Mikroskoopilised mahutid, mida nimetatakse rakke on Maa elusolendite põhiühikud. Kõigil neist on uhked kõik omadused, mida teadlased elule omistavad. Tegelikult koosnevad mõned elusolendid ainult ühest rakust. Teie enda keha on aga vahemikus 100 triljonit.
Peaaegu kõik üherakulised organismid on prokarüootidja kuuluvad elu klassifitseerimise skeemis kas bakterite või Archaea domeeni. Inimesed koos kõigi teiste loomade, taimede ja seentega on eukarüootid.
Need pisikesed struktuurid täidavad samu ülesandeid "mikro" skaalal, et hoida end puutumatuna, mida teie ja teised täissuuruses organismid teevad "makro" skaalal, et elus püsida. Ja ilmselgelt, kui piisavalt palju üksikuid rakke nende ülesannete täitmisel ebaõnnestub, ebaõnnestub ka emaorganism koos sellega.
Rakkudesisesed struktuurid täidavad individuaalseid funktsioone ja üldiselt, olenemata struktuurist, saab neid taandada kolmele olulisele töökohale: A füüsiline liides või piir spetsiifiliste molekulidega; süstemaatiline vahend kemikaalide paigutamiseks konstruktsiooni, selle sisse või välja
; ja spetsiifiline ainulaadne metaboolne või reproduktiivne funktsioon.Prokarüootsed rakud vs. Eukarüootsed rakud
Nagu mainitud, peetakse rakke tavaliselt elusolendite pisikesteks komponentideks, kuid paljud rakud on elus asjad.
Bakterid, mida pole näha, kuid kindlasti annab nende olemasolu maailmas tunda (nt mõned põhjustavad nakkushaigusi, teised aitavad selliseid toite nagu juust ja jogurt vananevad korralikult ja teised mängivad rolli inimese seedetrakti tervise säilitamisel), on näited üherakulistest organismidest ja prokarüootid.
Prokarüootsetes rakkudes on piiratud arv sisemisi komponente võrreldes nende eukarüootsete analoogidega. Nende hulka kuuluvad a rakumembraan, ribosoomid, desoksüribonukleiinhape (DNA) ja tsütoplasma, kõigi elusrakkude neli olulist tunnust; neid on hiljem üksikasjalikult kirjeldatud.
Bakteritel on rakuseinad ka väljaspool rakumembraani lisatoe saamiseks ja mõnel neist on ka nn lipuke, whiplike konstruktsioonid, mis on valmistatud valgust ja mis aitavad organismidel, millega nad on seotud, oma keskkonnas liikuda.
Eukarüootsetes rakkudes on hulk struktuure, mida prokarüootsetel rakkudel pole, ja seetõttu on neil rakkudel laiem funktsioonide valik. Võib-olla kõige olulisemad on tuum ja mitokondrid.
Rakustruktuurid ja nende funktsioonid
Enne kui uurida, kuidas üksikud rakustruktuurid neid funktsioone käsitsevad, on kasulik üle vaadata, mis need struktuurid on ja kus neid leidub. Järgneva loendi esimesed neli struktuuri on ühised kõigile looduse rakkudele; teised leiduvad eukarüootides ja kui struktuur leidub ainult teatud eukarüootsetes rakkudes, märgitakse see teave üles.
Rakumembraan: Seda nimetatakse ka plasmamembraan, kuid see võib tekitada segadust, sest eukarüootsete rakkude ümber on tegelikult plasmamembraanid organellid, millest paljusid kirjeldatakse allpool. See koosneb kahest fosfolipiidkihist või kahest identselt konstrueeritud kihist, mis on üksteise vastas "peegelpildis". See on sama palju dünaamiline masin kui ka lihtne tõke.
Tsütoplasma: See geelitaoline maatriks on aine, milles tuum, organellid ja muud rakustruktuurid istuvad nagu puuviljatükid klassikalises želatiinist magustoidus. Ained liiguvad läbi tsütoplasma difusiooni teel või nende ainete suurema kontsentratsiooniga aladelt madalama kontsentratsiooniga aladelt.
Ribosoomid: Need struktuurid, millel ei ole oma membraane ja mida seetõttu ei peeta tõelisteks organellideks, on rakkude valgusünteesi kohad ja nad ise koosnevad valgu allüksustest. Neil on olemas "dokkimisjaamad" messenger ribonukleiinhape (mRNA), mis kannab tuumast DNA juhiseid, ja aminohappeid, mis on valkude "ehituskivid".
