Looma rakustruktuur

Rakud on Maa elu põhilised, taandamatud elemendid. Mõned elusolendid, näiteks bakterid, koosnevad ainult ühest rakust; selliste loomade nagu teie ise seas on triljoneid. Rakud on ise mikroskoopilised, kuid enamik neist sisaldab hämmastavat massiivi veelgi väiksematest komponentidest mis kõik aitavad kaasa raku - ja laiemalt ka vanemorganismi - hoidmise põhiülesandele elus. Loomarakud on üldiselt keerukamate eluvormide osa kui bakteri- või taimerakud; vastavalt on loomarakud keerukamad ja keerukamad kui nende mikroobide ja botaanika maailmas.

Võib-olla on kõige lihtsam mõelda loomarakust kui täitmiskeskusest või suurest hõivatud laost. Oluline kaalutlus, mida tuleb sageli silmas pidada ja mis kirjeldab sageli maailma üldiselt, kuid mida saab suurepäraselt rakendada eelkõige bioloogias, on "vormis sobiv funktsioon". See tähendab, et põhjus, miks loomaraku osad ja ka rakk tervikuna on üles ehitatud, on väga tihedalt seotud nende osadega - nn organellidega - teostamine.

Elusolendeid saab jagada prokarüootne organismid, mis on üherakulised ja sisaldavad:

• taimed
  
• loomad
  
• seened

Eukarüootide rakkudes on geneetilise materjali ümber membraan, mis loob tuuma; prokarüootidel sellist membraani pole. Samuti ei sisalda prokarüootide tsütoplasma organelle, mida eukarüootsed rakud uhkeldavad ohtralt.

The rakumembraan, mida nimetatakse ka plasmamembraaniks, moodustab loomarakkude välimise piiri. (Taimerakkudel on rakuseinad otse väljaspool rakumembraani, et tagada kaitse ja tugevus.) Membraan on midagi enamat kui lihtne füüsiline barjäär või organellide ja DNA ladu; selle asemel on see dünaamiline, väga selektiivsete kanalitega, mis reguleerivad hoolikalt molekulide sisenemist ja väljumist rakku.

Rakumembraan koosneb a kahekihiline fosfolipiid, või lipiidide kahekihiline. See kahekihiline koosneb põhimõtteliselt kahest erinevast fosfolipiidimolekulide "lehest" koos lipiidiga molekulide osad erinevates kihtides puudutavad ja fosfaadi osad on suunatud vastassuunas juhiseid. Selle mõistmiseks mõelge eraldi lipiidide ja fosfaatide elektrokeemilistele omadustele. Fosfaadid on polaarmolekulid, mis tähendab, et nende elektrokeemilised laengud jaotuvad molekulis ebaühtlaselt. Vesi (H₂O) on samuti polaarne ja polaarsed ained kipuvad segunema, mistõttu fosfaadid on hüdrofiilseteks (st veetõmbunud) märgistatud ainete hulka.

Fosfolipiidide lipiidide osa sisaldab kahte rasvhapet, mis on süsivesinike pikad ahelad koos spetsiifiliste sidemetüüpidega, mis jätavad kogu molekuli laenggradiendita. Tegelikult on lipiidid definitsiooni järgi mittepolaarsed. Kuna nad reageerivad vastupidiselt sellele, mida polaarmolekulid vee juuresolekul teevad, nimetatakse neid hüdrofoobseks. Seetõttu võiksite mõelda, et terve fosfolipiidmolekul on "kalmaarilaadne", kusjuures fosfaatosa on pea ja keha ning lipiid kombitsapaar. Kujutage veel ette kahte suurt kalmaaride "lehte", mis on kogunenud kombitsate segunemisega ja pead vastassuunas suunatud.

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 sisemembraan, mis koosneb samadest materjalidest nagu plasmamembraan ise.

