Rakuõpetus (0)

RAKUÕPETUS
TSÜTOLOOGIA – bioloogia teadus, mis uurib rakkude ehitust ja talitlust
Praegusel hetkel maailma suurim rakk on jaanalinnu munarakk (munarebu on üks rakk). Kõige väiksem rakk on MÜKOPLASMA – bakter, keda valgusmikroskoobis näha pole (põhjustab probleeme hingamisteedes). Inimese organismi kõige suurem rakk on naise munarakk. Lihasrakud võivad olla kuni 30 cm pikad.
RAKUTEOORIA PÕHISEISUKOHAD

Kõik organismid on rakulise ehitusega (sõnastati 1839.a.).

Iga uus rakk saab alguse üksnes olemasolevast selle jagunemise teel.

Rakkude ehitus ja talitlus on omavahel vastastikuses kooskõlas.
Hulkrakse organismi rakkude kuju sõltub sellest, missugusest koest nad pärinevad ja mis on nende ülesanne.
Raku suurus määratakse ainuraksete puhul ära rakumembraani pindala ja ruumala vahelise suhtega (see peab olema võimalikult suur, siis on raku eksistents soodne. Kui suhe on liiga väike, häirib see ainevahetust).
PROKARIOODID – eeltuumsed , millel puudub konkreetne piiritletud rakutuum ning puuduvad ka membraansed e. membraanidega ümbritsetud organellid (nt. bakterid )
EUKARÜOODID – päristuumsed, esineb konkreetne piiritletud rakutuum ning membraansed organellid (nt. taimed, loomad, seened ja protistid – algloomad ja vetikad )
EUKARÜOOTNE RAKK
Rakumembraan – kõik rakud on ümbritsetud membraaniga, mis on kahekihiline

eraldab raku sisekeskkonda väliskeskkonnast ning kaitseb seda kahjulike mõjutuste eest

membraani vahendusel toimub aine-, energia- ja infovahetus raku ning väliskeskkonna vahel
Energia transport toimub transportvalkude poolt

pasiivne transport – rakk ei kuluta ainete liikumiseks energiat (nt. vesi – kui rakus suureneb Na sisaldus, mis tõmbab vett enda poole, siis raku veesisaldus sureneb)

aktiivne transport – vajab alati lisaenergiat, mis saadakse ATP molekulidest
Fagotsütoosi teel satuvad rakku suuremad aineosakesed ja makromolekulid (nt. amööbi toitumine, „keerab” ennast ümber bakteri), seda nim. ka endotsütoosiks. Vastupidine protsess, kus ained viiakse rakust välja, on eksotsütoos.
Pinotsütoosi teel omastab rakk vedelikest lahustunud makromolekule.
Tsütoplasma – poolvedel plasmataoline aine, mis koosneb põhiliselt veest, milles on lahustunud mitmed anorgaanilised ja orgaanilised ained. Tsütoplasma on pidevas liikumises ning seob kõik rakuorganellid omavaheliseks tervikuks.
Rakutuum – rakutuum on kahemembraanne organell . Membraanides olevate pooride kaudu toimub ainete liikumine rakutuuma või sealt välja. Rakutuuma ülesandeks on kogu raku elu juhtimine. Rakutuuma osad:

karüoplasma – rakutuuma sisene plasma, sisaldab suuremates kogudes pärilikkuseainet.

üks või mitu tuumakest – karüoplasma piirkonnad, kus toimub rRNA süntees ja ribosoomide moodustumine

kromosoom – koosneb ühest DNA molekulist ja valkudest (kromosoomivalke nim. histoonideks). Kromosoomi sees on palju infot, need moodustavad paare. Kromosoomi peamine ehitusmaterjal on DNA. Homoloogilised kromosoomid sisaldavad samu pärilikke tunnuseid määravaid geene (nt. silmavärv). Inimesel on 46 kromosoomi – 46 DNA-molekuli. Inimese igas keharakus on kõik kromosoomid olemas (v.a. sugurakud ). Geen – kromosoomi lõik, mis määrab ära ühe päriliku tunnuse.
Kui rakutuum hukkub/hävib, siis hukkub peagi ka rakk ise. Kui seda aga ei juhtu, siis antud rakk enam ei jagune.
Tsütoplasmavõrgustik ehk endoplasmaatiline retiikulum (ER) – membraanse ehitusega kanalikeste ja tsisternikeste süsteem, mida mööda toimub ainete rakusisene liikumine.

