Sisu
- Lahtrite põhiline ülevaade
- Loomarakkude membraan
- Tuuma
- Ribosoomid
- Mitokondrid
- Muud loomarakkude organellid
Rakud on Maa elu põhilised, vähendamatud elemendid. Mõned elusad asjad, näiteks bakterid, koosnevad ainult ühest rakust; selliste loomade nagu teie hulka kuulub triljoneid. Rakud on ise mikroskoopilised, kuid enamik neist sisaldab jahmatavat massiivi veelgi väiksemaid komponente, mis kõik aitavad kaasa raku - ja laiendatult ka emaorganismi - elus hoidmisele. Loomarakud on üldiselt osa keerukamatest eluvormidest kui bakteri- või taimerakud; vastavalt sellele on loomarakud keerukamad ja keerukamad kui nende mikroorganismide ja botaanilise maailma kolleegid.
Võib-olla on lihtsaim viis loomarakule mõelda täitmiskeskusena või suure, hõivatud laona. Oluline on tähelepanelikult meeles pidada seda, mis sageli kirjeldab kogu maailma üldiselt, kuid on eriti hea bioloogia osas. "Vorm sobib funktsioonile". See on põhjus, miks loomaraku osad ja ka rakk tervikuna on struktureeritud nii, nagu nad on, on väga tihedalt seotud tööga, mida need osad - "organellid" - peavad tegema.
Lahtrite põhiline ülevaade
Rakke kirjeldati töötlemata mikroskoopide algusaegadel, 1600. ja 1700. aastatel. Mõni allikas on Robert Hooke'ile tunnistanud, et ta on nime loonud, ehkki ta vaatas tollal korki läbi oma mikroskoobi.
Rakku võib pidada elusorganismi väikseimaks ühikuks, millel on kõik elu omadused, näiteks metaboolne aktiivsus ja homöostaas. Kõigil rakkudel, olenemata nende spetsialiseeritud funktsioonist või organismist, mida nad teenivad, on kolm põhiosa: raku membraan, mida nimetatakse ka plasmamembraaniks, välispiirina; geneetilise materjali (DNA või desoksüribonukleiinhape) aglomeratsioon keskel; ja tsütoplasma (mida mõnikord nimetatakse ka tsütosooliks), poolvedelaks aineks, milles toimuvad reaktsioonid ja muud toimingud.
Elavaid asju saab jagada prokarüootiline organismid, mis on üherakulised ja sisaldavad baktereid, ja eukarüootne organismid, mille hulka kuuluvad taimed, loomad ja seened. Eukarüootide rakud sisaldavad geneetilise materjali ümber membraani, luues tuuma; prokarüootidel sellist membraani pole. Samuti ei sisalda prokarüootide tsütoplasma organelli, mille eukarüootsed rakud kiitlevad külluses.
Loomarakkude membraan
rakumembraan, mida nimetatakse ka plasmamembraaniks, moodustab loomarakkude välispiiri. (Taimerakkudel on raku seinad rakumembraanist väljaspool, et neid kaitsta ja tugevdada.) Membraan on rohkem kui lihtne füüsiline tõke või ladu organellide ja DNA jaoks; selle asemel on see dünaamiline, väga selektiivsete kanalitega, mis reguleerivad hoolikalt molekulide sisenemist rakkudest ja rakkudest väljumist.
Rakumembraan koosneb a fosfolipiidne kaksikkiht, või lipiidne kaksikkiht. See kaksikkiht koosneb põhimõtteliselt kahest erinevast fosfolipiidmolekulide "kihist", kusjuures molekulide lipiidide osad erinevates kihtides puutuvad kokku ja fosfaatide osad on suunatud vastassuunas. Selle mõistmiseks kaaluge lipiidide ja fosfaatide elektrokeemilisi omadusi eraldi. Fosfaadid on polaarsed molekulid, mis tähendab, et nende elektrokeemilised laengud on molekulis jaotunud ebaühtlaselt. Vesi (H2O) on ka polaarne ja polaarsed ained kipuvad segunema, seega on fosfaadid hüdrofiilsete (st veetõmbavate) ainete hulgas.
