Rakud (1)

Rakuõpetuse kujunemine.
16. Sajandi keskpaik – Robert Hooke valmistas valgusmikroskoobi ning võttis kasutusele mõiste „ rakk “.
17. Sajandi II pool – Anton van Leeuwenhoek uuris ainurakseid ja baktereid. Vaatles ka seemnevedelikku.
1826 – Baer avastas imetaja munaraku. Järeldas, et loomorganismi areng saab alguse munarakust.
1838 – Schleiden jõudis järeldusele, et taimed on rakulise ehitusega.
1839 – Theodor Schwann leidis, et ka loomad on rakulise ehitusega. Sõnastas teesi: nii taimed kui ka loomad on rakulise ehitusega.
1858 – Rudolf Virchoiv: iga rakk saab alguse üksnes olemasolevast rakust selle jagunemise teel.
Rakuteooria põhiseisukohad:
* Kõik organismid koosnevad rakkudest
* Rakk on elussüsteemi põhiüksus
* Kõikide organismide rakud on sarnased ehituse, keemilise koostise ja ainevahetuse poolest.
* Rakkude ehitus ja talitlus on omavahel kooskõlas
* Tütarrakkude moodustumine toimub emaraku jagunemise teel
Tänapäeval kasutatakse rakkude uurimiseks elektronmikroskoope.
Elektronmikroskoop:
Transmissioon – tasapinnaline.
Skaneeriv – ruumiline.
Rakubioloogia uurimismeetodid tänapäeval.
Erinevad mikroskoobid – objektide vaatlemiseks ja fotografeerimiseks (binokulaarsed, stereo-, valgus- ja elektronmikroskoobid).
Mikrotoom – võimalikult õhukeste preparaadilõikude saamiseks.
Värvimine – väiksemate rakustruktuuride ja makromolekulide eraldamiseks.
Tsentrifuugimine – erineva raskusega (tihedusega) komponendid jäävad erinevatesse fraktsioonidesse
Radioaktiivsete isotoopide meetod – rakus toimuvate biokeemiliste protsesside uurimiseks.
Arvutid – andmete töötlemine, modelleerimine, aparaatide juhtimine.
Rakkude mitmekesisus.
Rakkude suurus:
* väikseim 0,1 – 0,3 mikromeetrit (mükoplasma)
* keskmine raku suurus 10-30 mikromeetrit
* suurimad on lindude munarakud
* lihasrakud pikimad ~30 cm
Rakkude kuju:
* ümarad
* pulkjad
* kruvikujulised
* ripsmetega, viburi(te)ga
Rakkude jagunemine:
* prokarüoodid (tuum pole välja kujunenud; DNA on, aga lahtiselt.):
- bakterid (nt ekstreembakterid)
- arhed
*eukarüoodid (päristuumsed):
- protistid
- seened
- taimed
- loomad
Organell , tunnus
Prokarüoodid
Eukarüoodid
Tuum
RNA ja valk
Paikneb vabalt
Vabalt + tuumas
DNA
Vabalt
Tuumas
Kromosoom
1
>1, tavaliselt paarisarv
Golgi kompleks
Mitokonder ja plastiidid
Endoplasmaatiline retiikulum
(tsütoplasma võrgustik)
Ribosoomid
Mitoos (raku jagunemisviis)
Golgi kompleks
Prokarüootidel puuduvad sisemised membraansüsteemid.
Eukarüootne rakk:
Raku ümbris koosneb membraanist ja sellel paiknevast süsivesinikkihist.
Taimeraku süsivesikute kiht on paks, moodustab kesta, mis koosneb tselluloosist ( vanadel surnud rakkudel lisandub ligniin )
Kesta ülesanded:
*annab rakule tugevuse, kuju, kaitse
* tagab ainevahetuse
* tagab taimeraku turgori ehk taimeraku siserõhu
Rakumembraan tagab ainevahetuse, kaitseb teda ja tagab taimeraku turgori. Turgor tagatakse osmoosi teel.
Osmoos – ainete liikumine läbi poolläbilaskva membraani kõrgema konst. Suunas.
Loomarakkude membraani peal on õhuke süsivesikute kiht, mida kutsutakse
Glükokalüksiks, mille ülesandeks ainevahetuse reguleerimine.
Raku membraan :
* 2 kihti
* valgulised kanalid
* retseptorvalgud
* kolesterool (mitte taimerakkudes)
2 fosfolipiidide kihti. Membraanis on valgulised kanalid, retseptorvalgud (ei läbi membraani) ja kolesterool (ainult loomsetes rakkudes).
Membraani ülesanded:
* eraldab raku sisekeskkonda väliskeskkonnast
* kaitseb kahjulike mõjude eest
* toimub aine- ja energiavahetus läbi rakumembraani
* toimub infovahetus
Rakud on omavahel liitunud kudedeks desmosoomide ehk plasmodesmide abil.