The tuum on tegelikult loomaraku juhtimis- ja juhtimiskeskus. See sisaldab DNA-d, mis on enamikul loomadel paigutatud eraldi kromosoomidesse (teil on neid 23 paari), mis on jagatud väikesteks osadeks, mida nimetatakse geenideks. Geenid on lihtsalt DNA pikkused, mis sisaldavad konkreetse valguprodukti koodi, mille DNA toimetab RNA molekuli (ribonukleiinhape) kaudu raku valgu koostamise masinasse.

Tuum sisaldab erinevaid osi. Mikroskoopilisel uurimisel nimetatakse tumedat kohta tuum ilmub tuuma keskele; tuum on seotud ribosoomide tootmisega. Tuuma ümbritseb tuumamembraan, topelt hiljem analoogselt rakumembraaniga. Sellel vooderdil, mida nimetatakse ka tuumaümbrikuks, on sisemise kihi külge kinnitatud niitvalgud, mis ulatuvad sissepoole ja aitavad hoida DNA korrastatud ja paigas.

Rakkude paljunemise ja jagunemise ajal nimetatakse tuuma enda lõhustamist kaheks tütartuumaks tsütokineesiks. Tuuma ülejäänud rakust eraldamine on kasulik selleks, et hoida DNA isoleerituna muudest rakutegevustest, minimeerides selle kahjustumise tõenäosust. See võimaldab ka vahetut rakukeskkonda peenelt kontrollida, mis võib olla erinev raku tsütoplasmast.

Need organellid, mida leidub ka mitte-loomsetes rakkudes, vastutavad valgusünteesi eest, mis toimub tsütoplasmas. Valgusüntees pannakse liikuma siis, kui tuuma DNA läbib protsessi, mida nimetatakse transkriptsiooniks, milleks on RNA valmistamine keemilise koodiga, mis vastab täpselt DNA ribale, millest see on valmistatud (messenger RNA või mRNA). DNA ja RNA koosnevad mõlemad nukleotiidide monomeeridest (üksikud korduvad üksused), mis sisaldavad suhkrut, fosfaatrühma ja osa, mida nimetatakse lämmastikaluseks. DNA sisaldab nelja erinevat sellist alust (adeniin, guaniin, tsütosiin ja tümiin) ning nende järjestus pikas DNA ribas on toote kood, mis lõpuks sünteesitakse ribosoomidel.

Kui vastvalminud mRNA liigub tsütoplasmas tuumast ribosoomidesse, võib alata valgusüntees. Ribosoomid ise on valmistatud mingist RNA-st, mida nimetatakse ribosomaalseks RNA-ks (rRNA). Ribosoomid koosnevad kahest valgu alaühikust, millest üks on umbes 50 protsenti massiivsem kui teine. mRNA seondub ribosoomi kindla saidiga ja molekuli pikkused kolm alust korraga "loetakse" ja seda kasutatakse ühe umbes 20 erineva aminohappe valmistamiseks, mis on põhilised ehitusplokid valgud. Need aminohapped transporditakse ribosoomidesse kolmandat tüüpi RNA-ga, mida nimetatakse ülekande RNA-ks (tRNA).

Mitokondrid on põnevad organellid, millel on eriti oluline roll loomade ja eukarüootide ainevahetuses tervikuna. Neid, nagu ka tuuma, ümbritseb topeltmembraan. Neil on üks põhifunktsioon: varustada võimalikult palju energiat, kasutades süsivesikute kütuseallikaid piisava hapniku kättesaadavuse tingimustes.

Loomarakkude ainevahetuse esimene etapp on rakku siseneva glükoosi lagundamine aineks, mida nimetatakse püruvaadiks. Seda nimetatakse glükolüüs ja see toimub hapniku olemasolu korral või mitte. Kui hapnikku pole piisavalt, kääritatakse püruvaat laktaadiks, mis annab rakuenergiale lühiajalise plahvatuse. Vastasel juhul satub püruvaat mitokondritesse ja läbib aeroobse hingamise.

