageerida. Selleks on plasmamebraanis spetsiaalsed valgud - retseptorid. Väga oluline membraani funktsioon on võimaldada rakul kommunikeeruda teiste rakkudega. Nii sisemembraanid kui plasmamembraan on sarnase ehitusega:
1) nad koosnevad lipiidsest kaksikkihist ning valgu molekulidest, mis on omavahel seotud pōhiliselt mittekovalentsete sidemetega;
2) membraani komponendid on vōimelised lateraalseks difusiooniks ;
3) membraanid on ebasümmeetrilised : nende sise- ja välispind erinevad oma molekulaarselt koostiselt.

Membraanide komponendid

Lipiidid
Vaatamata biomembraanide väga erinevale koostisele on nende põhiliseks struktuurseks üksuseks fosfolipiid ne kaksikkiht. Lipiidid on amfipaatilised, s.t. et molekuli üks ots on hüdrofoobne , teine hüdrofiilne . Veelgi enam, bilipiidkiht kipub sulguma sfääriliseks kompartmendiks - liposoomiks.
Membraanides leidub põhiliselt

• Fosfolipiidid: Fosfatidüülkoliin, fosfatidüülseriin, fosfatidüületanoolamiin ja sfingomüeliin.
  
• Glükolipiidid
  
• Kolesterool
  

Membraani bilipiidkiht on ebasümmeetriline
Bilipiidkihi eksoplasmaatilises pooles osas on glükolipiidid, fosfatidüülkoliin ja sfingomüeliin, tsütoplasmaatilises pooles aga fosfatidüülseriin ja fosfatidüületanoolamiin. Fosfolipiidi translokaasid-paigutavad lipiide ümber lipiidse kaksikkihi kihtide vahel endoplasmaatilises võrgustikus ja plasmamembraanis.
Membraanivalgud
Bilipiidkiht on solvendiks membraanvalkudele. Nii nagu membraani lipiidid, nii ka paljud valgud on võimelised lateralseks difusiooniks. Kuigi membraanide baasstruktuur põhineb lipiidsel kaksikkihil, on just membraanis olevad valgud need, mis toimetavad spetsiifilisi funktsioone:

• ainete transport läbi membraani  
  
• ioongradientide tekitamine  
  
• signaalide vastuvõtt ja edasiandmine  
  
• vahendab membraanidele tsütoskeleti kinnitumist  
  
• kontaktid teiste rakkude ja ekstratsellulaarse maatriksiga.
  

Valkude seondumine membraaniga:
1. Transmembraansed valgud.
2. Kovalentselt seotud rasvhappe molekuli (näit. prenüülgrupp) abil seostuvad valgud.
3. Kovalentselt fosfatidüülinositooli (glükosüül-fosfatidüül- inositool ankur) abil seostuvad valgud.
4. Mittekovalentselt teiste membraanivalkudega seotud valgud.
Väljaspool rakku on Na-ioonide kontsentratsioon kõrge. Na-iooni seostumine soodustab glükoosi seostumist. Transporteri konformatsioon muutub ainult siis, kui mõlemad on seostunud. Iga ATP molekuli kohta pumbatakse rakust välja 3 Na-iooni ja rakku sisse 2 K-iooni
Membraanides paiknevad transpordi valgud, ioonkanalid ja ATP energiat kasutavad pumbad . Membraani läbiva passiivse ja aktiivse transpordi võrdlus. Na+-K+ pumba töö põhimõte. Osmootne rõhk ja selle tekke mehhanism. Ioonkanalite struktuur ja nende töö reguleerimise võimalused. Elusa raku plasmamembraani elektriline potensiaal. Aktsioonipotentsiaali teke ja leviku mehhanism närviraku plasmamembraanis. Na+ ja -K+ kanalite osa aktsioonipotentsiaali leviku reguleerimises.
13. Tsütoskelett I. Kolm valgu filamentide tüüpi, mis moodustavad tsütoskeleti (aktiini filamendid, mikrotuubulid, intermediaarsed filamendid). Kolm põhilist müosiini tüüpi.

Tsütoskelett

Eukarüootsete rakkude vōime omandada mitmeid eri kujusid ja viia läbi koordineeritud ja suunatud liikumisi sōltub raku tsütoskeletist. Puudub prokarüootsetel organismidel. Liikumist genereeriv mehhanism baseerub aktiini ja müosiini interaktsioonile. Kortikaalses tsütoplasmas paiknevad korrapäraselt orienteeritud aktiinifilamendid, mida mööda liiguvad müosiinimolekulid, vedades kaasa tsütoplasma komponente.
Tsütoskeleti moodustavad 3 pōhilist valguliste filamentide tüüpi, mis läbivad raku tsütoplasmat:
aktiini filamendid e. mikrofilamendid (6-8 nm)
mikrotuubulid (25 nm)
intermediaarsed filamendid (10 nm)
Iga filamendi tüüp on moodustunud erinevatest monomeeridest, ning iga filament vōib rakus moodustada erinevaid struktuure, vastavalt sellele, milliste täiendavate valkudega nad on seotud.

Aktiini filamendid

Koosnevad aktiinist , s.o. globulaarne valk. Aktiin on valk, mida eukarüootsetes rakkudes on kōige rohkem, tema hulk vōib olla kuni 5% raku kogu valgu hulgast. Aktiin primaarjärjestus erineb väga vähe fülogeneetiliselt kaugetel liikidel, in vitro katsetes on eri liikidelt eraldatud aktiin üksteisega funktsionaalselt asendatavad.
Aktiin esineb rakkudes 2 vormis: G-aktiin e. globulaarne aktiin, mis polümeriseerumisel annab F-aktiini e. filamentaarse aktiini. Tavaliselt kuni 50% raku kogu aktiinist on G-vormis. Üleminek G- vormist F-i ja vastupidi (s.t. aktiinifilamentide moodustumine ja nende depolümeriseerumine) toimub siis, kui seda on vaja, s.t. rangelt kontrollitult. F-aktiini moodustumine algab rakus pärast vastavat signaali ja see vōib toimuda väga kiiresti, minutite jooksul.
Aktiini filamentidele on iseloomulik struktuurne polaarsus , filamenti kasv toimub eelistatult ühest otsast, mida nimetatakse + otsaks. See on vōimalik seetōttu, et monomeeri konformatsioon muutub pärast lülitumist F-aktiini koosseisu, võimaldades järgmise monomeeri lülitumist soodustatult. Monomeeri lülitumine -otsa toimub tunduvalt väiksema tõenäosusega. See annab rakule vōimaluse määrata filamendi kasvu suunda, eeldades et +ots on rakus orienteeritud vajalikus suunas. Seoses sellega esineb aktiinifilamentidel nn. treadmilling nähtus. Kui G-aktiini kontsentratsioon langeb teatud kriitilise piirini, nii et polümerisatsioon +otsast saab vōrdseks monomeeride eraldumisega -otsast, siis filamendi netopikkus küll ei muutu, muutub aga iga üksiku monomeeri asend filamendis.

Aktiiniga seostuvad valgud

Kõikidel juhtudel on aktiinifilamentide põhimõtteline ehitus sama. Erinevused on aga tingitud valkudest, millega aktiinifilamendid on seotud. Loomsetel rakkudel on aktiini filamente kōige rohkem plasmamembraani vahetus läheduses, selle all, moodustades seal tiheda vōrgustiku. Seda piirkonda tsütoplasmast nim. raku korteksiks (cell cortex) vōi ka kortikaalseks tsütoplasmaks.
Kortikaalsed aktiinifilamendid võivad olla: paralleelsete kimpudena, mis moodustavad raku mikrohattusid ja filopoode. Seal on aktiinifilamendid orienteeritud sama polaarsusega ja paiknevad tihedalt üksteise lähedal, kimpudena. Aktiinifilamente seovad kimpudeks valgud fimbriin , villiin ja a-aktiniin. Stressi fiibrid on iseloomulikud neile rakkudele, mis kinnituvad substraadile. Kui rakk tuleb substraadilt lahti (näiteks siis, kui algab mitoos ), siis stressi fiibrid kaovad. Aktiini rõngas on ajutine kontraktiilne struktuur, mis moodustub tsütokineesi ajal. Seal on aktiinifilamendid orienteeritud antiparalleelselt ja nendega on seotud mootorvalk müosiin .
geelitaolise võrgustikuna, kus aktiinifilamendid on omavahel paljudest kohtadest seotud teatud valkudega. Tuntuim valk, mis tekitab ühendusi üksteisega ristuvate aktiinifilamentide vahele ja põhjustades sellega kolmemõõtmelise võrgustiku tekke, on filamiin.

Mikrohatud (Microvilli)Eriti palju leidub epiteliaalsetel rakkudel, mis vajavad normaalseks funktsioneerimiseks suurt pinda. Näit. peensoole epiteelirakkudel. Iga mikrohatu südamik sisaldab 20-30-st aktiini filamendist koosneva kimbu , mis ulatub hatu otsast kuni kortikaalsesse tsütoplasmasse. Filamendid orienteeritud +otsaga hatu tipu suunas. Mikrohatus hoiavad aktiini filamente omavahel koos spetsiaalsed valgud fimbriin ja villiin mis paiknevad teatud intervallidena aktiinifilamentide vahel.