karedapinnaline ER – osa tsütoplasmavõrgustikust, mille peal on ribosoomid

siledapinnaline ER – osa tsütoplasmavõrgustikust, mille peal ribosoome ei ole, küll aga on lipiide ja süsivesinikke sünteesivad ensüümid (biokeemilise reaktsiooni kiirust reguleerivad valgud )
Ribosoomid – valke sünteesivad organellid, väljaspool ribosoome üheski organismis valke ei sünteesita. Koosnevad suuremast ja väiksemast alamüksusest, mis omakorda koosnevad rRNA- ja valgumolekulidest. Ribosoomide ehituses membraane ei leidu, st. ta ei ole membraanne organell.
Lüsosoomid – ühekordse membraaniga organellid, kus lagundatakse mitmeid makromolekule.

primaarsed – sisaldavad üksnes ensüümvalke

sekundaarsed – sisaldavad lagundavaid ensüüme
Golgi kompleks – koosneb üksteise kohal asetsevatest plaatjatest tsisternikestest, põiekestest ning neid ühendavatest kanalikestest, membraanne organell. Seal jõuab lõpule valkude ümbertöötlemine ning nende pakkimine põiekestesse ja lüsosoomidesse. Lisaks sellele osaleb ka rakumembraani moodustamisel (nt. taastab membraani pärast endotsütoosi).
Tsütoskelett – niitjatest valkudest koosnev organell, mis ühendab ülejäänud organelle ja annab rakule väliskuju. Seda võib lugeda raku tugi- ja liikumissüsteemiks.
Tsentrosoom – koosneb kahest üksteise suhtest risti paiknevast silindrilisest tsentrioolist. Tsentrioolid koosnevad valgulise ehitusega mikrotuubulitest (valgulistest torukestest, sellest koosnevad ka mitmete algloomade viburid ). Tsentrosoom on vajalik raku jagunemisel. Esineb loomarakkudes , ka mõningates seenerakkudes.
Mitokonder ja plastiidid – mitokonder varustab rakku energiaga.
NB! Plastiidid esinevad ainult taimerakkudes.
Maatriks – mitokondri sisemus. Strooma – kloroplasti sisemus. Nii mitokondri kui kloroplasti sees on ribosoomid. Plastiidid ja mitokondrid on kahemembraansed. Mitokonder on kahemembraanne organell, tema sisemembraanist moodustuvad sissesopistused ehk kristad ehk harjakesed . Tema sisemuses ehk maatriksis asub DNA ja ribosoomid. Mitokondreid on lihaskoes rohkem kui epiteelkoes, sest neil on kontraktsioonifunktsioon (tõmbuvad kokku, tagades sellega liikumise), seetõttu vajab lihaskude rohkem energiat.
Arvatakse, et mitokonder ja kloroplast on olnud enne baktereid.
Kloroplastil ei ole sisemembraaanisopistusi, kloroplasti sees on tülakoidid ehk lamellid (membraanidest moodustunud kotjad moodustised).
Plastiide tekib juurde proplastiididest – plastiidide ellastest.
Vastavalt värvusele jagunevad plastiidid:

leukoplastid – värvusetud; asuvad juurtes , viljades ja seemnetes; neil on varuainefunktsioon. Amüloplastid – leukoplastid, mis on kartulimugulates.

kromoplastid – punast, kollast või oranži värvi (värvuse annavad pigmendid , mida nim. karotinoidideks); neil on ligimeelitamisfunktsioon

