Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Taimerakkude struktuur
- Taimerakkude osad
- Taimerakkude tüübid
- Taimerakud vs loomarakud
- Taimede tähtsus
- Taimed ja fotosüntees
- Heledad ja tumedad reaktsioonid
Rakk on väikseim eluüksus nii taimedes kui ka loomades. Bakter on näide üherakulisest organismist, täiskasvanud inimene koosneb aga triljonitest rakkudest. Rakud on enam kui olulised - nad on eluks olulised, nagu me seda teame. Ilma rakkudeta ei elaks ükski elusolend. Ilma taimerakkudeta poleks taimi. Ja ilma taimedeta sureksid kõik elusad asjad.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Taimed, mis koosnevad mitmesugustest kudedesse jaotatud rakutüüpidest, on Maa esmased tootjad. Ilma taimerakkudeta ei saaks Maa peal midagi ellu jääda.
Taimerakkude struktuur
Üldiselt on taimerakud ristkülikukujulised või kuubikujulised ja suuremad kui loomarakud. Siiski sarnanevad nad loomarakkudega selle poolest, et nad on eukarüootsed rakud, mis tähendab, et raku DNA on suletud tuuma.
Taimerakud sisaldavad palju rakustruktuure, mis täidavad raku funktsioneerimiseks ja ellujäämiseks hädavajalikke funktsioone. Taimerakk koosneb rakuseinast, rakumembraanist ja paljudest membraaniga seotud struktuuridest (organellidest), näiteks plastiididest ja vakuoolidest. Rakusein, raku kõige välimine jäik kate, on valmistatud tselluloosist ning see toetab ja hõlbustab rakkudevahelist interaktsiooni. See koosneb kolmest kihist: primaarne raku sein, sekundaarne raku sein ja keskmine lamell. Rakumembraan (mõnikord nimetatakse seda plasmamembraaniks) on raku väline keha, raku seina sees. Selle peamine ülesanne on pakkuda tugevust ja kaitsta nakkuste ja stressi eest. See on poolläbilaskev, mis tähendab, et ainult teatud ained pääsevad sellest läbi. Rakumembraani sees olevat geelilaadset maatriksit nimetatakse tsütosooliks või tsütoplasmaks, mille sees arenevad kõik muud raku organellid.
Taimerakkude osad
Igal taimeraku organellil on oluline roll. Plastids hoiab taimseid saadusi. Vaakumid on veega täidetud membraaniga seotud organellid, mida kasutatakse ka kasulike materjalide hoidmiseks. Mitokondrid viivad läbi rakkude hingamist ja annavad rakkudele energiat. Kloroplast on piklik või kettakujuline plastiid, mis koosneb rohelisest pigmendist klorofüllist. See püüab kinni valgusenergia ja muundab selle keemiliseks energiaks protsessis, mida nimetatakse fotosünteesiks. Golgi keha on taimeraku osa, kus valgud sorteeritakse ja pakitakse. Valgud on kokku pandud ribosoomideks kutsutud struktuuride sisse. Endoplasmaatiline retikulum on membraaniga kaetud organellid, mis transpordivad materjale.
Tuum on eukarüootse raku eristav omadus. See on raku juhtimiskeskus, mis on seotud kahekordse membraaniga, mida tuntakse tuumaümbrisena, ja poorne membraan, mis laseb ainetel sellest läbi pääseda. Tuum mängib olulist rolli valkude moodustumisel.
Taimerakkude tüübid
Taimerakke on erinevat tüüpi, sealhulgas flomi, parenhüümi, sklerenüümi, kollenhüümi ja ksüleemi rakud.
Phloemi rakud transpordivad lehtede toodetud suhkrut kogu taimes. Need rakud elavad küpsusastmest varem.
Taimede peamised rakud on parenhüümirakud, mis moodustavad taimelehed ja hõlbustavad ainevahetust ja toidu tootmist. Need rakud kipuvad olema teistest paindlikumad, kuna need on õhemad. Parenhüümi rakke leidub taime lehtedes, juurtes ja vartes.
Sclerenchyma rakud annavad taimele palju tuge. Sklerenüümirakkude kahte tüüpi on kiud ja sklereid. Kiudrakud on pikad, saledad rakud, mis tavaliselt moodustavad kiud või kimbud. Sklereid rakud võivad esineda üksikult või rühmadena ja esineda erinevates vormides. Need esinevad tavaliselt taime juurtes ega ela varasemat küpsust, kuna neil on paks sekundaarne sein, mis sisaldab ligniini, puidu peamist keemilist komponenti. Ligniin on eriti kõva ja veekindel, mis muudab rakkude aktiivse ainevahetuse toimumiseks piisavalt pikaks ajaks materjalide vahetamise võimatuks.