Aktiini filamendid lihasrakus

Imetajatel on 4 pōhilist kategooriat rakke, mis on spetsialiseerunud kontraktsiooniks: skeleti-, südame-, silelihasrakud ning müoepiteliaalsed rakud.
Lihaskiu (raku) sees on suurel hulgal müofibrille, mis on samapikad kui lihaskiud . Müofibrill omakorda koosneb paljudest korduvatest struktuurielementidest, nn. sarkomeeridest. Igas sarkomeeris on 2 paralleelset ja osaliselt kattuvat filamentide komplekti, paksud ja peened filamendid. Peened filamendid on moodustunud aktiinist, paksud filamendid koosnevad müosiinist. Aktiini filamendid kinnituvad oma +otsaga spetsiaalsele valgulisele struktuurile Z-diskile, mis koosneb pōhiliselt titiinist.
Lihaskiu kontraktsiooni aluseks on paksude ja peente filamentide nihkumine üksteise vahele. Filamentide endi pikkus ei muutu. Lihase kontraheerumisel muutuvad kitsamaks heledad vöödid.
Lihaskontraktsioon initsieeritakse Ca++ ioonide kontsentratsiooni suurenemisega müofibrille ümbritsevas sarkoplasmas. Kaltsiumi ioonid tulevad sarkoplasmaatilisest retiikulumist, puhkeolekus pumbatakse ioonid sinna uuesti tagasi . Energia lihaskontraktsiooniks tuleb ATP hüdrolüüsist. Peened e. aktiinifilamendid skeletilihasrakus on seotud lisavalkude tropomüosiini ja troponiiniga, mis vōimaldavad kontraktsiooni regulatsiooni Ca ++ ioonide poolt.
Aktiini polümerisatsiooni regulatsioon: Kontroll teostatakse rakumembraani vahendusel. Signaalid, mis pōhjustavad rakus aktiini polümerisatsiooni, tulevad ümbritsevast keskkonnast ja vōetakse vastu plasmamembraani vahendusel. G-aktiin on seostunud tsütoplasmas teatud madalmolekulaarsete valkudega, mis aitavad kontrollida tema polümerisatsiooni. Enamtuntud on tümosiin ja profiliin.

Ained, mis mōjutavad aktiini polümerisatsiooni

kasutatakse aineid, mis blokeerivad F- aktiini moodustumist vōi takistavad selle depolümeriseerumist.
Tsütohalasiinid on ained, mida sünteesivad mōningad hallitusseened. Blokeerivad aktiinifilamendi +otsa, seega filamendid ei saa enam kasvada.
Falloidiin on kōrgelt toksiline alkaloid , Seostub rakus oleva F- aktiiniga ning takistab selle depolümeriseerumist.
14. Mikrotuubulid
Koosnevad tubuliinist, mis koosneb kahest subühikust, alfa- ja ß-tubuliinist, kumbagi subühiku molekulmass on 50 kDa. Nagu aktiini puhulgi, pole tubuliin kodeeritud mitte ühe, vaid mitmete geenide poolt. Kuigi tubuliini esineb kõigis eukarüootsetes rakkudes, esineb teda kõige rohkem selgroogsete loomade ajus (10-20% kogu lahustunud valgust on tubuliin). Sarnaselt aktiinile, seostub ka tubuliin paljude lisavalkudega, mis moduleerivad mikrotuubulite omadusi ja võimaldavad kinnitumist raku erinevatele struktuuridele. Üldiselt mikrotuubulid funktsioneerivad tsütoplasmas igaüks omaette , aktiinifilamendid seevastu on seotud tavaliselt võrgustikuks või kimpudeks.
Sarnaselt aktiini filamentidele esineb tubuliini protofilamentidel struktuurne polaarsus, + ja -ots. Raku tsütoplasmas olevad mikrotuubulid lähtuvad radiaalselt tuuma lähedal paiknevast raku tsentrist e. tsentrosoomist. Loomsetel rakkudel sisaldab tsentrosoom kahte tsentriooli, taime rakkudel on rakutsentriks teatud amorfset ainet sisaldav piirkond, kus tsentrioole ei ole.
Kui rakk alustab mitootilist jagunemist, siis tsütoplasmas olevad tuubulid lagunevad laiali ning agregeeruvad uuesti, moodustades kääviniidistiku. Kääviniidistiku moodustumist on vōimalik blokeerida mitmete ainetega, mis seostuvad tubuliini dimeeridega ja takistavad tubuliini agregatsiooni. Näit. kolhitsiin, koltsemiid, vinblastiin, vinkristiin on tuntud kui mitoosi mürgid. Taksool seevastu seostub mikrotuubuliga ja ei lase sel enam depolümeriseeruda. Mikrotuubulid eksisteerivad ühes kahes vōimalikust seisundist: nad kas kasvavad pidevalt vōi desagregeeruvad väga kiiresti.

Tsütoplasmaatiliste mikrotuubulite funktsioonid

1. Organellide transport tsütoplasmas. Mikrotuubulid funktsioneerivad kui rakusisesed maanteed. Interfaasi ajal on reisijateks organellid (mitokondrid, lüsosoomid, tsütoplasmavõrgustik), transportvesiikulid, mis viivad aineid ER-st Golgi kompleksi ning sealt edasi kas mõnda organelli või raku välispinnale eksotsüteerimiseks; raku jagunemise ajal (anafaasis) liiguvad mööda mikrotuubuleid tütarkromatiidid. Vesiikulite liikumine on kōige paremini nähtav närvirakkude aksonites, kus nad liiguvad mōlemas suunas raku keha ja jätkete vahel.

2. Määravad tsütoplasma vōrgustiku ja Golgi aparaadi orientatsiooni rakus.
3. Osalevad raku liikumisel.
4. Mikrotuubulid mōjutavad teiste tsütoskeleti filamentide (aktiini- ja intermediaarsete filamentide ) orientatsiooni rakus.

Mikrotuubulitega seotud valgud

Et takistada mikrotuubulite kiiret desassambleerumist ning vōimaldada interaktsioone teiste raku komponentidega, on mikrotuubulid seotud mitmete nn. MAP-valkudega (microtubule- associated proteins). Närvikoest on eraldatud pōhiliselt 2 tüüpi MAP-valke:

• HMW-valgud (high-molecular weight proteins) m.w. 200-300 kDa
  
• tau-valgud; m.w. 40-60 kDa. Antikehade abil on näidatud , et mōlemad seostuvad piki kogu mikrotuubulit.
  

Mikrotuubulitest moodustunud struktuurid

Tsentriool

Tsentrioolid esinevad kōikidel loomarakkudel ja alamate taimede rakkudes. Lokaliseerub rakus tuuma lähedal. Koosneb 9- st mikrotuubulite tripletist iga triplett on suunatud tsentraalse telje suunas 45-kraadise nurga all.. Rakutsentris e. tsentrosoomis on 2 tsentriooli, mis on omavahel risti. Tsentrioolid uuenevad rakus duplitseerumise teel. Rakutsentris e.
Tsentrioolid täidavat rakus kaht eri funktsiooni:
1) tsentrosoomi koosseius on nad mikrotuubulite organisatsiooni tsentriks ,
2) viburite vōi ripsmetega varustatud rakus on nad aga basaalkehaks, kust vastavad moodustised välja kasvavad.

Viburid , ripsmed

Väikesed karvataolised moodustised. Esinemine: kõrgematel loomadel hingamisteede ripsepiteelis, suguteede ripsepiteelis, spermatozoididel; algloomadel ( viburloomad e. Flagellata ja ripsloomad e. Ciliata). sammalde, sōnajalgade ja alamate seente zoospooridel.
Viburite ja ripsmete funktsioon on kas vedeliku või mingite osakeste edasi toimetamine (näit. hingamisteede ripsepiteel ajab pidevalt edasi lima, kuhu on kinni jäänud tolm, mikroobid , jne.; munajuhas munaraku kulgemine on tingitud ripsepiteeli tegevusest), või raku enda liikumise tagamine (zoospoorid, spermid ).
Viburi südamikuks on paralleelne mikrotuubulite kimp 9+2 konfiguratsioonis: 9 mikrotuubulite dupletti paiknevad ringikujuliselt ümber kahe üksiku mikrotuubuli. Aksoneemi koosseius olevad mikrotuubulid on seotud omavahel spetsiaalsete valkude düneiini ja neksiini abil. Veel üks mootorvalgud : kinesiinid
Aksoneemi liikumine pōhineb tema koosseisus olevate mikrotuubulite libisemisel üksteise suhtes. liikumist genereeriv mehanism paikneb viburi enda sees.
Düneiini perekonna valgud tekitavad põhiliselt liikumist mikrotuubuli miinus -otsa suunas. Peale müosiini ja düneiini on ka veel 3. mootorvalkude perekond – kinesiinid, mille funktsiooniks on mikrotuubuli +otsa suunas liikumise tekitamine. Kinesiini ja düneiini osalevad raku vesikulaartranspordil. Vesiikulite liikumine raku keha poolt aksoni terminaali suunas on tekitatud kinesiini poolt, tagasisuunaline transport aga düneiini poolt.
15. Intermediaarsete filamentide ehitus ja nende ülesanne.
IF on jäigad ja püsivad moodustised enamiku kōrgemate eukarüootide tsütoplasmas.
Erinevused võrreldes aktiini filamentide vōi mikrotuubulitega:
- nad on väga stabiilsed struktuurid
- nende peamine funktsioon on struktuurne, nad ei osale raku liikumisfunktsioonides.
- IF moodustavad monomeerid pole seotud ATP vōi GTP-ga, nagu seda on aktiin vōi tubuliin
- Erinevalt aktiinist ja tubuliinist, mis on globulaarsed valgud, on IF monomeerideks fibrillaarsed valgud, mis agregeeruvad külg-külje vastu üksteisega osaliselt kattudes
- IF on heteropolümeerid, s.t. et polümeeri koostises on erinevat tüüpi monomeere. Aktiini filamendid ja mikrotuubulid seevastu on alati homopolümeerid (koosnevad ühesugustest monomeeridest)
IF koosseisus olevad valgud klassifitseeritakse 4 gruppi:

Keratiinid

On väga heterogeenne valkude perekond. Tsütokeratiine jaotatakse 2-ks alagrupiks:

• happelised keratiinid
  
• neutraalsed ja aluselised keratiinid
  

Keratiini filamendid on alati heteropolümeerid, mis koosnevad erinevatest monomeeridest. Aktiini filamendid ja mikrotuubulid olid homopolümeerid, mis koosnesid ühesugustest monomeeridest. Kōige varieeruvama keratiinide komplektiga on nahk.