Ainete transpordiviisid – aine liigub rakust sisse ja välja:
*passiivne – ei vajata lisaenergiat (ehk ATP energiat)
Nt + difusioon – difunteerub läbi lipiidikihi vesi, hapnik, co2
+ osmoos (teised lahustunud ained läbi fosfolipiidi kihi)
* aktiivne –toimub läbi kanalite ja vajab lisaenergiat.
Suuremate molekulide sisse viimiseks ja ka spetsiifiliste molekulise sisse viimiseks läbi kinniste kanalite.
Toimub valgukanali konfiguratsiooni muutus ehk valgukanali avamine, mis vajab lisaenergiat, allikaks ATP.
Ainete sisse toomine kandjate abil.
Fagotsütoos – osadele loomsetele rakkudele omane ja toimub tahkete aine transport rakku.
Näiteks amööb ja teatud tüüpi valgeverelibled – õgirakud.
* toimub kahes osas:
- endotsünoos ehk nö sissesöömine
- eksotsütoos – jääkainete eritamine rakkudest
Membraan taastub , jäägid eritatakse raku pinnale.
Fagotsütoosi kanal, fagotsütoosi põieke
Pinotsütoos on vedeliku tilkade omandamine fagotsütoosi põhimõttel.
Vedeliku tilkasid suudavad omandada kõik rakud.
Golgi kompleksist pärit lüsosoom liitub fagotsütoosi põiekesele, saame sekundaarse lüsosoomi (jäägid + ensüüm).
Kõik rakusisesed membraansüsteemid on ehituselt välismembraanile sarnased.
Kogu rakku läbib tsütoplasmavõrgustik (TPV):
* siledapinnaline
* karedapinnaline
Ülesandeks: ainete transport && ainevahetuses osalemine.
TPV moodustab kanalite süsteemi rakus.
TPV on ühendatud, eripinnaline/-kujuline võrgustik.
Ribosoomid paiknevad karedapinnalise tsütoplasmavõrgustiku peal.
Ribosoomides toimub valkude süntees ja valkude transport.
Valke ei toodeta lõplikult valmis (kuna valgud ei tohi olla seal aktiivsed).
Lipiide ja sahhariide toodetakse siledapinnalise tsütoplasmavõrgistiku peal, mis sunnatakse sealt võrgustikku.
Ribosoomid koosnevad kahest osast:
* väiksem üksus
* suurem üksus
Need käivad üksteise sees.
Membraani ei sisalda.
Koosneb: valgud + rrna
Ribosoome toodetakse tuumas olevatest tuumakestes.
Ribosoome leidub ka mitokondrites ja kloroplastides. Lisaks karedapinnalisele tsütoplasmavõrgustikule ka vabalt tsütoplasmas.
Ribosoomide kogu, mis on seotud ühte tüüpi valkude tootmisega, moodustab polüsoomi (ühe mrnaga)
Golgi kompleks – membraansüsteem, mis meenutab põiekeste ja kanalite kogumit (nagu radiaatoriribid)
Koosneb üksteise kohal paiknevatest kanalitest ja nendest eralduvatest põiekestest, avastati 1898 . A.
Taimerakkudes kutsutakse diktüosoomideks. Taimerakkudes on neid rohkem kui loomses .
Membraanidega ümbritsetud kõik kanalid.
Ülesanded:
* valkude lõplik töötlemine ja pakkimine
* lüsosoomide teke
* rakumembraani tootmine
Lüsosoomid, avastati 1951,
Ülesandeks lagundamine.
Eralduvad Golgi kompleksi otstest ja on eraldatud membraaniga,
Nimetatakse primaarseteks lüsosoomideks > ühineb toiduosakesega >moodustub sekundaarne lüsosoom >
> toimub ainete lagunemine , sekundaarne lüsosoom viib jäägid raku pinnale.
Mitokonder, avastati 1884, rohkem aktiivselt tegutsevates rakkudes.
AINULT eukarüootsetes rakkudes. (lihas ja maksarakkudes )
Ovaalsed ja kahekordse membraaniga, sisemine suurem kui välimine.
Mitokondri harjakesed = kristad
Sisekeskkond poolvedel , kutsutakse maatriksiks.
Tal on oma DNA, RNA ja ribosoomid. Pooldub ja paljuneb rakust sõltumata.
Mitokonder paljuneb rakust sõltumata 0.2-5 mikromeetrit
Mitokondrite teke on seotud endosümbioosi hüpotees. Arvatakse, et alguses olid esimesed eeltuumsed DNA-ga ja aja jooksul sõi üks rakk teise ära.
Mitokondri ülesandeks raku varustamine energiaga ja selleks läheb vaja hapnikku ja glükoosi = raku hingamine .
Mitokonder loomarakus – energia tootmine.
Kloroplastid – kahekordse membraansüsteemiga, kehtib endosüsteemihüpotees.
Paljuneb iseseisvalt, oma DNA, RNA ja ribosoomid (rakust sõltumata) ja 2 membraani.
Membraan teisiti pakitud moodustades lamelle ehk tülakoide.
Lamellikogumikud = graanid , vahelülideks ja tülakoidid. Koosnevad graanitülakoididest.