kloroplastid – rohelised (rohelise värvi annab pigment klorofüll); neil on fotosünteesifunktsioon. Kardab külma ja madalaid temperatuure, sellepärast hakkab külmal ajal lagunema , alles jäävad kromoplastid (lehed kolletuvad).
NB! Plastiidid võivad vastavalt vajadusele üksteiseks üle minna.
Inklusioonid ehk rakusisaldised – tsütoplasmas lihtsalt olevad varuained , mis mingil põhjusel ei ole pakitud Golgi kompleksis või ER’s ja satuvad tsütoplasmasse.
Taime- ja loomaraku võrdlus
Taimerakul on rakukest ja plastiidid, loomarakul mitte. Loomarakul pole tsentraalvakuooli ja osadel pole üldse vakuoole.
Vakuoolid täidavad erinevaid funktsioone: veetalletajad, varuainete kogumine, jääkainete kogunemine, loomade jaoks mürgiste ainete kogumine, jne. Üks vakuool ei täida korraga kõiki ülesandeid, see sõltub sellest kus koes ta asub (nt. lehtedes on veetalletajad).
Tugor – taime siserõhk.
LOOMARAKK
TAIMERAKK
SEENERAKK
KEST
puudub ( munarakul on)
on ( tselluloos )
on ( kitiin )
VAKUOOL
harva (väikesed lipiidivakuoolid)
on (suur tsentraalvakuool)
on (väikesed lipiidivakuoolid)
PLASTIIDID
puuduvad
on (kloro, kromo ja leuko )
puuduvad
TSENTROSOOM
on alati
puudub (v.a. vetikad)
harva
VARUSÜSIVESINIK
on (glükogeen)
on (tärklis)
on (glükogeen)
PALJUTUUMSUS
on harva
on harva
on sageli
JAGUNEMISVÕIME
on piiratud
on piiramatu
on piiramatu
AINEVAHETUSTÜÜP
heterotroof *
autotroof**
heterotroof
*heterotroof – organism, kes saab eluks vajaliku energia toidus sisalduvate orgaaniliste ainete oksüdatsioonil
**autotroof – sünteesib eluks vajalikud orgaanilised ühendid väliskeskkonnast saadavatest anorgaanilistest ainetest (fotosüntees, kemosüntees)
SEENED
Kõik seened on heterotroofsed organismid (saavad eluks vajaliku energia toidust saadavate orgaaniliste ainete oksüdatsioonil).
saprotroofid – seened, mis toituvad surnud orgaanilisest ainest
biotroofid – seened, mis toituvad elusast orgaanilisest ainest

parasiidid

sümbioidid
Seente ehitus
Enamik seeni koosneb pikkadest silinderjatest seeneniitidest ehk hüüfidest. See mida korjatakse, on seene viljakeha, hüüfide tihe pakitud kogumik. Hüüfid moodustavad mütseele ehk seeneniidistikke.
Seened paljunevad, enamik neist eostega (aga nt. pärmseened punguvad).
Seened võivad ohustada inimese tervist:

• seenemürgitused (mürgiste seente söömine), seente lagundamiseks kulutatakse organismis väga palju energiat
  
• mükotoksikoos – seda põhjustavad seened, mis elavad toiduainetel ja eritavad keskkonda inimesele kahjulikke ainevahetusjääke, ehk mükotoksiine
  
• mükoosid ehk seenhaigused – inimesel esinevad nakkushaigused, eelkõige nahahaigused . Ravi on pikaajaline ja kulukas , mida varem raviga alustada, seda kergemini saab lahti. On olemas ka süvamükoosid – harvaesinevad, ent eluohtlikud seenhaigused.
  

Lisaks inimese tervise ohustamisele võivad nad lagundada maju ( majavamm ).
Kuid inimene kasutab seeni ka positiivsetel eesmärkidel: seened on väga olulised antibiootikumide tootjad; seened on osa normaalsest mikrofloorast (elavad meie nahal), ja muidugi tarvitatakse söögiks ( hallitusjuust , pärm, jne).
Kõik seened moodustavad taimedega sümbioose, selle klassikalisemaks näiteks on mükoriisa ehk seenjuur . Samblik – samuti sümbioos (seened + vetikad), liitorganism.
BAKTERID
Bakterid on ainuraksed prokarioodid (eeltuumsed – puudub membraanidega piiritletud rakutuum) ja neil puuduvad membraansed organellid. Osad on auto-, osad heterotroofid. Neid on väga erinevate kujudega : kerabakterit e. kokid , pulkbakterid e. batsillid , spiraalsed bakterid e. spirillid, keeritsbakterid e. spiroheedid, punguvad ja jätketega bakterid ning niitjad bakterid.
On ka teisi kujusid. Enamik baktereid paljunevad pooldudes. Generatsiooniaeg – aeg, mis kulub ühe bakteriraku pooldumiseks ehk kahekordistumiseks bakteri populatsioonis (samal ajal ühisel territooriumil elavad sama liiki isendid). See võib olla suhteliselt lühike, nt. 20-30 minutit. Keskmiselt on see soodsates tingimustes 1-3 tundi.
Bakteritel on tuumapiirkond ehk nukleoid , kus asub rõngaskromosoom (koosneb ühest DNA molekulist), kus asub bakteri pärilik informatsioon. Bakterirakk on ümbritsetud membraaniga, mis koosneb enamasti valkudest ja pole samasugune nagu eukarüootsetel rakkudel. Paljud on lisaks ümbritsetud ka kestaga, mis pole nii jäik kui taimedel ja võimaldab neil seetõttu suuremaks kasvada. Osadel on kest lisaks eritanud kaitseks fagotsütoosi eest limakapsli. Bakteritel on piilid ehk karvakesed , mille abil nad kinnituvad kas üksteise külge või sobivasse keskkonda. Vesikeskkonnas elavatele bakteritele on iseloomulikud gaasivakuoolid (aitavad rõhu abil liikuda ). Bakterites on üks DNA- molekul . Osades bakterirakkudes on plasmiidid – DNAd sisaldavad rõngasmolekulid, omased ainult bakteritele; omavad keskkonnaspetsiifilist toimet – aitavad sünteesida bakteri kasvukeskkonnas paremaks eksisteerimiseks vajaminevaid ensüüme. Need ensüümid teevad bakteri kasvukeskkonnas olevaid mürgiseid aineid ohututeks. Vibur tagab bakteri liikumise, kõigil pole seda, osadel on mitu.
Arhed – ürgbakterid, kes suudavad ellu jääda ekstreemsetes tingimustes (rõhk, temperatuur, soolsus). Nad on prokarioodid, kuid tänapäeva bakteritest erinevad.
Bakterite kasutamine