DNA: Lahtri oma geneetiline materjal istub prokarüootsete rakkude tsütoplasmas, kuid eukarüootsete rakkude tuumades (mitmuses "tuum"). Koosneb monomeeridest - see tähendab korduvatest allüksustest - nn nukleotiidid, mida on neli põhiliiki, on DNA pakendatud koos histoonideks nimetatud valkude abil pika, nööriliseks aineks, mida nimetatakse kromatiin, mis on ise jagatud kromosoomid eukarüootides.
Eukarüootsete rakkude organellid
Organellid pakuvad suurepäraseid näiteid rakustruktuuridest, millel on selged, vajalikud ja ainulaadsed eesmärgid transpordimehhanismide säilitamine, mis omakorda sõltub nende struktuuride füüsilisest suhtest ülejäänud osaga kamber.
Mitokondrid on võib-olla kõige silmapaistvamad molekulid nii nende eristuva välimuse mikroskoobi all kui ka nende poolest funktsioon, milleks on tsütoplasmas glükoosi lagundavate keemiliste reaktsioonide saaduste kasutamine suurepärase ekstraheerimiseks palju adenosiinitrifosfaat (ATP) seni, kuni hapnik on olemas. Seda tuntakse kui rakuhingamine ja toimub peamiselt mitokondriaalmembraanil.
Muude peamiste organellide hulka kuuluvad endoplasmaatiline retikulum, omamoodi rakuline "kiirtee", mis pakendab ja liigutab molekule ribosoomide, tuuma, tsütoplasma ja raku väliskülje vahel. Golgi kehadvõi "kettad", mis murduvad endoplasmaatilisest retikulumist nagu väikesed taksoonid. Lüsosoomid, mis on õõnsad kerakujulised kehad, mis lagundavad raku metaboolsete reaktsioonide käigus tekkinud jääkaineid.
Plasma membraanid on rakkude väravavahid
Rakumembraani kolm tööd on raku enda terviklikkuse säilitamine, toimides poolläbilaskva membraanina, millest väikesed molekulid võivad läbida, ja hõlbustades aktiivne transport ainete membraanile kinnitatud "pumpade" kaudu.
Molekulid, mis moodustavad membraani mõlemad kihid, on fosfolipiidid, mille hüdrofoobsed "sabad" on valmistatud rasvast, mis on suunatud sissepoole (ja seega üksteise suunas), ja hüdrofiilsete fosforit sisaldavate "peadega", mis on suunatud väljapoole (ja seda organelli enda seest ja väljast või rakumembraani korral raku seest ja väljast ise).
Need on lineaarsed ja risti membraani kui terviku üldise lehetaolise struktuuriga.
Lähem ülevaade fosfolipiididest
The fosfolipiidid on piisavalt lähestikku, et hoida ära toksiinid või suured molekulid, mis läbipääsu korral siseruumi kahjustaksid. Kuid need asuvad üksteisest piisavalt kaugel, et võimaldada ainevahetusprotsesside jaoks vajalikke väikesi molekule, nagu vesi, glükoos (kogu suhkur) rakud energiaks) ja nukleiinhapped (mida kasutatakse nukleotiidide ja seega DNA ja ATP, mis on energia valuuta) rakud).
Membraanil on fosfolipiidide hulka sisseehitatud "pumbad", mis kasutavad ATP-d molekulide sissetoomiseks või välja viimiseks, mis ei tavaliselt läbivad, kas nende suuruse tõttu või seetõttu, et nende kontsentratsioon on suurem küljel, kus molekule pumbatakse poole. See protsess kutsus aktiivne transport.
Tuum on raku aju
Iga raku tuum sisaldab kromosoomide kujul organismi kogu DNA täielikku koopiat; inimesel on 46 kromosoomi, millest 23 on päritud mõlemalt vanemalt. Tuuma ümbritseb plasmamembraan, mida nimetatakse tuumaümbris.
Nn protsessi käigus mitoos, tuumaümbris lahustub ja pärast kõigi kromosoomide kopeerimist või paljunemist jaguneb tuum kaheks.
Sellele järgneb varsti kogu raku jagunemine, see protsess on tuntud kui tsütokinees. Selle tulemusena luuakse kaks tütarrakku, mis on identsed nii üksteise kui ka emarakuga.
