Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Eukarüootsete rakkude päritolu
- Viimane ühine universaalne esivanem
- Eukarüootsete rakkude eristatavad omadused
- Eukarüootsete rakkude plasmamembraan
- Tsütoplasma: želeesarnane aine raku sees
- Tsütoskelett eukarüootses rakus
- Rakkude tuum
- Rakkude jagunemine ja replikatsioon
- Eukarüootsete rakkude meioosirakkude jagunemine
- Eukarüootsed raku ribosoomid muudavad valgu
- Endomembraansüsteem
- Eukarüootsete rakkude energiavabrik
- Erinevused eukarüootsete taime- ja loomarakkude vahel
- Kloroplastid eukarüootsetes taimerakkudes
Eukarüootsete rakkude ülesehituse mõistmiseks ei pea te kaugemale vaatama kui inimkeha, kuna kõigil inimestel on need rakud sees. Bioloogias on ainult kahte tüüpi rakke: eukarüootsed ja prokarüootsed. Kogu elu taksonoomilises klassifikatsioonis kuuluvad eukarüootsed rakud Eukarya domeeni, ülejäänud kaks domeeni on bakterid ja Archaea.
Viimaste domeenide alla kuuluvad elusorganismid koosnevad üherakulistest organismidest. Linnaeani klassifikatsioonisüsteemis olev Eukarya domeen sisaldab protistide, seente, taimede ja loomade kuningriike. Kuigi eukarüa domeenis on mõned üksikrakulised algloomad, on suurem osa selles domeenis klassifitseeritud elusorganismidest mitmerakulised üksused.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Silmatorkav erinevus eukarüootsete ja prokarüootsete rakkude vahel, kui võrrelda mõlemat rakutüüpi, on see, et eukarüootsetel rakkudel on eristatav tuum, mille DNA on seotud valkudega ja asub raku sees oma eraldi kambris.
Eukarüootsete rakkude päritolu
Sel ajal väidavad teadlased, et kogu elu algas Maal esmakordselt umbes 3,5 miljardit aastat tagasi, tuginedes esimeste eluvormide fossiilsetele andmetele. Näib, et prokarüootsed rakud arenesid kõigepealt väga väikestena - umbes 1 või 2 mikromeetrit (lühendatult um) - rakkudena, võrreldes eukarüootsete rakkudega, mis on tavaliselt umbes 10 um või suuremad. Μm tähistab meetri miljondikku. Geoloogilised andmed näitavad, et eukarüootsed rakud ilmusid esmakordselt umbes 2,1 miljardit aastat tagasi.
Viimane ühine universaalne esivanem
Pikaajalised rakuliste eluvormide uuringud viisid teadlased järeldusele, et tänapäeval elavatel eukarüootsetel rakkudel on üks ühine esivanem. Kuid 2016. aasta juulis teatas "New York Times", et evolutsioonibioloogide rühm, mida juhtis Saksamaal Düsseldorfi Heinrich Heine ülikoolist dr William F. Martin, jõudis järeldusele, et kogu planeedi elu on üks ühine esivanem: viimane universaalne ühine esivanem, hüüdnimega LUCA.
Dr Martin ja tema rühmitusteooria näitavad, et geenikaart, mille nad LUCA-de jahi ajal välja töötasid, viitab mingile bakterivormile, mida arvatakse olevat elanud umbes 4 miljardit aastat tagasi, 560 miljonit aastat pärast selle loomist. Maa. Sel ajal, kui Darwin väitis, et elu algas soojas väikeses tiigis, leidis Martins grupp, et geenikaart osutas üherakulisele eluvormile, mis elab sügavates vulkaanilistes tuulutusavades ookeani põhjas. See eluvorm andis nende arvates aluse bakterite ja Archaea domeenidele, mille Eukarya domeen tekkis umbes kaks miljardit aastat tagasi.
Eukarüootsete rakkude eristatavad omadused
Kuigi mõlemal rakutüübil on mõned ühised omadused, on eukarüootsed rakud keerukamad. Eukarüootseid rakke iseloomustavad eristatavad omadused:
Eukarüootsete rakkude plasmamembraan
Kõigil rakkudel on plasmamembraan, mis eraldab raku sisemuse väliskeskkonnast. Membraan sisaldab manustatud valke ja muid komponente, mis võimaldavad ioonide, hapniku, vee ja orgaaniliste molekulide liikumisel raku sisse ja välja liikuda. Neid rakumembraane läbivad ka sellised jäätmete kõrvalsaadused nagu süsinikdioksiid ja ammoniaak - valkude "liikurite" abiga. Need membraanid võivad omandada ainulaadse kuju, nagu peensoole vooderdavatel rakkudel leiduvad mikroviilud, mis suurendavad rakkude pindala, et imada seedetraktist toidust saadavaid toitaineid.