Neurofilamentide valgud.

(NF-L, NF-M, NF-H).
Neurofilamendid on pōhiline tsütoskeleti komponent närvirakkude aksonites ja dendriitides.

Tuuma lamiinid.

Lamiinid A, B, ja C.
Neil on sarnane aminohappeline järjestus teiste IF valkudega, kuid erinevad neist mitmete omaduste poolest. Nad moodustavad kahemōōtmelisi filamentide kihte, mis tekivad ja kaovad mitoosi kindlatel etappidel . Moodustavad vōrgustiku, mis asub tuuma sisemembraanil.

IF funktsioonid

Primaarne funktsioon on tagada rakule mehaaniline toestus.
Inimesel esineb pärilik haigus Epidermolysis bullosa simplex, see on tingitud mutatsioonist keratiini geenis, tulemuseks on epidermise basaalrakkude keratiinifilamentide puudulikkus, see muudab rakud väga tundlikuks mehaanilistele mõjutustele.
16.Ekstratsellulaarne maatriks  ehk  rakuvaheaine  on loomarakkudevaheline (väline) võrgustik, mis koosneb erinevatest rakkude valmistatud ning nende sekreteeritud (väljutatud) polüsahhariididest ja valkudest. Ekstratsellulaarse maatriksi (nüüdsest rakuvaheaine) peamine ülesanne on toimida kudede ehitusliku osana ning mõjutada nende arengut ja talitlust.
Rakuvaheainesse kuuluvad interstitsiaalne maatriks ja basaalmembraan. Laminiinid on valgud, mis leiduvad pea iga loomaraku basaalmembraanis.
17. Raku mootorvalgud. Kinesiinid, düneiinid ja müosiinid kui mehhanokeemilised ensüümid. Näited nende osalusest rakkude liikumises.
Motoorsed valgud e. mootorvalgud -valgud , mis transformeerivad ATP-energia liikumisenergiaks. ATPhüdrolüüs kutsub esile ja kontrollib mootorvalgu konformatsiooni muutusi, mille tulemusena toimub ühe molekuli  libisemine  või sammumine teise suhtes. Suunatud liikumise tekkeks peavad mootorvalgud pöörduvalt assotiseeruma/dissotsieeruma valgu (polümeeri), pinna või rakuorganelliga. Molekulaarmootorid on lineaarsed või roteeruvad. Lineaarsed - libisevad/roomavad mööda polümeeri; roteeruvad - töötavad rootor -  staator  põhimõttel. Mootorvalgud on nt. müosiin, düneiin, kinesiin . Müosiin koosneb 2 raskest ja 4 kergest ahelast
18 Rakkudevahelised ühendused e. liidused: tõkestavad ühendused, edastavad ühendused. Rakk-maatriks ühendused: hemidesmosoomid, fokaalsed ühendused.
Rakkudevahelised ühendused ja Rakk-maatriks ühendused
Kudedes olevad rakud on kontaktis kompleksse, sekreteeritud makromolekulide võrguga, mida nimetatakse ekstratsellulaarseks maatriksiks . Paljud rakud on osades kudedes ka otseses kontaktis üksteisega spetsiaalsete struktuuride - intertsellulaarsete ühenduste e. liiduste abil. Sidekoes , kus rakud on hõredalt laiali, on väga palju ekstratsellulaarset maatriksit.
Rakkudevahelised ühendused e. liidused jagatakse 3 funktsionaalsesse gruppi:

1. Tiheliidused

Need seovad epiteelrakud omavahel kokku nii, et isegi väikesed molekulid ei saa läbi. Peavad tagama selle, et epiteelkude oleks selektiivne barjäär Tiheliidusel 2 funktsiooni:

• takistada vees lahustunud molekulide difundeerumist läbi epiteelirakkude kihi.
  
• takistada membraanvalkude difundeerumist; raku apikaalses osas omad valgud, mis tegelevad ainete sissepumpamisega; basolateraalses osas jällegi omad valgud, mis lasevad aineid välja.
  

Kuigi tiheliidused on mitteläbilaskvad makromolekulidele, sõltub nende permeaablus vees lahustunud ioonide suhtes konkreetsest epiteelist.

2. Ankurliidused

Võimaldavad rakkudel funktsioneerida robustse struktuurse ühikuna. Ühendades rakkude tsütoskeleti elemendid, annavad nad epiteelkoele mehaanilised omadused. Neid on kõige rohkem seal, kus kude peab pidevalt taluma mehaanilisi pingeid (näit. südamelihas, naha epiteel). Enamtuntud transmembraansed valgumolekulid ankurliiduste moodustumiseks on kadheriinid ja integriinid. Kadheriinid on Ca2+ ioonidest sõltuvad adhesioonimolekulid. Integriinid on peamised molekulid, mis võimaldavad rakkude seostumist ekstratsellulaarse maatriksiga. Sõltuvalt sellest, milliseid tsütoskeleti elemente vastavad ankurühendused seovad, eristatakse:

• adherents-liidused - aktiinifilamentide ühenduskohad
  
• desmosoomid , hemidesmosoomid - intermediaarsete filamentide ühenduskohad.
  

3. Aukliidused

võimaldavad väikestel molekulidel minna otse ühest rakust teise. On kõige levinum ühenduse vorm. Aukliidus võimaldab anorgaanilistel ioonidel ja muudel väikestel vees lahustunud molekulidel minna ühest rakust teise. Aukliidused lasevad läbi väikese molekulmassiga molekule (alla 1500 Da). Aukliidused on moodustunud teatud transmembraansetest valkudest, nn. konneksoonidest.

Ekstratsellulaarne maatriks

koosneb polüsahhariididest ja valkudest. Kõige rohkem sidekoes. Maatriksit moodustavad valgud sekreteeritakse lokaalselt rakkude poolt. Enamikus sidekudedes on maatriksi valgud suures osas toodetud fibroblastide poolt.
Maatriksi polüsahhariidid - glükoosaminoglükaanid, on seotud kovalentselt teatud valkudele, nn. proteoglükaanidele.
Maatriksi valgud - kollageen (põhiline valk), elastiin , fibronektiin, laminiin . Kollageeni fibrillide ruumilist organiseeritust kujundavad neid sünteesivad rakud - fibroblastid. Elastiin on valk, mis annab kudedele elastsuse. Fibronektiin on adhesiivne valk; võimaldab rakkudel kinnituda ekstratsellulaarsele maatriksile.
19. Rakkudevaheline signalisatsioon . Kontaktsignalisatsioon. Valgulised hormoonid, neurotransmitterid.
Signaalmolekulid määravad raku positsiooni ja kindla rolli organismis. Samuti selle, kas antud rakk peab jagunema või mitte. Kui see mingil põhjusel ei tööta, tulemuseks võib olla näiteks vähkkasvaja , mis võib tappa kogu organismi.
Loomarakud kommunikeeruvad kolmel eri moel:

Rakud eritavad aineid, mis on mujal paiknevatele rakkudele signaaliks (keemiline signalisatsioon)

Rakud ekspresseerivad oma membraanis signaalmolekule, mis toimivad rakkude otsesel kokkupuutel. Seda signalisatsiooni on palju vähem uuritud