Fosfolipiidi lipiidne osa sisaldab kahte rasvhapet, mis on teatud tüüpi sidemetega süsivesinike pikad ahelad, mis jätavad kogu molekuli ilma laadimisgradiendita. Tegelikult on lipiidid definitsiooni järgi mittepolaarsed. Kuna nad reageerivad polaarmolekulide reageerimisel vee juuresolekul vastupidiselt, nimetatakse neid hüdrofoobseteks. Seetõttu võiksite mõelda tervele fosfolipiidimolekulile "kalmaaritaolisele", fosfaatosa toimib pea ja kehana ning lipiid kombitsidena. Kujutage veel ette kahte suurt kalmaaride "lehte", mille kombitsad segunesid ja pead suunati vastassuunas.
Rakumembraanid võimaldavad teatud ainetel tulla ja minna. See toimub mitmel viisil, sealhulgas difusioon, hõlbustatud difusioon, osmoos ja aktiivne transport. Mõnel organellil, näiteks mitokondritel, on oma sisemised membraanid, mis koosnevad samadest materjalidest kui plasmamembraan ise.
Tuuma
tuum on tegelikult loomaraku juhtimis- ja juhtimiskeskus. See sisaldab DNA-d, mis enamikul loomadest on paigutatud eraldi kromosoomidesse (teil on neid 23 paari), mis jagunevad väikesteks osadeks, mida nimetatakse geenideks. Geenid on lihtsalt DNA pikkused, mis sisaldavad konkreetse valguprodukti koodi, mille DNA edastab molekuli RNA (ribonukleiinhape) kaudu rakkude valkude kogumise masinatele.
Tuum sisaldab erinevaid osi. Mikroskoopilisel uurimisel tekkis tume laik nukleool ilmub tuuma keskele; nukleool osaleb ribosoomide tootmises. Tuuma ümbritseb tuumembraan, kaks korda hiljem analoogne rakumembraaniga. Sellel voodril, mida nimetatakse ka tuumaümbriseks, on sisekihi külge kinnitatud kiudvalgud, mis ulatuvad sissepoole ja aitavad hoida DNA organiseeritud ja paigas.
Rakkude paljunemise ja jagunemise ajal nimetatakse tuuma enda lõhestamist kaheks tütartuumaks tsütokineesiks. Tuuma eraldamine ülejäänud rakust on kasulik selleks, et hoida DNA isoleeritud muudest rakkudest, minimeerides selle kahjustamise tõenäosust. See võimaldab ka raku vahetut keskkonda peenelt juhtida, mis võib eristuda kogu raku tsütoplasmast.
Ribosoomid
Need organellid, mida leidub ka mitteloomsetes rakkudes, vastutavad valkude sünteesi eest, mis toimub tsütoplasmas.Valgu süntees käivitub siis, kui tuumas olev DNA läbib protsessi, mida nimetatakse transkriptsiooniks, st RNA valmistamiseks keemilise koodiga, mis vastab täpsele DNA ribale, millest see on valmistatud (Messenger RNA või mRNA). Nii DNA kui ka RNA koosnevad nukleotiidide monomeeridest (üksikutest korduvatest ühikutest), mis sisaldavad suhkrut, fosfaatrühma ja osa, mida nimetatakse lämmastikaluseks. DNA sisaldab nelja erinevat alust (adeniin, guaniin, tsütosiin ja tümiin) ja nende järjestus pikas DNA ribas on kood, mis moodustab toote, mis lõpuks sünteesitakse ribosoomides.
Kui vastvalmistatud mRNA liigub tuumast tsütoplasmas olevatesse ribosoomidesse, võib alata valkude süntees. Ribosoomid ise on valmistatud teatud tüüpi RNA-st, mida nimetatakse ribosoomi RNA-ks (rRNA). Ribosoomid koosnevad kahest valgu alaühikust, üks neist on umbes 50 protsenti massilisem kui teine. mRNA seostub ribosoomi kindla saidiga ja molekuli pikkused kolm alust korraga "loetakse" ja neid kasutatakse ühe umbes 20 erinevat tüüpi aminohappe moodustamiseks, mis on valkude peamised ehitusplokid. Need aminohapped suunatakse ribosoomidesse kolmanda tüüpi RNA-ga, mida nimetatakse siirde-RNA-ks (tRNA).
Mitokondrid
Mitokondrid on põnevad organellid, millel on eriti oluline roll loomade ja eukarüootide metabolismis tervikuna. Nad, nagu tuum, on ümbritsetud kahekordse membraaniga. Neil on üks põhifunktsioon: varustada võimalikult palju energiat süsivesikute kütuseallikatega hapniku piisava kättesaadavuse tingimustes.