Stroomatülakoidid seovad graane, kloroplastidel poolvedel sisemus e strooma .
Tülakoididel paiknevad klorofüllipigmendid, mis annavad kloroplastidele rohelise värvuse, ülesandeks fotosüntees.
Taimerakus ka teisi plastiide , ülesehituselt aga pmst sama. Plastiidid saavad alguse proplastiididest, mis paiknevad taimede algkudedes = koed , mille arvelt taimed kasvavad.
Proplastid arenevad:
Kromoplastid (karotinoidid), kloroplastid (klorofüll annab värvuse), leukoplastid (värvusetud)
Kromoplaste leidub õites ja viljades.
Klorofüll külma ei kannata, laguneb. Teised pigmedid avalduvad. Lehed muutuvad sügeisel kirjuks.
Kloro – kromoplastiks, paaril juhul. Klorofull ei kannata külma, laguneb. Avalduvad teised pigmendid.
Kromo – kloroplastiks. Kaovad karotinoidid, tekivad klorofülli sisaldavad kromoplastid. Juurviljad . Porgand, peet .
Leukoplastid võivad üle minna kloroplastiks.
Klorofüll tekib kartulimugulas endas. Kui leukoplast sisaldab tärklist, on see amüloplast – kartul – päike – tekib solaniin, mürgine.
Taimerakkudes võivad esineda varuaine tilgad ehk inklusioonid.
Kloroplastid asuvad raku membraani äärtes.
Vakuool = raku mahlamahutid. Vee ja rakumahla säilitamine. Turgori = raku siserõhu tagamine.
Vanades elusates rakkudes vakuoolid liituvad ja tekib tsentraalvakuool . (taimerakk)
Tsütoskelett isepärane kõigile rakkudele.
* avastati 10-15 aastat tagasi
* moodustavad valgulised fibrillid , mis hoiavad organeid koos
* sõltuvalt valgulise kiu läbimõõdust jagatakse
- mikrofilamentideks
- fibrillideks
- ( mikro )tuubuliteks
* suudab kuju muutu õhemaks, pikemaks
* suudab endaga seotud organelle liigutada
* põhjustab amööbi ..
Põhjustab lihasrakkudes liikumise.
Viburid – tsütoskeleti üks osa.
Viburid koosnevad mikrotuubulitest (torujad, moodustavad spiraalse moodustise).
Vibur koosneb üheksast paarist ringjalt paiknevatest tuubulitest ja 10. Paar on keskel.
Vibur kinnitub raku sisse basaalkeha abil, mille ehitus sarnaneb tsentrosoomi tsentriooliga.
Ülesanne: paneb raku liikuma
Tsentrosoom koosneb kahest tsentrioolist, mis paiknevad üksteise suhtes risti.
Ülesandeks kääviniitide moodustamine raku jagunemise ajal.
See organell iseloomulik vaid loomarakkudele.
Tsentriool koosneb 27 mikrotuubulist, mis paiknevad üheksa kolmikuna.
Raku tuum ja tuumake .
Rakku ümbritseb kahekihiline membraan, milles on poorid. Raku tuum on nähtav ainult interfaasi ajal.
Raku elutsükkel:
Interfaas – periood kahe pooldumise (mitoosi) vahel.
...
Kromatiinaine – lahti keerdunud kromosoomid .
Karüoplasma – raku tuuma poolvedel sisu, mille sees on kromatiinaine ja milles saab eraldada tuumakesi.
Tuumake on piirkond tuumas, milles toimub parasjagu dnalt rna tootmine.
Interfaasi lõpus toimub kromosoomide kahekordistumine ja kokku pakkimine. Muutuvad valgusmikroskoobis nähtavaks.
Igal liigil on kindel arv kromosoome, kuju ja suurus.
Inimesel 46 kromosoomi keharakkudes ehk somaatilistes rakkudes.
Kromosoomid moodustavad paare .
Paari moodustavad homoloogilised kromosoomid, mis sisaldavad samu pärilikke tunnuseid määravaid geene.
Sugurakkudes on igast paarist ainuke kromosoom, ehk kokku 23.
Geen on kromosoomi lõik, mis määrab ära ühe kindla tunnuse – ühe valgu sünteesi.
Eukarüootsetes rakkudes on DNA seotud histoonidega (eriliste valkudega).
DNA koos histoonidega moodustab nukleosoomse fibrilli = 1 kromosoom.
Nukleosoomne fibrill pakib end kokku ja kaob.
Kahekromatiidses kromosoomis saame eraldada kromatiide, tsentromeeri.
Kromosoomi otsas olev „julla“ – telomeer . Kromotiidi tsentromeerist üleval pool asuv osa = kromosoomi õlg.
Kromosoomid pannakse paari kromosoomi õla pikkuste ja kromosoomi kuju järgi.
Pildil short arm = õlg.
23. kromosoomipaar määrab ära inimese soo.
Mitoosis toimub raku jagunemine. Seal kaob ära raku tuum, on nähtavad kahekromatiidsed kromosoomid ja need lahknevad.