Aeroobne hingamine hõlmab kahte protsessi oma sammudega. Esimene toimub mitokondriaalmaatriksis (sarnaselt raku enda tsütoplasmaga) ja seda nimetatakse Krebsi tsükliks, trikarboksüülhappe (TCA) või sidrunhappe tsükliks. See tsükkel genereerib suure energiaga elektronkandjaid järgmiseks protsessiks, elektronide transpordiahelaks. Elektrooni ülekandeahela reaktsioonid toimuvad mitokondriaalmembraanil, mitte maatriksis, kus Krebsi tsükkel töötab. See ülesannete füüsiline eraldamine, kuigi välimuselt pole alati kõige tõhusam, aitab tagada ensüümide minimaalseid vigu hingamisteedes, lihtsalt kuna kaubamaja eri sektsioonide olemasolu vähendab vale ostu lõpetamise võimalust, isegi kui peate poodi ekslema üsna palju võimalusi seda.

Kuna aeroobne ainevahetus varustab ATP (adenosiinitrifosfaat) ühe inimese kohta palju rohkem energiat glükoosi molekul kui kääritamine, on see alati "eelistatud" tee ja on selle triumf evolutsioon.

Usutakse, et mitokondrid olid korraga, miljoneid ja miljoneid aastaid tagasi, olnud iseseisvad prokarüootsed organismid, enne kui nad ühendati nn eukarüootsetesse rakkudesse. Seda nimetatakse endosümbiontiteooriaks, mis aitab kaugelt selgitada mitokondrite paljusid omadusi, mis muidu võivad molekulaarbioloogidele kättesaamatud olla. Tundub, et tegelikult on eukarüootid kaaperdanud terve energiatootja, mitte üks, kellest peaks arenema väiksemad komponendid, on ehk peamine tegur loomade ja teiste eukarüootide suutlikkuses areneda nii kaua kui neil on.

Golgi aparaat: Seda nimetatakse ka Golgi kehadeks Golgi aparaat on mujal rakus valmistatud valkude ja lipiidide töötlemise, pakendamise ja sorteerimise keskus. Nendel on tavaliselt "virn pannkooke". Need on vesiikulid või väikesed membraaniga seotud kotikesed, mis murduvad Golgi kehade ketaste välisservadest, kui nende sisu on valmis raku teistesse osadesse toimetama. Kasulik on ette kujutada Golgi kehasid postkontoritena või posti sorteerimis- ja kättetoimetamiskeskustena, iga vesiikuliga - peahoonest lahti murdmine ja oma kinnise kapsli moodustamine, mis sarnaneb tarneautoga või - raudteevagun.

Golgi kehad toodavad lüsosoome, mis sisaldavad võimsaid ensüüme, mis võivad lagundada vanu ja kulunud rakukomponente või hulkuvaid molekule, mis ei tohiks rakus olla.

Endoplasmaatiline retikulaat: The endoplasmaatiline retikulum (ER) on ristuvate torude ja lamestatud vesiikulite kogu. See võrk algab tuumast ja ulatub kogu tsütoplasma kaudu rakumembraanini. Neid kasutatakse ainete transportimiseks raku ühest osast teise, nagu olete juba nende positsioonilt ja struktuurilt kogunud; täpsemalt, nad toimivad kanalina, kus see transport toimuda saab.

ER-d on kahte tüüpi, mida eristatakse selle järgi, kas neil on ribosoomid küljes või mitte. Kare ER koosneb virnastatud vesiikulitest, mille külge on kinnitatud palju ribosoome. Karedas ER-s on oligosahhariidrühmad (suhteliselt lühikesed suhkrud) kinnitatud väikestele valkudele, kui nad läbivad teid teiste organellide või sekretoorsete vesiikulite kaudu. Siledal ER-l seevastu pole ribosoome. Sujuvast ER-st tekivad valke ja lipiide kandvad vesiikulid, samuti on see võimeline endasse neelama ja inaktiveeruma kahjulikke kemikaale, täites seeläbi omamoodi hävitaja-majahoidja-turvaülesannet ja olles ka transport kanal.