• farmaatsiatööstuses olulised antibiootikumide ja vitamiinide tootjad
  
• toiduainetetööstus (naatriumglutanaadi tootjad, paksendajad )
  
• keemiatööstuses olulised ensüümide tootjad
  
• põllumajanduses ( silo valmistamine, heitvee puhastamine, metallimaagi omastamine )
  

PROKARÜOOTNE RAKK
EUKARÜOOTNE RAKK
eeltuumne
päristuumne
1 DNA molekul
2 või enam DNA molekuli
tuumapiirkond ehk nukleoid ja rõngaskromosoom
tuum + tuumakesed
bakterirakus pole histoone
tuumas on histoonid ehk valgud
pole membraanseid organelle
nii membraanseid kui ka kahekordse membraaniga organelle
mitokondrid on
mitokondrid on
plastiide pole
taimerakud plastiidid
rakukest + kapsel
ei ole kapselt, aga taime- ja loomarakul on rakukest
puuduvad või gaasivakuoolid
on suured või väiksed vakuoolid
väiksemad
suuremad
Normaalne mikrofloora
Kõigi organismidega elab alati koos suhteliselt suur hulk erinevaid baktereid. Neid nimetataksegi organismi mikroflooraks (ka taimedel). Inimesel elab enim baktereid jämesooles, kuid neid leidub nii nahal, suuõõnes, ninaneelus, kurgus, suguelundite limaskestadel kui ka mujal. Normaalne mikrofloora on enamasti kahjutu . Selle koostis sõltub paljudest asjaoludest, nt. jämesoole mikrofloora sõltub inimese east ja tarvitatavast toidust. Kehalõhn tuleneb mikrofloorast. Meie soolestiku mikrofloorat tuleb aeg-ajalt uunedada. Maalapsed on tervemad, pole väga allergilised, sest elavad ligi 6+ loomaga koos ja puutuvad nendega pidevalt kokku, järelikult nende mikrofloora uueneb. Neil esineb vähem haigusi. Liigne puhtus on hukutav. Baktereid on ka paljudes jogurtites.
Kui normaalne mikrofloora puudub, siis tekivad haigused, sest osad bakterid on patogeensed (eritavad ümbritsevasse keskkonda bakteritoksiine, põhjustavad haigusi). Kõige tõhusam bioloogiline mürk on biotoksiin – 1gramm tapaks 225 miljonit inimest.
Bakteriaalsete haiguste raviks kasutatakse antibiootikume, osade bakterihaiguste (toksiinide) vastu vaktsineeritakse, aga bakterit ennast antikeha kahjutuks ei tee. Toksiinib on valgulise ehitusega. On baktereid, mis muutuvad toksiliseks lagunema hakates.
Bakterite tekitatavaid haigus: salmonelloos (toiduainetega), düsenteeria (toiduainete ja pesemata käte vahendusel), botulism, teetanus ehk kangestuskramptõbi, kopsupõletik, puukborrelioos, difteeria , tuberkuloos (hingamisteede kaudu), gonorröa (sugulisel teel).