Taim saab tuge ka kollenhüümirakkudest, kuid need pole nii jäigad kui sklerenüümirakud. Collenchyma rakud toetavad tavaliselt noore taime veel kasvavaid osi, nagu vars ja lehed. Need rakud venivad koos areneva taimega.
Ksülemi rakud on vett juhtivad rakud, mis viivad vett taimede lehtedele. Need taimede vartes, juurtes ja lehtedes olevad kõvad rakud ei ela varem küpsena, kuid nende rakusein püsib vee vaba liikumise võimaldamiseks kogu taimes.
Eri tüüpi taimerakud moodustavad erinevat tüüpi kudesid, millel on taime teatud osades erinevad funktsioonid. Phloemi ja ksüleemi rakud moodustavad vaskulaarse koe, parenhüümi rakud moodustavad epidermise koe ja parenhüümi rakud, kollenhüümi rakud ja sklerenüümi rakud moodustavad jahukoe.
Vaskulaarne kude moodustab elundeid, mis transpordivad taime, toitu, mineraale ja vett. Epidermise kude moodustab taimede väliskihid, luues vahajas katte, mis takistab taimel liigse vee kaotamist. Jahvatatud kude moodustab suurema osa taimede struktuurist ja täidab palju erinevaid funktsioone, sealhulgas säilitamine, tugi ja fotosüntees.
Taimerakud vs loomarakud
Taimed ja loomad on mõlemad äärmiselt keerulised mitmerakulised organismid, millel on ühised osad, nagu tuum, tsütoplasma, rakumembraan, mitokondrid ja ribosoomid. Nende rakud täidavad samu põhifunktsioone: võtavad keskkonnast toitaineid, kasutavad neid toitaineid organismi energia tootmiseks ja uute rakkude moodustamiseks. Sõltuvalt organismist võivad rakud ka hapnikku läbi keha transportida, ajusse viia jäätmeid, elektrilisi signaale, kaitsta haiguste eest ja taimede puhul energiat päikesevalgusest.
Taime- ja loomarakkude vahel on siiski mõned erinevused. Erinevalt taimerakkudest ei sisalda loomarakud rakuseina, kloroplasti ega silmatorkavat vaakumit. Kui vaadata mõlemat tüüpi rakke mikroskoobi all, näete taimeraku keskel suuri silmatorkavaid vaakumeid, samal ajal kui loomarakul on ainult väike silmapaistmatu vakuool.
Loomarakud on tavaliselt väiksemad kui taimerakud ja nende ümber on painduv membraan. See laseb molekulidel, toitainetel ja gaasidel liikuda rakku. Taime- ja loomarakkude erinevused võimaldavad neil täita erinevaid funktsioone. Näiteks on loomadel spetsiaalsed rakud, mis võimaldavad kiiret liikumist, kuna loomad on liikuvad, samas kui taimed pole liikuvad ja neil on jäik rakusein täiendava tugevuse tagamiseks.
Loomarakud on erineva suurusega ja kalduvad olema ebakorrapärase kujuga, kuid taimerakud on suuruselt sarnasemad ja tavaliselt ristkülikukujulised või kuubikujulised.
Bakteri- ja pärmirakud erinevad taime- ja loomsete rakkude omast üsna erinevalt. Alustuseks on nad üherakulised organismid. Nii bakterirakkudel kui ka pärmirakkudel on tsütoplasma ja rakuseinaga ümbritsetud membraan. Pärmirakkudel on ka tuum, kuid bakterirakkudel pole nende geneetilise materjali jaoks selget tuuma.
Taimede tähtsus
Taimed pakuvad loomadele elupaiku, peavarju ja kaitset, aitavad mulda moodustada ja säilitada ning neid kasutatakse paljude kasulike toodete, näiteks kiudude ja ravimite valmistamiseks. Mõnes maailma piirkonnas on taimedest saadud puit peamine kütus, mida kasutatakse inimeste toitude valmistamiseks ja kodude soojendamiseks.
Taime kõige olulisem funktsioon on päikese valgusenergia muundamine toiduks. Tegelikult on taim ainus organism, kes seda teha saab. Taimed on autotroofsed, st nad toodavad ise toitu. Taimed toodavad ka kõiki toiduloomi ja inimesed söövad - isegi liha, sest liha pakkuvad loomad söövad taimi nagu rohi, mais ja kaer.