Rakud moodustavad teatud kontakte, nn. aukliiduseid ( gap-junctions), mis ühendavad kahe naaberraku tsütoplasmat (võimaldab signaalmolekulide liikumist rakust-rakku).
Ligand aine, mis spetsiifiliselt reptseptoriga seondub. Mingi signaalmolekuli retseptor võib organismis esineda mitmetel eri tüüpi rakkudel. See aga ei tähenda, et nendel erinevatel rakkudel vastus antud signaalmolekulile oleks täpselt ühesugune. Ligandi ainuke ülesane on muuta retseptori omadusi, et rakk seeläbi saaks teavitatud signaalmolekuli olemasolust rakku ümbritsevas keskkonnas. 
Vastavalt sellele, kui kaugel asuvad ja millised on sihtrakud, eristatakse järgmisi keemilise signalisatsiooni tüüpe:
a) endokriinse signalisatsiooni puhul teatud rakud sekreteerivad hormoone, mis satuvad vereringesse ja võivad toimida üle kogu keha laiali paiknevatele rakkudele. Hormoonid toimivad väga madalas kontsentratsioonis. Endokriinsed rakud paiknevad tavaliselt kindlates endokriinnäärmetes, sealt satub hormoon ekstratsellulaarsesse ruumi, kust nad difundeeruvad edasi kapillaaridesse ja satuvad seega vereringesse. suhteliselt aeglane
b) parakriinne signalisatsioon - rakud toodavad lokaalseid mediaatoreid, mis toimivad ainult vahetus läheduses olevatele rakkudele; lokaalsed mediaatorid lagundatakse või seotakse väga kiiresti, nii et ringlusse satub neist väga tühine hulk. Tüüpiline lokaalne mediaator on histamiin, mida eksotsüteerivad sidekudedes olevad nuumrakud .
Huvitav lokaalse mediaatorina toimiv signaalmolekul on NO, mis käivitab tsüklilise GMP-ga seotud signaali ülekande raja. Seda ainet kasutatakse juba üle 100 aasta stenokardia raviks. Normaalselt organismis sünteesitakse NO-d ensüümi NO süntaasi poolt, mis deamineerib arginiini. NO toimib lokaalse mediaatorina, ta difundeerub läbi membraanide ja mõjutab naabruses asuvaid rakke.
Närvikasvufaktorit e. NGF-i ( nerve growth factor ) sünteesivad kõik koed , mis on innerveeritud sümpaatiliste neuronite poolt. Ta on sensoorsete ja sümpaatiliste neuronite troofiline faktor;
Prostaglandiine toodetakse paljude rakkude poolt; põhjustab silelihaste kontraktsiooni, trombotsüütide agregatsiooni, põletikku. Teatud prostaglandiine toodetakse suures hulgas emakas, kui algab sünnitustegevus.
c) sünaptiline signalisatsioon - esineb närvikoes, kus rakud sekreteerivad neurotransmittereid (näit. atsetüülkoliin , norepinefriin ehk noradrenaliin , gamma -aminovõihape), mis toimivad ainult kindlale postsünaptilisele rakule (kaugus 50 nm). Võimalik on ka neurotransmitteri parakriinne toime, s.t., et mõjutatakse mitmeid lähedalasuvaid rakke. Sünaptiline toime on aga täpsem, suunatud ühele kindlale sihtrakule.
d) autokriinne signalisatsioon – rakk saadab signaale ka teistele sama tüüpi rakkudele, mis tähendab ühtlasi, et raku poolt sekreteeritud signaalmolekulid võivad tagasi seonduda ka sellesama raku retseptoritega.
Ka signaalmolekule võib klassifitseerida vastavalt nende keemilistele omadustele.

veeslahustuvad

Väikesed rasvlahustuvad hormoonid
Rasvlahustuvad hormoonid, mille retseptor paikneb rakumembraanis .
Kui signaalmolekul (neurotransmitter, valguline hormoon) on seostunud rakupinnal temale spetsiifilise retseptoriga, siis selle tagajärjel tekitatakse üks või mitu rakusisest signaali, mis muudavad selle sihtraku käitumist.
rasvlahustuvad signaalmolekuli (näit. steroid- ja kilpnäärme hormoonid) retseptorid paiknevad tsütoplasmas, pärast seostumist ligandiga lähevad nad rakutuuma, seostudes seal teatud kindlate geenide regulaatorpiirkondadega Veeslahustuva signaalmolekuli roll seostumisel retseptoriga seisneb konformatsioonilise muutuse tekitamises retseptoris.
Vabade Ca-ioonide eemaldamine raku tsütosoolist.
Signaaliülekanne rakus.
Raku pinna retseptorid kuuluvad ühte kolmest võimalikust klassist :
1) ioonkanal-retseptor
Ligandi seostumisel retseptoriga muutub selle konformatsioon ning tekib vaba läbipääs teatud ioonidele. Selline on näit. atsetüülkoliini retseptor lihasrakkudel.
2) katalüütilised retseptorid
kui ligand on seostunud, siis retseptor muutub ensümaatiliselt aktiivseks. Selliste retseptorite katalüütiline domään paikneb retseptori tsütoplasmaatilises osas ning see katalüüsib mitmete sihtvalkude fosforüleerimist. Väga levinud katalüütiliste retseptorite tüüp on türosiinkinaassed retseptorid ehk retseptor- türosiin - kinaasid (RTK). Need fosforüleerivad sihtmärkvalkude türosiini jääke. Peale selle tuntakse ka seriin - treoniin kinaasseid retseptoreid, türosiin-fosfataasseid retseptoreid (mis vastupidiselt kinaasile hoopis de-fosforüleerivad sihtmärkvalke) ja guanülaat-tsüklaas retseptoreid (tekitavad cGMP -d)
3) G-valkudega seotud retseptorid.
aktiveerivad või inaktiveerivad mingit membraaniga seotud ensüümi või ioonkanalit kaudselt, G-valkude vahendusel.
G-valkud vahendavad raku vastust väga erinevatele signaalmolekulidele: hormoonid, neurotransmitterid, lokaalsed mediaatorid. G-valk on ühes kahest seisundist: aktiivne või inaktiivne. Aktiivne tähendab seda, et valguga on seotud GTP ja valk käivitab rakus mitmeid sündmusi. Inaktiivne tähendab seda, et G-valguga on seotud GDP.
Tähtsamad rakusisesed käskjalg-molekulid, mis mõjutavad paljusid rakusiseseid protsesse, on järgmised:

tsükliline AMP ( cAMP )

Ca-ioonid,

diatsüülglütserool (DAG)

tsükliline GMP (cGMP)

inositool-trisfosfaat (IP3).
Ensümaatiliste omadustega retseptorid või ensüümiga seotud retseptorid.

Retseptor-türosiin-kinaasid-fosforüleerivad türosiine, mis asuvad rakusisestel signaalmolekulidel

Retseptorisarnased türosiinfosfataasid- eraldavad rakusuisestelt signaalmolekulidelt fosfaatgruppe

Retseptor-seriin/treoniin-kinaasid-fosforüleerivad seriine või treoniine regulaatorvalkudel, mis on seostunud latentsetele e. uinuvatele geenidele

Retseptor-guanülüültsüklaasid-katalüüsivad tsüklilise GMP teket tsütosoolis

Türosiin- kinaas -seotud retseptorid-seostuvad rakusiseste valkudega, millel endal on türosiinkinaasne aktiivsus

Histidiin-kinaas-seotud retseptorid-aktiveerivad nn. “kahekomponentset” signaalirada, milles kinaas kõigepealt fosforüleerib iseennast ja siis kohe kannab fosfaadi teisele rakusisesele signaalmolekulile
20. Mitokonder ja plastiid
Katabolismi rajad rakus (üldiselt). Energeetilise metabolismi rajad mitokondris : glükolüüs , Krebsi tsükkel . Elektroni transpordi ahela ensüümide ja tsitraaditsükli ensüümide paiknemine mitokondrites.
On kahekordse membraaniga ümbritsetud on olemas oma genoom, ribosoomid. Mitokondrid on olemas kõigil eukarüootsetel rakkudel; tegeleb energia muundamisega eluprotsesside läbiviimiseks. Nende eripäraks on see, et nende sisemembraani hulk on märkimisväärselt suur. Mitokondrites on energia allikaks suhkrud või rasvhapped .

Mitokondrite ja plastiidide päritolu

tekkinud endosümbioosi teel ligikadu 1,5 mljrd. aastat tagasi. Eukarüootide eellane neelas enda sisse teatud bakterid; tekkis teatud sümbiootiline side, mis oli mõlemale poolele kasulik: sümbiont hakkas funktsioneerima kui ATP-d tootev kompartment, peremeesraku plasmamembraan aga polnud enam koormatud energiat tootvate ensüümide poolt ja sai arendada uusi funktsioone. Selle tõestuseks on nende organellide sõltumatu genoom ja oma translatsioonisüsteem, DNA sarnasus prokarüootidega (rōngakujuline, puuduvad histoonid); suurus; tuumast sõltumatu jagunemine.

