"Vorm sobib" on nii loomuliku kui ka inimliku tehnikavormi maailmas tavaline refrään. Kui kõne all on igapäevase tööriista sihipärane ehitamine, on see sageli ilmne: Väike laps, kellele anti labidas, joogiklaas, paar sokki või haamer, võiks tõenäoliselt määrake suhteliselt hõlpsalt, milleks need tööriistad on mõeldud, samas kui näiteks jalgrattaketi või koera kaelarihma puhul on mõistatust oluliselt raskem teha lahendada.
Miljonite aastate jooksul tekkinud looduslikud struktuurid jäävad paigale kuna need on valitud ellujäämiseeliste tõttu, mis nad organismidele annavad neid omada. See kehtib rakkude kohta, mis on kõige lihtsamad looduslikud struktuurid, millel on kõik dünaamilise üksuse omadused, mida nimetatakse elu: paljunemine, ainevahetus, keemilise tasakaalu ja füüsikalise tahkuse säilitamine.
Rakkude struktuurid ja funktsioonid
Nagu "makro" maailmas, nii ka raku osade kõnelemine oma funktsioonidega - nii need, mis seisavad üksi ja need, mis on integreeritud ülejäänud rakuga - on omaette põnev bioloogia teema eks.
Rakkude koostis ja funktsioon varieeruvad märkimisväärselt nii organismide kui ka keerukate mitmerakuliste organismide puhul sama organismi erinevate kudede ja elundite vahel. Kuid kõigil lahtritel on mitu ühist elementi. Need sisaldavad:
- Rakumembraan: See struktuur moodustab raku välimise voodri ja vastutab nii raku füüsilise terviklikkuse kui ka teatud ainete sisse- ja väljalülitamise eest, keelates samal ajal teiste läbipääsu. See koosneb tegelikult a topeltplasma membraan.
- Tsütoplasma: See moodustab rakkude sisemise aine ja koosneb vesisest maatriksist, mis toetab rakkude muud sisemist raku sisu. Vedelat, organellita osa nimetatakse tsütosoolja enamik raku keemilisi reaktsioone toimub siin ensüümideks nimetatud valkude abil.
- Geneetiline materjal: Geneetiline materjal, mille peaaegu kõik organismi rakud sisaldavad täielikku koopiat, kannab valkude sünteesiks vajalikku teavet desoksüribonukleiinhape (DNA). DNA on see, mis paljunemisprotsessi käigus järgnevatele põlvedele edasi antakse.
- Ribosoomid: Need valgud vastutavad kõigi organismile vajalike valkude tootmise eest. Nad võtavad suuna messenger ribonukleiinhappest (mRNA). Ribosoomidel on üksikud aminohapped ühendatud ahelate loomiseks, moodustades valgud. MRNA valmistab DNA protsessis, mida nimetatakse transkriptsioon; mRNA juhiste muundamine valkudeks ribosoomides, mis koosnevad kahest alaühikust, on tuntud kui tõlge.
Prokarüootsed rakud vs. Eukarüootsed rakud
Elusolendeid saab jagada kahte tüüpi: Prokarüootid, mis hõlmavad domeene bakterid ja arheed ja eukarüootid, mis koosnevad domeenist Eukaryota. Enamik prokarüootidest on üherakulised organismid, samas kui peaaegu kõik eukarüoodid - taimed, loomad ja seened - on mitmerakulised.
Prokarüootsed rakud hõlmavad nelja juba kirjeldatud struktuuri, kuid mitte palju muud, ehkki bakteritel on rakuseinad. Paljudel neist on ka rakk kapsel; nende peamine ülesanne on kaitse. Mõnede prokarüootide pinnal on ka nurgelised struktuurid lipuke. Nagu nende väljanägemise järgi võite arvata, kasutatakse neid peamiselt liikumiseks.
Eukarüootsed rakud on seevastu rikkad organellid, mis on membraaniga seotud üksused, mis teenivad rakku teatud viisidel. Oluline on see, et eukarüootid paigutavad oma DNA a sisse tuum, samas kui prokarüootides, millel puuduvad igasugused sisemembraaniga seotud struktuurid, hõljub DNA tsütoplasmas lahtises kobaras, mida nimetatakse nukleoidpiirkond.