Kui taimed toitu valmistavad, toodavad nad hapnikgaasi. See gaas moodustab taimede, loomade ja inimeste ellujäämiseks üliolulise osa õhust. Hingates võtate hapnikgaasi õhust välja, et hoida oma rakke ja keha elus. Teisisõnu, kogu elusorganismidele vajalik hapnik on toodetud taimede poolt.
Taimed ja fotosüntees
Taimed toodavad hapnikku kui keemilise protsessi, mida nimetatakse fotosünteesiks, jäätmeprodukti, mis, nagu märgib Nebraska ülikooli Lincolni laiendus, tähendab sõna otseses mõttes "valgusega kokku panna". Fotosünteesi käigus võtavad taimed päikesevalgusest energiat, et muuta süsinikdioksiid ja vesi kasvu jaoks vajalikuks molekuliks, näiteks ensüümideks, klorofülliks ja suhkruteks.
Taimedes olev klorofüll neelab päikeselt energiat. See võimaldab tänu süsinikdioksiidi ja vee keemilisele reaktsioonile toota glükoosi, mis koosneb süsiniku, vesiniku ja hapniku aatomitest.
Fotosünteesi käigus valmistatud glükoos võib muutuda kemikaalideks, mida taimerakud peavad kasvama. Selle võib muuta ka säilitusmolekulide tärkliseks, mida saab hiljem taime vajaduse korral uuesti glükoosiks muuta.See võib laguneda ka hingamisprotsessiks kutsutud protsessi käigus, mis vabastab glükoosimolekulides talletatud energia.
Fotosünteesi toimumiseks on vaja palju taimerakudes asuvaid struktuure. Klorofüll ja ensüümid sisalduvad kloroplastides. Tuumas asub DNA, mis on vajalik fotosünteesis kasutatavate valkude geneetilise koodi kandmiseks. Taimede rakumembraan hõlbustab vee ja gaasi liikumist raku sisse ja välja ning kontrollib ka teiste molekulide läbimist.
Lahustunud ained liiguvad rakkudesse ja rakkudest välja erinevate protsesside kaudu läbi rakumembraani. Ühte neist protsessidest nimetatakse difusiooniks. See hõlmab hapniku ja süsinikdioksiidi osakeste vaba liikumist. Suur kontsentratsioon süsinikdioksiidi liigub lehele, kõrge hapniku kontsentratsioon liigub aga lehest õhku.
Vesi liigub rakumembraanide kaudu protsessi, mida nimetatakse osmoosiks. See annab taimedele juurte kaudu vett. Osmoosiks on vaja kahte erineva kontsentratsiooniga lahust ning neid eraldavat poolläbilaskvat membraani. Vesi liigub vähem kontsentreeritud lahusest kontsentreeritumale lahusele, kuni membraani kontsentreerituma külje tase tõuseb ja membraani vähem kontsentreeritud küljele langeb tase, kuni kontsentratsioon on mõlemal küljel sama membraani. Sel hetkel on veemolekulide liikumine mõlemas suunas sama ja vee netovahetus on null.
Heledad ja tumedad reaktsioonid
Fotosünteesi kahte osa tuntakse valguse (valgust sõltuvate) ja tumedate või süsiniku (valgust sõltumatute) reaktsioonidena. Valgusreaktsioonid vajavad päikesevalgusest saadavat energiat, seega võivad need toimuda ainult päeva jooksul. Kerge reaktsiooni ajal vesi jaguneb ja hapnik eraldub. Kerge reaktsioon annab ka keemilise energia (orgaaniliste energiamolekulide ATP ja NADPH kujul), mida vajatakse pimedas reaktsioonis süsinikdioksiidi süsivesikuks muundamiseks.
Pime reaktsioon ei vaja päikesevalgust ja toimub kloroplasti selles osas, mida nimetatakse stroomaks. Kaasatud on mitu ensüümi, peamiselt rubisco, mis on kõigist taimsetest valkudest küllaga ja tarbib kõige rohkem lämmastikku. Tumedas reaktsioonis kasutatakse energiamolekulide saamiseks kerge reaktsiooni käigus tekkinud ATP ja NADPH. Reaktsioonitsüklit nimetatakse Calvin-tsükliks või Calvin-Bensoni tsükliks. ATP ja NADPH ühendatakse süsinikdioksiidi ja veega, et saada lõpptoode, glükoos.