Mitokondrid 

väga plastiline organell; tema kuju võib väga kiiresti muutuda; nad on mobiilsed ,s.t. liiguvad rakus ringi; liikumine toimub mikrotuubulite kaasabil. Osades rakkudes on mitokondrid fikseeritud teatud kindlas kohas. Mitokondreid ümbritseb 2 membraani. Sellest tulenevalt on mitokondril 2 subkompartmenti: Välis- ja sisemembraani vaheline intermembraanne ruum ja mitokondri siseosa e. maatriks. Välimine membraan sisaldab palju transportvalku - poriini; see moodustab kanaleid, mis lasevad läbi valke molekulmassiga kuni 10 kD ja muid madalmolekulaarseid molekule.
Sisemine membraan on selektiivselt läbilaskev; tal on palju sissesopistusi, mida nimetatakse kristadeks. Mitokondri maatriksis paiknevate ensüümide abil muudetakse püruvaat ja rasvahapped atsetüül- CoA-ks. See omakorda oksüdeeritakse tsitraaditsüklis , mille ensüümid asuvad ka maatriksis. Tsitraaditsükli põhimõttelised lõpp- produktid on CO2 ja NADH. Elektroni transpordi ahela ensüümid paiknevad mitokondri sisemembraanis.
ATP süntees toimub nn. kemoosmootse protsessi abil: kõrge energiaga elektronid, mis on saadud NADH ja FADH2 vesiniku aatomitelt, transporditakse piki hingamisahela ensüüme, elektronide ülekandega ühelt valgult teisele vabanevat energiat kasutatakse vesiniku aatomite pumpamiseks mitokondri maatriksist intermembraansesse ruumi. Selle tulemusel tekib elektrokeemiline prootonite gradient läbi sisemembraani, prootonite (H+) tagasiliikumine piki gradienti omakorda käivitab ATP-süntetaasi kompleksi.
Teatud erijuhtudel tegelevad mitokondrid ka soojuse tootmisega. Nimelt pruunis rasvkoes , mille värvus on tingitud hulgalistest mitokondritest, esineb mitokondrite sisemembraanis valk, mida nimetatakse termogeniiniks. See valk töötab justkui prootoni transporter, ainult et tema töö kiirus on miljon korda aeglasem kui teistel ioonkanalitel. Ning selle asemel et tekitada prootoni gradient läbi mitokondri sisemembraani, konverteeritakse NADH oksüdatsioonil vabanev energia hoopis soojuseks.

Mitokondrite genoom

Inimese mitokondriaalne DNA ( mtDNA ) on täielikult sekveneeritud. mtDNA poolt kodeeritud valgud lokaliseeruvad põhiliselt mitokondri sisemembraanis. Vastavaid valke sünteesivad mitokondri enda ribosoomid. Enamik ensüüme, mida vajatakse oksüdatiivse fosforüleerimise juures, on kodeeritud tuumas olevate geenide poolt. Isegi mtDNA ja RNA polümeraasid on tuuma poolt kodeeritud. Mitokondri sisemembraanil töötavates multiensüümkompleksides on osa subühikuid kodeeritud tuuma poolt, osa aga mtDNA poolt.

Valkude import mitokondrisse

suur osa mitokondris vajaminevaid valke süntesitakse tsütoplasmas ja imporditakse seejärel mitokondrisse. Impordiks on vajalik valgu N-terminuses kindel nn. transiit-järjestus (20-60 am.hapet), mida tunnevad ära membraanis olevad retseptorid. Valgu import mitokondrisse vajab ATP energiat, oluline on ka prootoni gradiendi olemasolu. Enne sisenemist mitokondrisse peab imporditav valk tsütoplasmas seonduma spetsiaalse saatevalguga, nn. chaperoniga, mis kuulub hsp70 ( heat -shock protein) perekonda. Impoditava valgu võtab seestpoolt vastu mitokondriaalne hsp70 valk.
21., graanumid). Valkude import kloroplasti. H+ ioonide liikumine ja . Elektronide ülekanne tülakoidide membraanis: fotosüsteem II ja I. Fotosüsteemi antenni kompleks ja fotokeemilise reaktsiooni keskus. Resonantne energia ülekanne antenni kompleksis. Elektronide saamine ja transport fotokeemilise reaktsiooni keskus. ATP süntees. Pimedusreaktsioon kloroplasti stroomas . Süsiniku sidumise tsükkel. C3 ja C4 taimed. CO2 fikseerimine ja fotorespiratsioon.

Kloroplast

Kloroplastidel on hästi läbilaskev välismembraan, palju vähem permeaabel sisemembraan ning kitsas intermembraanne ruum. Sisemembraan ümbritseb ruumi, mida nimetatakse stroomaks. Seal asub DNA, RNA, ribosoomid jne. Erinevalt mitokondritest on kloroplastidel üks lisakompartment - tülakoidid. suuremad kui mitokondrid.
Eri tülakoidide valendikud on ühendatud omavahel. Seal paiknevad fotosünteetiline valguse absorbeerimise süsteem, elektrontranspotahel ja ATP süntetaasi kompleks.
Tülakoidides toimuvaid reaktsioone nimetatakse ka valgusreaktsioonideks, sest valgus on seal otseseks energiaallikaks (elektroni võtmine vee molekulilt ja hapniku teke). Kloroplasti stroomas toimub süsiniku fikseerimise reaktsioon e. pimeduse reaktsioon (sest seal pole otsest valgusenergiat vaja, seal kasutatakse ATP energiat, mis on saadud valgusreaktsioonist.
Plastiidid on olemas kõikidel taimerakkudel, igal taimerakutüübil on oma iseloomulik plastiidide komplekt. Kõik plastiidid tekivad proplastiidist, väikesest organellist, mis leidub meristeemirakkudes.
Kui näiteks traime leht jätta pimedasse, siis areneb proplastiid etioplastiks, mis sisaldab protoklorofülli (kollast värvi klorofülli eellane). Kui tuleb valgus, siis etioplast areneb kloroplastiks. Kromoplastid akumuleerivad karotinoid -pigmente, millest sõltub paljude taimede õite kollane, oranz ` või punane värvus. Leukoplastid esinevad taime epidermises ja sisemistes kudedes, tuntumad vormid on amüloplast, mis kogub tärklist , ning elaioplast, mis sisaldab ōli ja lipiidide tilgakesi.
Nagu mitokondergi, sisaldab ka kloroplast oma genoomi ja valgusünteesi masinavärgi. Kloroplasti enda genoom kodeerib ca 10% temas vajaminevatest valkudest. Ülejäänud kodeeritakse tuuma DNA poolt.
22. Peroksüsoomid (microbodies)
Peroksüsoomid on väikesed (ca 0.2-1 µm läbimõõdus), ühekordse membraaniga ümbritsetud organellid, mis esinevad kõikides loomsetes rakkudes (v.a. erütrotsüüdid) ja paljudes taimerakkudes, peeti pikalt lüsosoomideks. Uued peroksüsoomid tekivad vanadest lihtsa jagunemise teel. Nad on ise- replitseeruvad organellid. Sisaldavad ensüüme, mis erinevad lüsosomalsest ensüümkomplektist, ka leidub seal mitmeid oksüdatiivseid ensüüme: D-aminohapete oksüdaas, uraatoksüdaas, lutsiferaas. Sisaldavad peroksüsoomid katalaasi, mis lagundab tekkivat vesinikperoksiidi. Peroksüsoomides olevad ensüümid võivad olla nii kõrges kontsentratsioonis, et osa neist esineb isegi kristallidena, mis on elektronmikroskoobis nähtavad elektrontiheda südamikuna. Peroksüsoomides toimuvad oksüdatiivsed reaktsioonid. Nimelt peroksüsoomid on põhilised organellid, kus toimub teatud tüüpi rasvahapete oksüdeerimine . Peroksüsoomides ei ole elektroni transpordi ahelat ja rasvhapete oksüdeerumine ei ole seotud ATP moodustumisega ning energia vabaneb soojusena.
Peroksüsoomidel on eriti tähtis roll teatud taimekudedes , kus esineb 2 väga erinevat tüüpi peroksüsoomi. Üks tüüp esineb lehtedes, kus ta viib läbi fotorespiratsiooni (glükolaat - fosfoglütseraat - CO2). Teist tüüpi peroksüsoom esineb idanevates seemnetes, kus ta konverteerib seemnete lipiidide koostises olevaid rasvhappeid suhkruteks, mida on noore taime kasvuks vaja. Kuna selline lipiididest suhkrute tegemine käib nn. glüoksülaat-tsükli kaudu, siis vastavaid peroksüsoome nimetatakse glüoksüsoomideks.
Ensüümid ei satu pürokspsoomi mitte Golgi kompleksi kaudu, nagu lüsosomaalsed ensüümid, vaid peroksüsoomides vajaminevad ensüümid korjatakse kokku tsütoplasmast. Äratundmissignaaliks on siin tripeptiid Ser- Lys-Leu (SKL).  Zellwegeri sündroom on tingitud ensüümide peroksüsoomidesse impordi häirest. Neil haigetel on aju, maksa ning neerude talitluse häired ning nad surevad varsti peale sündi. Üks selle haiguse vormidest on tingitud mutatsioonist peroksüsoomi membraanivalku määravas geenis, mis ei võimalda ensüüme korralikult importida. Tagajärjeks on raske ainevahetuse häire.
X-liiteline adrenoleukodüstroofia (ALD). Selle haiguse puhul puudub peroksüsoomidest üks kindel ensüüm, mis seob peroksüsoomis ko-ensüüm A (CoA) väga pika ahelaga rasvhapetele.
23. Rakutsükkel Tsükliin-Cdk kompleksi inhibeerimine. SCF ja APC kompleksi toime põhimõte.
Rakud jagunevad sel moel, et nende koostisosade hulk suureneb ning seejärel rakk jaguneb kaheks. Kui rakkude jagunemine mingil põhjusel lakkaks (näit. suure doosi radioaktiivse kiirguse või teatud mürkide toimel), siis inimene ( hiir , küülik jne.) sureb mõne päeva jooksul.
Rakutsükliks nim. raku eluperioodi ühest jagunemisest teiseni. Rakutsükkel jaguneb M-faasiks (mitoos e. karüokinees + tsütokinees ) ning interfaasiks (ajaliselt 90% vōi rohkem rakutsükli kestusest).
Interfaasis toimub kõikide rakukomponentide sünteesimine, et tekkivatel tütarrakkudel oleks olemas kõik vajalik uue tsükli alustamiseks. Enamiku rakukomponentide duplitseerumine ei ole täpselt kontrollitud. Piisab sellest, kui mingit organelli vōi tsütoplasma komponenti enne raku jagunemist ligikaudu kahekordistatakse ning seejärel tsütokineesi käigus jaotatakse kahe tütarraku vahel ligikaudu vōrdselt. Erandiks on DNA: tema replikatsioon toimub väga täpselt ja ta tuleb tekkivate tütarrakkude vahel ka väga täpselt jaotada. Selleks on kōrgematel eukarüootidel arenenud keerukas mitoosiaparaat. Interfaas omakorda jaguneb 3-ks:
G1-, S- ja G2-faasiks.
DNA süntees interfaasis toimub tetud kindlal ajavahemikul - seda nim. S-faasiks. S-faasis toimub lisaks DNA sünteesile ka intensiivne histoonide süntees, et tagada vastsünteesitud DNA pakkimine nukleosoomidesse.
M-faasi lōpu ja S-faasi alguse vahele jääb vahemik - G1-faas. (G - ingl.k. gap). Teine vahemik jääb S-faasi lōpu ja M-faasi alguse vahele ning seda nim. G2-faasiks.
G1 ja G2 faas annavad rakule vajaliku aja kasvamiseks. G1 faasi lõpul on kontrollpunkt, kus rakutsükkel vajadusel peatatakse. Selle punkti läbimisel käivitatakse rakus DNA replikatsioon ja algab seega S-faas. G2-faas annab rakule vajaliku aja, mis võimaldab tal kontrollida, kas DNA replikatsioon on lõpetatud . Läbides G2-faasi kontrollpunkti, alustab rakk M-faasi.