Organellid ja membraanid: üldised omadused
Raku osade ja nende funktsioonide vahelist suhet on eukarüootide organellides elegantsi ja selgusega illustreeritud. Omakorda on kõigil organellidel plasmamembraan. Iga plasmamembraan rakkudes - kaasa arvatud nii välimine, nimetatud rakumembraan kui ka organelle ümbritsevad membraanid - koosneb a fosfolipiidkahekihiline.
See kahekihiline koosneb kahest üksikust "lehest", mis on peegelpildis üksteise vastas. Sees on funktsioon hüdrofoobne, või vett tõrjuvad, iga kihi osad, mis koosnevad rasvhapete kujul olevatest lipiididest. Välised osad seevastu on hüdrofiilnevõi vett otsivad ja koosnevad fosfolipiidimolekulide fosfaadiosadest.
Seega on üks hüdrofiilsete fosfaatpeade "sein" suunatud organelli sisemusse (või rakumembraani puhul per se tsütoplasma), samas kui teine on suunatud välimise või tsütoplasmaatilise külje (või rakumembraani puhul väljapoole) keskkond).
Membraani struktuur on selline, et sellised väikesed molekulid nagu glükoos ja vesi võivad selle vahel vabalt triivida fosfolipiidmolekule, samas kui suuremaid ei saa ja tuleb aktiivselt sisse või välja pumbata (või keelata läbipääs, periood). Jällegi, struktuur sobib funktsiooniga.
Tuum
Kuigi seda ei nimetata tavaliselt organelliks selle ülima tähtsuse tõttu, on tuum tegelikult ühe kehastus. Selle plasmamembraani nimetatakse tuumaümbris. Tuum sisaldab DNA-d, mis on pakendatud kromatiin, mis on kromosoomideks jaotatud valgurikas aine.
Kui kromosoomid ja tuum koos nendega jagunevad, nimetatakse seda protsessi mitoos. Selleks, et see juhtuks, mitootiline spindel tuleb luua tuumas, mis on sisuliselt raku aju ja kulutab märkimisväärse osa enamiku rakkude üldmahust.
Mitokondrid
Need umbes ovaalse kujuga organellid on eukarüootide elektrijaamad, kuna need on aeroobse ("hapnikuga") hingamise koht, suurem osa energiast, mis eukarüootid saavad kütusest, mida nad söövad (loomade puhul) või sünteesivad päikesevalguse abil ( taimed).
Usutakse, et mitokondrid on tekkinud üle 2 miljardi aasta tagasi, kui aeroobsed bakterid sulgusid olemasolevate mitte-aeroobsete rakkude sisse ja hakkasid nendega metaboolselt koostööd tegema. Nende membraani paljud voldid, kus tegelikult toimub aeroobne hingamine, on veel üks näide rakkude struktuuri ja funktsiooni liitumisest.
Endoplasmaatiline võrkkeha
See membraaniline struktuur sarnaneb pigem "kiirteega" selle poolest, et see ulatub tuumast (ja on tegelikult selle membraaniga ühendatud) läbi raku kuni tsütoplasma kaugele. See kannab ja modifitseerib ribosoomide valmistatud proteiinitooteid.
Mingit endoplasmaatilist retikulumit nimetatakse kare endoplasmaatiline retikulum kuna see on täis ribosoome, nagu on näha mikroskoobi all; vorme, millel puuduvad ribosoomid, nimetatakse vastavalt sile endoplasmaatiline retikulum.
Muud organellid
The Golgi aparaat on sarnane endoplasmaatilise retikulumiga selle poolest, et see pakendab ja töötleb valke ja muid rakkude poolt genereeritud rakke aineid, kuid see on paigutatud ümmargustesse virnastatud ketastesse, umbes nagu mündirull või virn pisikesi pannkooke.
Lüsosoomid on raku jäätmekäitluskeskused ja vastavalt on nendel väikestel kerakujulistel kehadel ensüümid, mis lahustavad ja jaotavad igapäevases ainevahetuses tekkivaid raku lagunemissaadusi. Lüsosoomid on tegelikult teatud tüüpi vakuole, nimetus õõnsale membraaniga seotud üksusele rakkudes, mille eesmärk on olla mingisuguste kemikaalide konteiner.
The tsütoskelett on tehtud mikrotuubulid, valgud, mis on paigutatud pisikeste bambusvõrsetena ja on struktuursed tugitalad ja -talad. Need ulatuvad kogu tsütoplasmas tuumast rakumembraanini.