Loomarakkude metabolismi esimene samm on rakku siseneva glükoosi jagunemine aineks, mida nimetatakse püruvaadiks. Seda nimetatakse glükolüüs ja toimub sõltumata hapniku olemasolust või mitte. Kui hapnikku pole piisavalt, toimub püruvaadi kääritamine, et saada laktaat, mis tagab rakuenergia lühiajalise purunemise. Vastasel korral siseneb püruvaat mitokondritesse ja läbib aeroobse hingamise.
Aeroobne hingamine hõlmab kahte protsessi, millel on oma etapid. Esimene toimub mitokondrite maatriksis (sarnaselt rakkude enda tsütoplasmale) ja seda nimetatakse Krebsi tsükliks, trikarboksüülhappe (TCA) tsükliks või sidrunhappe tsükliks. See tsükkel genereerib suure energiatarbega elektronkandjaid järgmiseks protsessiks - elektronide transpordiahelaks. Elektrontranspordi ahelreaktsioonid toimuvad mitokondriaalsel membraanil, mitte maatriksis, kus Krebsi tsükkel töötab. See ülesannete füüsiline eraldamine, mis pole väljastpoolt alati kõige tõhusam, aitab tagada hingamisteede ensüümide minimaalseid vigu, just nagu kaubamaja eri sektsioonide olemasolu vähendab teie võimalust valesti lõpetada. isegi siis, kui peate selle juurde pääsemiseks üsna poodides ringi rändama.
Kuna aeroobne ainevahetus tarnib glükoosi molekulis ATP-st (adenosiintrifosfaadist) palju rohkem energiat kui kääritamine, on see alati "eelistatud" tee ja on evolutsiooni võidukäik.
Arvatakse, et mitokondrid olid miljonid ja miljonid aastad tagasi iseseisvad prokarüootsed organismid, enne kui nad sulandusid nn eukarüootsetesse rakkudesse. Seda nimetatakse endosymbiont-teooriaks, mis ulatub kaugele mitokondrite paljude omaduste selgitamiseni, mis muidu võivad molekulaarbioloogide jaoks olla tabamatud. Tundub, et tegelikult on eukarüootid kaaperdanud terve energiatootja, selle asemel, et areneda väiksematest komponentidest, see on võib-olla peamine tegur, miks loomad ja muud eukarüootid suudavad õitseda nii kaua, kui neil on.
Muud loomarakkude organellid
Golgi aparaat: Seda nimetatakse ka Golgi kehadeks Golgi aparaat on mujal rakus toodetavate valkude ja lipiidide töötlemis-, pakendamis- ja sorteerimiskeskus. Neil on tavaliselt "pannkookide virna" välimus. Need on vesiikulid ehk väikesed membraaniga seotud kotikesed, mis katkevad Golgi kehades olevate ketaste välisservadest, kui nende sisu on valmis raku teistesse osadesse toimetamiseks. Kasulik on kujutada Golgi korpuseid postkontoritena või posti sortimis- ja kättetoimetamiskeskustena, kus iga vesiikul eraldub peahoonest ja moodustab oma suletud kapsli, mis sarnaneb kohaletoimetamise veoauto või raudteevaguniga.
Golgi kehad toodavad lüsosoome, mis sisaldavad võimsaid ensüüme, mis võivad lagundada vanu ja kulunud rakukomponente või hulkuvaid molekule, mida rakus ei tohiks olla.
Endoplasmaatiline retikulum: endoplasmaatiline retikulum (ER) on ristuvate torude ja lamestatud vesiikulite kogum. See võrk algab tuumast ja ulatub läbi tsütoplasma rakumembraanini. Neid võib kasutada, nagu olete juba nende asukohast ja struktuurist kokku kogunud, ainete vedamiseks ühest raku osast teise; täpsemini, need toimivad kanalina, kus see transport toimub.
ER-i on kahte tüüpi, mida eristab see, kas neile on kinnitatud ribosoome või mitte. Jäme ER koosneb virnastatud vesiikulitest, mille külge on kinnitatud palju ribosoome. Karedas ER-s kinnituvad oligosahhariidirühmad (suhteliselt lühikesed suhkrud) väikeste valkudega, kuna need liiguvad teel teistesse organellidesse või sekretoorsetele vesiikulitele. Siledal ER-l seevastu puuduvad ribosoomid. Sile ER eritab vesikulaare, mis kannavad valke ja lipiide, samuti on see võimeline neelama ja inaktiveerima kahjulikke kemikaale, täites seeläbi omamoodi hävitaja-perenaise turvafunktsiooni ning toimides ka transpordikanalina.