Rakutsükli kestus

Kiiresti jagunevad kōrgemate eukarüootide rakud (näit. sooleepiteeli ja vereloome tüvirakud ) läbivad tsükli 11-24 tunniga, sellest M-faas kestab 1-2 tundi. On ka selliseid rakutüüpe, mis ei jagune enam kunagi. Rakke, mille jagunemistsükkel on peatunud G1 faasis, nim. ka G0-faasis olevaiks.
Eukarüootsete rakkude tsükliinid
1. G1-tsükliinid: aitavad läbida piiripunkti hilises G1-faasis (tsükliin D, Cdk4 ja Cdk6).
2. G1/S-tsükliinid: seostuvad Cdk-dele G1-faasi lõpus ja ning suunavad raku DNA replikatsioonile (tsükliin E, Cdk2).
3. S-tsükliinid: seostuvad Cdk-dele S-faasi jooksul ja on vajalikud DNA replikatsiooni alustamiseks (tsükliin A, Cdk2).
4. M-tsükliinid: vallandavad erinevad mitoosi protsessid (tsükliin A ja B, Cdk1).

Rakutsükli kontroll

Suhteliselt hiljuti jõuti arusaamisele, et rakutsükli kulgemises osalevad 2 eristatavat süsteemi:
 rakutsükli eri faasidele iseloomulikke sündmusi käivitav masinavärk,
 kontrolli teostavad süsteemid.
Rakutsüklit käivitav masinavärk kujutab endast tsükliliselt toimivat biokeemilist süsteemi. See baseerub kahele peamisele valkude perekonnale : tsükliin-sõltuvad kinaasid (CDK - cyclin dependent kinase). Need indutseerivad kindlate valkude seriini ja treoniini jääkide fosforüleerimist; ning tsükliinid, mis seostuvad CDK-dega ja kontrollivad nende aktiivsust. CDK-de ja tsükliinide komplekside moodustumine toimub tsükliliselt, need tekivad ja lagunevad igas rakutsüklis.
Tsükliine on 2 põhilist klassi: mitootilised tsükliinid , mis seostuvad CDK-dega G2- faasis ja mis on vajalikud rakkudes M-faasi käivitamiseks, ning G1-tsükliinid, mis seostuvad CDK-dega G1-faasis ja on vajalikud S-faasi käivitamiseks.
SCF kompleks: Skp, Cullin, F-box’i sisaldav kompleks
APC- anafaasi esilekutsuv kompleks
 Rakutsükli kulgemist kontrollivad süsteemid tagavad selle, et järgmine etapp ei käivitu enne, kui eelmine on lõpetatud. Üks paremini uuritud kontrollsüsteeme rakkudes on see, mis takistab M-faasi algust seni, kuni DNA replikatsioon pole lõpetatud.
Kontrollsüsteem , mis kontrollib kromosoomide kinnitumist kääviniitidele. Mittekinnitunud kromosoomid tekitavad signaali, mis takistab MPF-i lagunemist ja rakk ei alusta anafaasi.
Kontrollsüsteemid, mis takistavad M-faasi algust, kui DNA-s on vigastused.
kontrollsüsteem toimib imetajate rakkudes, mis peatab kahjustatud DNA-ga rakkudel rakutsükli G1 faasis. See kontrollsüsteem sõltub valgust p53, mille hulk tõuseb rakus, kui DNA on kahjustatud ja peatab rakutsükli. p53 on valk, mille funktsiooni häirumine on ka üheks tekkepõhjuseks väga paljudele vähkkasvaja juhtudele.
24. Mitoosi metafaasi kromosoomid (kondensiin ja kohesiin). Tsentrioolide replikatsioon. Tsentrosoomi tsükkel. Kääviniidid (kinetohoorsed, polaarsed ja astraalsed) ning nende osa tütarkromatiidide ümberpaigutamises. Kinesiini ja düneiini osa tütarkromatiidide ümberpaigutamises. Tsütokinees kõrgemates taimedes. Tsütokinees ja kontraktiilne rõngas.

Mitoos

Mitoosi all mõeldakse raku tuuma jagunemist koos tavaliselt sellega kaasneva tsütoplasma jagunemise e. tsütokineesiga. Mitoos e. M-faas jaotatakse tavaliselt kuueks alafaasiks. 5 esimest moodustavad tuumajagunemise e. mitoosi kitsas mõttes. Kuues faas, mis ajaliselt kattub mitoosi lõpuga, kujutab tsütoplasma jagunemist e. tsütokineesi..

1. Profaas

Üleminek G2-st M-faasi. Kromatiin, mis interfaasis on difuusne , kondenseerub aeglaselt kompaktseteks kromosoomideks. Kaob tuumake, sest kondenseerunud kromatiinilt ei toimu enam RNA transkriptsiooni. Profaasis lagunevad ka tsütoplasmaatilised mikrotuubulid ning hakkab moodustuma mitoosiaparaadi peamine komponent - kääviniidistik. See on bipolaarne struktuur, mis koosneb mikrotuubulitest ja nendega seotud valkudest.

2. Prometafaas

Algab järsku tuumamebraani lagunemisega vesiikuliteks. Kääviniidid, mis alguses olid väljaspool tuuma, hõlmavad nüüd ka selle ruumi, kus enne oli tuum. Kromosoomide tsentromeeride külge moodustuvad kinetohoorid, mis seovad enda külge osa mikrotuubulitest - neid nim. nüüd kinetohoorseteks mikrotuubuliteks. Käävi ülejäänud mikrotuubuleid nim. polaarseteks, väljapoole käävi jäävaid mikrotuubuleid aga astraalseteks.

3. Metafaas

Kinetohoorsete mikrotuubulite abil kromosoomid reastatakse ühele tasapinnale kahe pooluse vahel. Tütarkromatiidid on tsentromeeri abil ühendatud.

4. Anafaas

Algab järsku, tütarkromatiidid alustavad liikumist pooluste suunas.

5. Telofaas

Lahknevad tütarkromatiidid (kromosoomid) jõuavad poolustele , kinetohoorsed mikrotuubulid kaovad. Tütartuumade ümber moodustub uus tuumaümbris . Kromatiin dekondenseerub, ilmuvad uuesti tuumakesed.

6. Tsütokinees

Algab tihti juba anafaasis. Aktiinist ja müosiinist moodustub kontraktiilne struktuur aktiini rõngas, mis paigutub raku keskele käävi teljega risti. See struktuur tekitab jõu, mis on vajalik plasmamebraani sissenöördumiseks. See lõpeb kahe uue tütarraku eraldumisega teineteisest.
25. Meioos
Meiootiline rakkude jagunemine esineb kōikidel suguliselt sigivatel organismidel, s.t. rōhuval enamikul eukarüootidel. Meiootiliselt jagunevaid rakke on organismidel vähe, neid nim. ka meiotsüütideks. Kõrgematel organismidel leidub meiootiliselt jagunevaid rakke tavaliselt gonaadides e. sugunäärmetes.
Tihti on kasulik jaotada organismis olevaid rakke kaheks:
1) idutee rakud (germ line cells) - need millest tekib järgmine sugurakkude põlvkond;
2) somaatilised rakud - need, mis moodustavad ülejäänud keha ja mis ei jäta endast järglaskonda.
Idurakud eristuvad juba väga varases embrüonaaleas, nad tekivad rebukotis. Sealt migreeruvad nad genitaalkurdu (genital ridge ), see on koht, kuhu arengu jooksul tekib gonaad e. sugunääre . Seal paljunevad nad mitootiliselt ning teatud arenguetapil alustavad meioosi.
Suguliselt sigivatel organismidel võib elutsüklis eristada 2 faasi: haplofaas ning diplofaas. Üleminek haplofaasist diplofaasi toimub viljastumise abil, diplofaasist haplofaasi aga meioosi abil.
Haplofaasis on organismi rakkudes igat kromosoomi 1 koopia (1 kahest homoloogsest kromosoomist), diplofaasis aga on rakkudes iga kromosoom esindatud 2 väga lähedase variandi või versioonina (2 homoloogset kromosoomi). Homoloogsed kromosoomid - ühe kromosoomi kaks väga lähedast versiooni, mis sisaldavad samu geenilookusi samas järjestuses . Diploidses rakus kumbki homoloog pärineb eri vanemalt (üks isas - , teine emasvanemalt).
Eristatakse 3 eri meioosi tüüpi:

• sügootne meioos (askomütseedid, basidiomütseedid, paljud vetikad). Meiotsüüdiks on viljastatud munarakk , millest tekivad haploidsed rakud, mis jagunevad edasi mitootiliselt. Sel juhul on organismi elutsüklis prevaleerivaks haplofaas. Teatud arenguetapil haploidsed rakud ühinevad viljastumiseks (näit. seente haploidsed mütseelid) ning tekitavad sügoodi , mis kohe jaguneb meiootiliselt ning algab uus tsükkel.
  
