Sisu
- Rakkude käitumise ülevaade
- Rakkude põhikäitumise ülevaade
- Mis on aktiivne ja passiivne transport?
- Passiivne transport
- Aktiivne transport
- Kuidas rakud suhtlevad?
- Signaali vastuvõtmine
- Signaali tõlgendamine
- Signaalile reageerimine
- Kuidas rakud liiguvad?
- Organismide kemotaksis
- Rakkude kokkutõmbed
Elu põhiüksustena täidavad rakud prokarüootides ja eukarüootides olulisi funktsioone. Rakufüsioloogia keskendub elusorganismide sisemistele struktuuridele ja protsessidele.
Jaotusest kommunikatsioonini uurib see väli, kuidas rakud elavad, töötavad ja surevad.
Rakkude käitumise ülevaade
Rakufüsioloogia üks osa on rakkude käitumise uurimine. Rakkude struktuuri, funktsiooni ja käitumise vahel on oluline seos. Näiteks eukarüootide organellidel on spetsiifilised rollid, mis aitavad rakul toimida ja õigesti käituda.
Füsioloogiast ja rakubioloogiast aru saamisel on raku käitumisviis mõistlik. Kooskõlastatud käitumine on mitmerakuliste organismide jaoks oluline, kuna on palju rakke, mis peavad koos töötama. Rakkude õige käitumine loob funktsionaalsed kuded ja terve organismi.
Kui rakkude käitumine läheb valesti, võib see põhjustada haigusi, näiteks vähki. Näiteks kui rakkude jagunemine on kontrolli alt väljas, võivad rakud paljuneda ja moodustada kasvajaid.
Rakkude põhikäitumise ülevaade
Kuigi rakud võivad erineda, on olemas põhiline käitumisviis, mida paljud neist jagavad. Nad sisaldavad:
Mis on aktiivne ja passiivne transport?
Oluline on mõista rakkude füsioloogiat ja membraanide transporti. Organismid peavad kandma aineid oma rakkudest sisse ja välja ning läbi plasmamembraani lipiidide kaksikkihi.
Passiivne ja aktiivne transport on kaks levinumat mobiilsidetüüpi. Aktiivse ja passiivse transpordi vahel on mõned olulised erinevused.
Passiivne transport
Passiivne transport ei kasuta ainete liikumiseks energiat. Üks meetod, mida rakud kasutavad, on difusioon, ja saate selle jagada lihtne või hõlbustatud difusioon. Ained võivad liikuda kõrge kontsentratsiooniga piirkondadest madala kontsentratsiooniga piirkondadesse. Osmoos on näide lihtsast difusioonist, mis hõlmab vett.
Lihtne difusioon hõlmab molekule, mis liiguvad läbi plasmamembraani kontsentratsioonigradiendi. Need molekulid on väikesed ja mittepolaarsed. Hõlbustatud difusioon on sarnane, kuid hõlmab membraani transpordikanaleid. Suured ja polaarsed molekulid sõltuvad hõlbustatud difusioonist.
Aktiivne transport
Aktiivne transport vajab ainete liikumiseks energiat. Tänu energiaallikatele nagu ATP võivad molekulid liikuda kontsentratsioonigradiendi suhtes madala kontsentratsiooniga aladelt kõrge kontsentratsiooniga aladele. Kandjavalgud aitavad rakke selle protsessi ajal ja rakud saavad kasutada prootonpumpa või ioonikanalit.
Endotsütoos ja eksotsütoos on aktiivse transpordi näited rakkudes. Need aitavad liikuda vesiikulite sees suuri molekule. Endotsütoosi ajal hõivab rakk molekuli ja liigutab selle sees. Eksotsütoosi ajal liigutab rakk molekuli oma membraani välisküljele.
Kuidas rakud suhtlevad?
Lahtrid saavad signaale vastu võtta, neid tõlgendada ja neile reageerida. Seda tüüpi kommunikatsioon aitab neil reageerida oma keskkonnale ja levitada teavet mitmerakulises organismis. Signaalimine juhendab rakkude käitumist, võimaldades rakkudel reageerida oma keskkonna või teiste rakkude konkreetsetele signaalidele.
Signaali edastamine on veel üks termin raku signaalimiseks ja see viitab teabe edastamisele. Signaali ülekande kaskaad on keemiliste reaktsioonide rada või seeria, mis toimub raku sees pärast stiimuli käivitamist. Signaliseerimisega saab kontrollida rakkude kasvu, liikumist, ainevahetust ja palju muud. Kui raku suhtlus läheb valesti, võib see põhjustada selliseid haigusi nagu vähk.