Tsütoplasma: želeesarnane aine raku sees
Raku sisemises vaates on näha poolvedel, tarretisesarnane aine, mis ulatub rakumembraanist kuni suletud tuumani. Selles geelis, mis koosneb tsütosoolist, tsütoskeletis ja mitmest kemikaalist, hõljuvad organellid, mitmesugused rakus olevad spetsiaalsed struktuurid. Tsütoplasmas on peamiselt 70–80 protsenti vett, kuid geelitaolisel kujul. Eukarüootses rakus sisalduv tsütoplasma sisaldab ka valke ja suhkruid, amino-, nukleiin- ja rasvhappeid, ioone ja paljusid vees lahustuvaid molekule.
Tsütoskelett eukarüootses rakus
Tsütoplasmas on tsütoskelett, mis koosneb mikrofilamentidest, mikrotuubulitest ja vahekiududest, mis aitavad säilitada rakkude kuju, ankurdavad organellide külge ja vastutavad rakkude liikumise eest. Elemendid, mis moodustavad mikrotuubulid ja mikrokiud, kogunevad vastavalt raku liikumisele vajalikuks ja monteeritakse uuesti, kui rakud vajavad muutusi.
Rakkude tuum
Paljud teaduslikud sõnad on pärit ladina või kreeka keelest ja eukarüootsed rakud pole erand. Rakud, mille nimetus on päritolu järgi jaotatud, tähendab "tuuma või õiget pähklit", mis esindab raku tuuma. Kreeka keeles tähendab Eu noh või tõsi, samas kui põhisõna kario tähendab pähkel. Prokarüootsetel rakkudel ei ole raku sees suletud tuuma, kuna geneetiline materjal, ehkki rakukeskuses, eksisteerib raku tsütoplasmas.
Eukarüootse raku tuum hoiab kromatiini, mis koosneb DNA-st ja valkudest, geelilaadses aines, mida nimetatakse nukleoplasmaks. Tuuma ümbritsev tuumaümbris koosneb kahest kihist; sisemine ja välimine läbilaskev membraan, mis võimaldab ioonide, molekulide ja RNA-materjali läbimist tuuma sees oleva raku ja raku sisemuse vahel. Tuum vastutab ka ribosoomi tootmise eest. Eukarüootsete rakkude DNA-tuuma kromosoomid pakuvad rakkude paljunemiseks plaane.
Rakkude jagunemine ja replikatsioon
Mikroskoopilisel tasemel rakud jagunevad ja replitseeruvad, seda omadust jagavad nii eukarüootsed kui ka prokarüootsed rakud, et luua vanadest rakkudest uusi. Kuid prokarüootsed rakud jagunevad binaarse lõhustumise teel, samal ajal kui eukarüootsed rakud jagunevad protsessiga, mida nimetatakse mitoosiks. See ei hõlma suguelundite paljunemist liikide vahel, mis toimub meioosi kaudu, kus üks muna ja sperma moodustavad täiesti uue elusolendi. Ainult mittesugulised rakud jagunevad Eukarya domeeni mitoosi järgi.
Somaatiliste rakkudena tuntud mittepaljunemisrakud moodustavad suurema osa inimkeha rakkudest, sealhulgas selle kudedest ja elunditest nagu seedetrakt, lihased, nahk, kopsud ja juukserakud. Eukarüootsed rakud - sperma ja munarakud - ei ole somaatilised rakud. Mitoos hõlmab mitut etappi, mis määravad selle raku jagunemise: profaas, prometafaas, metafaas, anafaas, telofaas ja tsütokinees. Enne jagunemist püsib lahter faasidevahelises olekus.
Etappide jada kaudu reprodutseerub kromosoom ise ja iga ahel liigub tuuma vastaspoolustesse, et tuumaümbris saaks ühtlustuda ja ümbritseda iga kromosoomi. Loomarakkudes eraldab diploidid ehk tütarrakud kaheks lõhestatud vagu. Eukarüootsetes taimerakkudes moodustub enne uue raku seina, mis eraldab tütarrakud, teatud tüüpi rakuplaadid. Jagunemisel on iga tütarrakk algse raku geneetiline duplikaat.
Eukarüootsete rakkude meioosirakkude jagunemine
Meioosirakkude jagunemine on protsess, mille käigus Eukarya domeenis elavad organismid loovad oma sugurakud nagu meeste sperma ja naiste munarakud. Erinevus mitoosi ja meioosi vahel on see, et diploidsete rakkude sees olev geneetiline materjal on sama, samas kui meioosi korral sisaldab iga uus rakk geneetilise teabe eristatavat ja ainulaadset sinist.