• spoorne meioos (kõrgemad taimed). Meiootiliselt jaguneb spoori lähterakk, tekivad haploidsed spoorid. Haploidse spoori edasine saatus on eri taimerühmadel erinev:
  

sammal - spoorist areneb taime roheline osa e. gametofüüt , mida tavaliselt mõistetaksegi samblana. Sellel arenevad sugurakud e. gameedid , mis viljastamisel annavad sügoodi. Sellest areneb sporofüüt, mis koosneb diploidsetest rakkudest, ning kus osa rakke alustavad meioosi, tekitades uuesti haploidseid spoore .
sõnajalg - spoorist areneb eelleht , sellel tekivad gameedid, mis annavad sügoodi. Sellest omakorda tekib kogu ülejäänud taim ( diploidne ).
õistaim - haploidne spoor teeb läbi ainult 3 mitootilist jagunemist (emastaimel), moodustades 8 lootekoti rakku, millest üks funktsioneerib munarakuna. Selle viljastamisel areneb uus taim.

• gameetne meioos (kõigil loomadel ja real alamatel taimedel, näit. koppvetikas) . Selle tulemusel moodustuvad gameedid, mis ei ole jagunemisvõimelised ning mis on kõrgelt kohastunud viljastumiseks.
  

Diploidsus loob liigile (populatsioonile) täiendavaid võimalusi kasulike mutatsioonide kinnistamiseks, looduslikule valikule saab "välja pakkuda" rohkem erinevaid võimalusi.
Kromosoomide liikumise erinevus meioosi ja mitoosi korral. Ristsiire ja homoloogiliste kromosoomide sõltumatu lahknemine. Oogenees ja spermatogenees . Imetajate munasarja folliikul. Spermi ehitus. Munaraku viljastamine spermi poolt. Loote varajane areng.

Meioosi faasid.

Meioos koosneb 2-st järjestikusest jagunemisest. 1. jagunemine e. reduktsioonjagunemine viib homoloogiliste kromosoomide lahknemisele tütarrakkudesse, 2. jagunemisel e. ekvatsioonjagunemisel aga lahknevad iga kromosoomi tütarkromatiidid (sarnaneb tavalise mitootilise jagunemisega).
1.Profaas. Kõige pikem faas meioosi jooksul (90% või rohkem), kus toimuvad põhilised meioosile iseloomulikud sündmused. Jaotatakse 5-ks alafaasiks.

• Leptoteen. Algab kromosoomide kondenseerumisega. Iga kromosoom kinnitub oma mõlema otsaga tuumamembraani külge erilise struktuuri - kinnitusdiski abil. (attachment plaque).
  
• Sügoteen. Algab homoloogsete kromosoomide konjugatsioon , paardunud kromosoomi osade vahele moodustub sünaptonemaalne kompleks. Konjugeerunud homoloogiliste kromosoomide paare nim. bivalendiks. Kuna aga kumbki homoloog koosneb 2-st tütarkromatiidist, siis nim. seda struktuuri ka mõnikord tetraadiks.
  
• Pahhüteen. Kui homoloogid on kogu pikkuses konjugeerunud, moodustuvad sünaptonemaalsesse kompleksi rekombinatiivsed sõlmed , mis kujutavad endast multiensüüm komplekse, võimaldamaks krossingoveri toimumist .
  
• Diploteen. Sünaptonemaalne kompleks laguneb, homoloogid eemalduvad veidi teineteisest, kuid jäävad siiski veel seotuks nendest kohtadest, kus toimus krossingover. Neid kohti nim. kiasmideks (chiasma). Diploteenis peatunud rakk (ootsüüt) tegeleb sel ajal varuainete (valkude ja RNA-de) sünteesiga.
  
• Diakinees. Lakkab RNA süntees, kromosoomid kondenseeruvad, eralduvad tuumamembraanist. Valgusmikroskoobis on eristatavad kõik 4 kromatiidi.
  

Enamikul loomaliikidel peatatakse meioos 1. jagunemise profaasis lühemaks või pikemaks ajaks, sõltuvalt liigist. Inimesel näiteks kuni mitmeks aastakümneks. See on ilmselt vajalik ootsüüdi kasvamiseks, et valmistuda embrüonaalseks arenguks peale viljastumist. Peale vastavat signaali jätkavad ootsüüdid meiootilist jagunemist, kuid paljudel liikidel toimub meioosi peatamine uuesti 1. või 2. jagunemise metafaasis. Selgrootutel toimub see 1. jagunemise metafaasis, enamikul selgroogsetel aga 2. jagunemise metafaasis. Meioos jätkub peale viljastamist.
1. Metafaas. Homoloogide paare hoiavad koos kuni anafaasini kiasmid, mis täidavad siin sama funktsiooni, mis tsentromeerid tavalises mitoosis.
1.Anafaas. Poolustele lahknevad homol. kromosoomid, mis koosnevad 2-st tütarkromatiidist. NB! Homoloogide lahknemine on sõltumatu, mis tähendab seda, et kumbki tütarrakk saab juhusliklt nii isas- kui emasvanemalt pärit homolooge. Mida suurem on kromosoomide arv organismil, seda suurem on võimalike kombinatsioonide arv.
1. ja 2. meiootilise jagunemise vahele jääb lühike interfaas, kus DNA replikatsiooni ei toimu. Toimub kinetohooride ümberorientatsioon vastavalt uue jagunemise tasapinnale. 2. meiootiline jagunemine toimub 1.-ga võrreldes kiiresti, sarnaneb tavalise mitootilise jagunemisega, kasutatakse samu mehanisme.

Mitoosi ja meioosi vordlus

Faas Mitoos Meioosi 1. jagunemine
Profaas homoloogid on homoloogid
eraldi konjugeeruvad,
moodustuvad
kinnitusdiskid,
sünaptonemaalne
kompleks,
rekombinatiivsed sōlmed,
toimub
krossingover, seda
markeerivad
pärast kiasmid
Metafaas tütarkromatiide homoloogide paare
hoiavad hoiavad koos
koos tsentromeerid kiasmid
Anafaas lahknevad lahknevad homoloogid
tütarkromatiidid
Telofaas tütarrakud tütarrakud sisaldavad
sisaldavad ühte homol.
molemat homol. kromosoomi, mis koosneb
kromos.-i, 2-st
mis kumbki koosneb tütarkromatiidist
1-st kromatiidist
Kus Kōikides kudedes Sugurakkude
leiab lähterakkudes,
aset? spooride eellasrakkudes
(taimedel),
sügoodis (osadel
seentel)

Sugukromosoomide lahknemine meioosis.

See toimub tänu X- ja Y- kromosoomide homoloogsele piirkonnale, mida nimetatakse. pseudoautosomaalseks piirkonnaks. Selle varal tunnevad X- ja Y-kromosoom teineteist 1.profaasis ära ning konjugeeruvad.

Meioosi anomaaliad.

Mõnedel loomaliikidel on meioos tugevalt modifitseeritud , nii et tekkiv gameet jääb diploidseks ja saab hakata arenema ilma viljastamiseta spermi poolt nim. partenogeneetiliseks e. neitsisigimiseks. Osadel liikidel esineb ka haploidne partenogenees, mitte kui sigimise vorm vaid kui soo määramise mehanism. Näit. kiletiivalistel ( mesilased , sipelgad) viljastatud munad (diploidsed) arenvad emasteks (või töömesilasteks, see sõltub toitmisest), viljastamata munad aga isasteks (haploidsed).
Akiasmilise meioosi juures ei moodustu kiasme, s.t. ei toimu krossingoverit. See on normaalne protsess osadel putukatel, näit isastel äädikakärbestel või emastel siidiliblikatel.
Meiootiline triiv tähendab seda, et heterosügootse isendi mingi konkreetne kromosoom või alleel kandub järglaskonnale eelistatult.