Oluline on mõista rakukommunikatsiooni põhitõdesid. Üldine protsess algab siis, kui rakk tuvastab keemilise signaali. See käivitab keemilise reaktsiooni, mis lõpuks aitab rakul sellele reageerida. On olemas lõppreaktsioon, mis viib soovitud tulemuseni.
Näiteks saab rakk kehalt signaali, öeldes, et ta vajab rohkem rakkude jagunemist. See läbib signaalikaskaadi, mis lõpeb raku jagunemist juhtivate geenide ekspressiooniga ja rakk hakkab jagunema.
Signaali vastuvõtmine
Enamik raku signaale on keemilised. Rakkudes on valke, mida nimetatakse retseptorid ja molekulid, mida nimetatakse ligandid mis abistavad neid signaalimise ajal.
Näiteks võib rakk vabastada rakuvälise ruumi valku, et teisi rakke hoiatada. Valk võib hõljuda teise raku külge, mis selle kiirendab, kuna rakul on selle jaoks sobiv retseptor. Seejärel võtab teine lahter signaali vastu ja saab sellele reageerida.
Võite leida tühimikke ristmikel loomarakkudes ja plasmodesmatti taimerakkudes, mis on kanalid, mis aitavad rakkudel omavahel suhelda. Need kanalid ühendavad lähedalasuvaid rakke. Need võimaldavad väikestel molekulidel neist läbi pääseda, nii et signaalid võivad liikuda.
Signaali tõlgendamine
Pärast lahtrite signaalide saamist saavad nad neid tõlgendada. See toimub konformatsioonimuutuse või biokeemiliste reaktsioonide kaudu. Signaaliülekande kaskaadid saavad teavet lahtri kaudu teisaldada. Fosforüülimine võib aktiveerida või desaktiveerida valke fosfaatrühma lisamisega.
Mõned signaaliülekande kaskaadid hõlmavad rakusiseseid sõnumitoojaid või teiseseid sõnumitoojaid, näiteks Ca2+, cAMP, NO ja cGMP. Need kipuvad olema valguvabad molekulid, nagu kaltsiumiioonid, mida võib rakus rohkesti olla.
Näiteks on mõnes rakus valke, mis võivad siduda kaltsiumiioone, mis võib muuta valkude kuju ja aktiivsust.
Signaalile reageerimine
Rakud saavad signaalidele reageerida mitmel viisil. Näiteks võivad nad teha geeniekspressioonis muudatusi, mis võivad muuta raku käitumist.
Samuti võivad nad tagasiside signaale kinnitada, et nad said algse signaali ja reageerisid. Lõppkokkuvõttes võib signaalimine mõjutada raku funktsiooni.
Kuidas rakud liiguvad?
Rakkude liikuvus on oluline, kuna see aitab organismidel liikuda ühest kohast teise. See võib olla vajalik toidu hankimiseks või ohu pääsemiseks. Sageli peab rakk liikuma vastusena keskkonna muutustele. Rakud võivad roomata, ujuda, libiseda või kasutada muid meetodeid.
flagella ja cilia võib aidata raku liikumisel. Flagella või piitsakujuliste struktuuride roll on raku liikumine. Nibude või karvaste struktuuride roll on rütmilise mustri abil edasi-tagasi liikuda. Spermarakkudel on flagella, samal ajal kui hingamisteede joonel olevatel rakkudel on cilia.
Organismide kemotaksis
Rakkude signaliseerimine võib põhjustada rakkude liikumist organismides. See liikumine võib olla signaalide suunas või neist eemal ning see võib mängida rolli haiguses. Kemotaksis on raku liikumine suurema keemilise kontsentratsiooni suunas või sellest eemale ning see on oluline osa raku vastusest.
Näiteks võimaldab kemotaksis vähirakkudel liikuda kehapiirkonna poole, mis soodustab suuremat kasvu.
Rakkude kokkutõmbed
Rakud võivad kokku tõmbuda ja seda tüüpi liikumine toimub lihasrakkudes. Protsess algab närvisüsteemi signaaliga.
Seejärel reageerivad rakud keemilisi reaktsioone alustades. Reaktsioonid mõjutavad lihaskiude ja põhjustavad kontraktsioone.