Kui meioos on tekkinud, on sperma ja munarakud täiesti uue eluvormi loomiseks saadaval. See võimaldab geneetiliselt mitmekesistada kõiki elusolendeid, kes paljunevad seksuaalselt. Meioosirakkude jagunemise ajal, mis toimub põhimõtteliselt kahes etapis, I meioos ja II meioos, laguneb väike osa igast kromosoomist ja kinnitub teise kromosoomi, mida nimetatakse geneetiliseks rekombinatsiooniks. See väike samm on vastutav liigi geneetilise mitmekesisuse eest. Enne I meioosi on reproduktiivrakk raku jagunemise ettevalmistamisel faasidevahelises faasis.
Eukarüootsed raku ribosoomid muudavad valgu
Eukarüootse raku igal osal on oluline roll raku elu säilitamisel. Ribosoomid, näiteks elektronmikroskoobi kaudu vaadatuna, võivad esineda kahel viisil: näiteks viinamarjade kollektsioonina või raku tsütoplasmas hõljuvate pisikeste punktidena. Samuti võivad nad kinnituda plasmamembraani siseseinale või tuumaümbrise välismembraanile kas väikeste või suurte alaühikutena. Valgu tootmine on kõigi rakkude oluline eesmärk ja peaaegu kõik rakud sisaldavad ribosoome, eriti rakkudes, mis toodavad palju valku. Kõhunäärme rakud, mis vastutavad seedimist soodustavate ensüümide genereerimise eest, sisaldavad palju ribosoome.
Endomembraansüsteem
Endomembraansüsteem koosneb tuumaümbrisest, plasmamembraanist, Golgi aparaadist, vesiikulitest, endoplasmaatilisest retikulumist ja muudest nendest elementidest tuletatud struktuuridest. Kõik mängivad rolli lahtri funktsioonis, ehkki mõned erinevad oma välimuse ja otstarbe poolest. Endomembraansüsteem liigutab valke ja membraane raku ümber. Näiteks on mõned ribosoomidele konstrueeritud valgud seotud jämeda endoplasmaatilise retikulumiga, konstruktsiooniga, mis sarnaneb labürindiga, mis kinnitub tuuma välisküljele. Need struktuurid aitavad muu hulgas valke modifitseerida ja teisaldada sinna, kus neid rakus vajatakse.
Eukarüootsete rakkude energiavabrik
Kõik rakud vajavad toimimiseks energiat ja mitokondrid on raku energiataim. Mitokondrid toodavad adenosiintrifosfaati, lühendatult ATP, mis on molekul - kogu elu energiavaluuta -, mis kannab rakus lühikest aega energiat. See raku mitokondriaalne struktuur paikneb tsütoplasmas raku välismembraani ja raku tuuma välisseinte vahel. Need sisaldavad oma ribosoome ja DNA-d koos valkudega infundeeritud fosfolipiidse kaksikkihiga.
Erinevused eukarüootsete taime- ja loomarakkude vahel
Taimed ja loomad kuuluvad eukarüoidiraku peamiste omaduste tõttu Eukarya domeeni alla, kuid taime- ja loomariigi rakkude vahel on erinevusi. Kui nii taime- kui ka loomsel eukarüootsel rakul on mikrotuubulid, pisikesed tuubid, mis aitavad raku jagunemise ajal kromosoome eraldada, siis loomarakkudes on eukarüootses rakus ka tsentrosoome ja lüsosoome, samas kui taimedel seda pole. Taimerakkudel on lisaks fotosünteesi hõlbustavatele kloroplastidele (päikese energia muundamine toiduks) näiteks ka suur keskne vaakum - raku sees olev ruum, mis sisaldab peamiselt vedelikku ja on ümbritsetud membraaniga.
Kloroplastid eukarüootsetes taimerakkudes
Kloroplastid on eukarüootsete taimerakkude struktuurid, mis sisaldavad klorofülli ja ensüüme, mis aitavad kaasa fotosünteesi protsessile, mille käigus taimed valmistavad toitu veest ja süsinikdioksiidist, kasutades päikese energiat. Need väikesed tehased vastutavad fotosünteesi produktina hapniku atmosfääri eraldamise eest.
Need taimeraku suured struktuurid sisaldavad DNA-d ja topeltmembraani, aga ka tülakoididest valmistatud sisemist membraanisüsteemi, mis näevad välja nagu lapikud kotid. Strooma on ruum välismembraani ja tülakoidi vahel, mis sisaldab kloroplasti DNA-d, "tehast", mis valmistab kloroplasti valke, aga ka muid ensüüme ja valke.