Meioos inimesel

Primaarsed idurakud diferentseeruvad varakult ja tekivad idukotis. Embrüonaalses ovaariumis toimub idurakkude mitootiline paljunemine, sel ajal nimetatakse neid oogoonideks. Teatud ajal algab oogoonide meiootiline jagunemine- 1. Profaasi , nüüd nim. neid rakke primaarseteks ootsüütideks. Paljude liikide ootsüütidel peegeldub raku suur biosünteetiline aktiivsus kromosoomide erilises struktuuris. Need dekondenseeruvad osaliselt ja moodustavad külgmisi silmuseid (dekondenseerunud DNA lõigud ). Selliseid kromosoome nimetatakse lambihari-kromosoomideks. Neilt toimub väga intensiivne RNA transkriptsioon. Spermatogoonid tekivad ka primaarsetest idurakkudest. Osa spermatogoonidest alustavad aga meiootilist jagunemist, - neid nimetatakse nüüd spermatotsüütideks.  Pärast meioosi 2. jagunemist moodustuvad haploidsed spermatiidid, mis edasise diferentseerumise käigus (spermiogenees) moodustavad küpseid sperme.

Spermatogeneesi erinevus oogeneesist

1. Spermatogeneesi puhul alustavad pidevalt uued rakud meiootilist jagunemist. Oogeneesi puhul alustavad meioosi kindel hulk rakke ja see toimub juba embrüonaaleas (3-8 kuul).
2. Spermatogeneesi puhul igast meioosi alustanud rakust tekib 4 funktsionaalset haploidset rakku, oogeneesi puhul aga ainult üks.
3. Spermatogeneesi puhul pärast meioosi lõppu järgneb veel keerukas diferentseerumine , mida nim. spermiogeneesiks.
26. Apoptoos
Apoptoos e. kontrollitud raku surm on raku surm, mis on raku enda poolt käivitatud ja kontrollitud. Apoptoosi käigus laguneb rakk väikesteks membraaniga ümbritsetud vesiikuliteks, kusjuures tema tsütoplasma komponendid ei satu ekstratsellulaarsesse ruumi.
Nekroos on raku surm, mis ei allu tema enda kontrollile. Selle käigus kaob raku membraani terviklikkus ning tema tsütoplasma komponendid satuvad ekstratsellulaarsesse ruumi, mis võib kahjustada teisi rakke ja põhjustada põletikku.
Geen ced-3 ja ced-4. Ced-3 geen kodeerib valku, mis kuulub proteaaside hulka. Neid proteaase on hakatud nimetama kaspaasideks (ingl.k. caspase). See nimi on tuletatud sellest, et kaspaasid on nn. tsüsteiin -proteaasid (c- cysteine), mis lõikavad valku peale aminohapet aspartaati (asp). Kaspaase iseloomulikuks omaduseks on see, et nad on ülispetsiifilised aspartaadi suhtes, selle aminohappe olemasolu on absoluutselt vajalik kaspaasile äratundmiseks. Kaspaasid aktiveeruvad kaskaadselt, kõigepealt aktiveerub kaspaas 8, see omakorda aktiveerib teisi. Kaspaaside toimel aktiveeruvad ka nukleaasid, mis asuvad lõikama DNA-d. Kaspaaside kaskaadi käivitumisel toimub rakustruktuuride süstemaatiline purustamine, sündmused toimuvad kindlas järjekorras ja ette-ennustatavalt. Rakk purustatakse kiiresti, 30-60 minuti jooksul.
Geen ced-9 aga omab vastupidist efekti - on apoptoosi suppressor. Selle üleekspresseerimine takistab raku apoptoosi, selle geeni väljalülitamisel aga toimub apoptoos ka nendes rakkudes, kus see ei tohiks toimuda. Ka sellel geenil on teada homoloog imetaja rakkudes, selleks on onkogeen Bcl-2. Selle üle-ekspressioon on täheldatud paljudes kasvajates. See on näide sellest, kuidas apoptoosi blokeerimine võib olla üheks vähitekke põhjuseks.
Apoptoosil eristatakse mitut faasi:
1.Morfoloogilisi muutusi pole näha, suureneb transglutaminaasi transkriptsioon ning aktiveeritakse kaspaasid;
2.Hakkab kondenseeruma kromatiin, aktiveeritakse nukleaasid, mis lagundavad kromatiini nukleosoomi suurusteks fragmentideks, tuum fragmenteerub;
3.Kondenseerub tsütoplasma, kuna desmosoomsed kontaktid ja intermediaarsed filamendid lagundatakse; raku membraanis toimuvad muutused, mis markeerivad apoptootilise raku fagotsüütidele (fosfatidüülseriin eksponeerub plasmamembraani eksoplasmaatilisele poolele, rakk laguneb membraaniga ümbritsetud vesiikuliteks.
Apoptoosi tuvastamine
1. DNA ahelate katkemise tuvastamine terminaalse desoksünukleotidüül transferaasi (TdT) abil, nn. TUNEL meetod. See ensüüm lisab DNA-s olevate nukleiinhapete 3’-OH otstesse dUTP-d (deoksüuridiin trifosfaat).
2. Apoptootilistel rakkudel paikneb fosfatidüülseriin plasmamembraani
tsütosooli poolselt küljelt rakuvälisele poolele. Fosfatidüülseriiniga seostub anneksiin.
3. DNA fragmentide tuvastamine geel -elektroforeesi abil.
27. Rakkude diferentseerumine ja selle üldpõhimõtted DNA metüleerimine ja geenide vaigistamine, pluri-, multipotentsed tüvirakud ning embrüonaalsed tüvirakud). Indutseeritud pluripotentsed tüvirakud.
Diferentseerumine on protsess, mille käigus vähespetsialiseerunud rakk muutub kõrgesti spetsialiseerunud rakuks.
Diferentseerumise protsessile on iseloomulik:

Geenide valikuline ekspressioon.
Antud organismi kõik rakud, vaatamata nende väga erinevale diferentseerituse astmele , sisaldavad täpselt ühesugust genoomi. Erinevalt diferentseerunud rakkudes on geenide ekspressioon erinev - nad sisaldavad erinevaid mRNA-sid ja seetõttu ka erinevaid sünteesitud valke. MyoD perekonna geenid kontrollivad skeletilihasrakkude eellaste diferentseerumist küpseteks skeletilihasrakkudeks. Diferentseerunud skeletilihasrakk erineb teistest rakkudest paljude iseloomulike valkude sünteesi poolest. Inimesel tuntakse mutatsiooni Tfm (testikulaarne feminisatsioon), mis põhjustab testosterooni retseptori puudumist. Patsiendid on geneetiliselt mehed, normaalsete testosterooni tootvate testistega, väliselt on nad aga naised. Kuna kudedes puudub testosterooni retseptor, siis hormoon ei saa toimida ja kogu sekundaarne e. ekstragonaadne sooline areng toimub naisele iseloomulikult.
2. Rakkude jagunemisvõime vähenemine.
3. Rakkude erinevate diferentseerumisastmete stabiilsus ja nende mittetagasipööratavus. See tähendab seda, et üht tüüpi rakk ei muutu kunagi teist tüüpi rakuks. Kuid teatud kohastumised keskkonnatingimuste muutumisele leiavad siiski aset. Neid kohastumusi nimetatakse modulatsioonideks.
Mehhanismid , mis tagavad diferentseerunud rakkude õige hulga koes.
1. Asendamatute rakkude olemasolu-närvirakud, südame lihasrakud, kõrva kuulmisretseptorrakud ja silma läätse rakud.
2. Uuenemine tüvirakkude abil. Tüvirakud ei ole terminaalselt diferentseerunud, nad võivad piiramatult jaguneda ning säilitada ise oma populatsiooni. Tüviraku all mõistetakse selliseid rakke mis:
 ei ole ise terminaalselt diferentseerunud
 võivad piiramatult jaguneda (vähemalt organismi eluea jooksul)
 säilitavad ise oma populatsiooni, s.t. jagunemisel tekkinud tütarrakkudest osa jääb edasi tüvirakkudeks, osa aga alustab lõplikule diferentseerumisele viivat rada.
Neid tüvirakke, mis annavad ainult üht tüüpi diferentseerunud rakke, nimetatakse unipotentseteks (epidermise tüvirakud, skeletilihase satelliitrakud e. müoblastid, spermatogoonid). Kui üks tüvirakk annab alguse mitmetele rakutüüpidele, nimetatakse teda pluripotentseks. Kõik vererakud pärinevad luuüdis paiknevatest vereloome tüvirakkudest. Vereloomet e. hemopoeesi reguleerivad valgulised faktorid nt erütropoetiin,
3. Jagunemisvõimeliste diferentseerunud rakkude olemasolu- maksarakud ja endoteeli rakud.
Organismide kloonimine
1975.a. tegi inglane John Gurdon katseid kannuskonnadega, võttes keharaku tuuma ja siirdades selle munarakku. See munarakk arenes vaid kulleseni. 1997.a. alguses aga avaldasid oma tulemused Soti teadlased (Ian Wilmut, Roslini Instituut), kel oli õnnestunud lamba udararakust võetud tuum siirdada munarakku (millel oma tuuma oli eemaldatud ), ning saadud "viljastatud" munarakk siirdati hormoonidega ergutatud ute emakasse. Sel moel sündis lammas, kelle nimeks sai Dolly , ning kes on geneetiliselt identne selle utega, kelle udararakust eraldati tuum. Sisuliselt tähendas Dolly sündimine seda, et teatud tingimustel on võimalik ka kõrgemate loomade kloonimine e. vegetatiivne paljundamine.
25