Taimerakkude tähtsus

Rakk on väikseim eluüksus nii taimedes kui ka loomades. Bakter on ühe raku organismi näide, samas kui täiskasvanud inimene koosneb triljonitest rakkudest. Rakud on enam kui tähtsad - need on eluks olulised, nagu me seda teame. Ilma rakkudeta ei jääks ellu ükski elusolend. Ilma taimerakkudeta poleks taimi. Ja ilma taimedeta sureks kõik elusolendid.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Taimed, mis koosnevad mitmesugustest kudedesse organiseeritud rakutüüpidest, on Maa esmatootjad. Ilma taimerakkudeta ei saaks Maa peal midagi ellu jääda.

Üldiselt on taimerakud ristküliku- või kuubikujulised ja suuremad kui loomarakud. Kuid nad on loomarakkudega sarnased, kuna nad on eukarüootsed rakud, mis tähendab, et raku DNA on suletud tuuma sisse.

Taimerakud sisaldavad palju rakustruktuure, mis täidavad raku toimimiseks ja ellujäämiseks hädavajalikke funktsioone. Taimerakk koosneb rakuseinast, rakumembraanist ja paljudest membraaniga seotud struktuuridest (organellidest), näiteks plastiididest ja vakuoolidest. Rakusein, raku äärmine jäik kate, on valmistatud tselluloosist ning pakub tuge ja hõlbustab rakkude omavahelist suhtlemist. See koosneb kolmest kihist: esmane rakusein, sekundaarne rakusein ja keskmine lamell. Rakumembraan (mõnikord nimetatakse seda plasmamembraaniks) on raku väliskeha, rakuseina sees. Selle peamine ülesanne on pakkuda jõudu ning kaitsta nakkuste ja stressi eest. See on poolläbilaskev, see tähendab, et sellest pääsevad läbi ainult teatud ained. Rakumembraani sees olevat geelitaolist maatriksit nimetatakse tsütosooliks või tsütoplasmaks, mille sees arenevad kõik teised rakuorganellid.

Igal taime raku organellil on oluline roll. Plastid ladustavad taimseid saadusi. Vakuoolid on veega täidetud, membraaniga seotud organellid, mida kasutatakse ka kasulike materjalide hoidmiseks. Mitokondrid teostavad rakulist hingamist ja annavad rakkudele energiat. Kloroplast on piklik või kettakujuline plastiid, mis koosneb rohelisest pigmendist klorofüllist. See püüab valguse energia kinni ja muundab selle keemiliseks energiaks protsessi kaudu, mida nimetatakse fotosünteesiks. Golgi keha on taimeraku osa, kus valgud sorteeritakse ja pakitakse. Valgud on kokku pandud struktuuride sees, mida nimetatakse ribosoomideks. Endoplasmaatiline retikulum on membraaniga kaetud organellid, mis transpordivad materjale.

Tuum on eukarüootse raku eristav omadus. See on raku juhtimiskeskus, mis on seotud tuumaümbrisega tuntud kahekordse membraaniga, ja on poorne membraan, mis võimaldab ainetel sellest läbi minna. Tuum mängib valgu moodustamisel olulist rolli.

Taimerakke on erinevat tüüpi, sealhulgas floemi-, parenhüümi-, sklerenüüm-, kollenhüümi- ja ksülemirakud.

Floemirakud transpordivad lehtede poolt toodetavat suhkrut kogu taimes. Need rakud elavad küpsemas eas.

Taimede peamised rakud on parenhüümarakud, mis moodustavad taimelehed ning hõlbustavad ainevahetust ja toidu tootmist. Need rakud kipuvad olema paindlikumad kui teised, kuna nad on õhemad. Parenhüümirakke leidub taime lehtedes, juurtes ja vartes.

Sklerenüümirakud annavad taimele palju tuge. Kaks sklerenüümiraku tüüpi on kiud ja sklereid. Kiudrakud on pikad, õhukesed rakud, mis tavaliselt moodustavad kiud või kimbud. Sclereid-rakud võivad esineda üksikult või rühmadena ja neil võib olla erinevaid vorme. Need esinevad tavaliselt taime juurtes ja ei ela küpsemas eas, sest neil on paks sekundaarne sein, mis sisaldab puidu peamist keemilist komponenti ligniini. Ligniin on ülimalt kõva ja veekindel, mistõttu rakkudel on võimatu piisavalt kaua materjale vahetada, et toimuks aktiivne ainevahetus.

Taim saab tuge ka kollenhüümirakkudelt, kuid need pole nii jäigad kui sklerenhüümarakud. Kollenhüümirakud toetavad tavaliselt noore taime osi, mis veel kasvavad, nagu vars ja lehed. Need rakud venivad koos areneva taimega.

Ksülemirakud on vett juhtivad rakud, mis toovad taime lehtedele vett. Need kõvad rakud, mis esinevad taime vartes, juurtes ja lehtedes, ei ela varem küpsena, kuid nende rakusein jääb vee vabaks liikumiseks kogu taime ulatuses.

Erinevad taimerakkude tüübid moodustavad erinevat tüüpi koed, millel on taime teatud osades erinevad funktsioonid. Floemirakud ja ksüleemrakud moodustavad vaskulaarse koe, parenhüümirakud epidermise koe ja parenhüümarakud, kollenhüümarakud ja sklerenhüümarakud - jahvatatud koe.

Vaskulaarne kude moodustab elundid, mis transpordivad taime kaudu toitu, mineraale ja vett. Epidermise kude moodustab taime väliskihid, luues vahakihi, mis takistab taimel liiga palju vett kaotamast. Jahvatatud kude moodustab suurema osa taime struktuurist ja täidab palju erinevaid funktsioone, sealhulgas ladustamine, tugi ja fotosüntees.

Taimed ja loomad on mõlemad äärmiselt keerukad paljurakulised organismid, millel on mõned ühised osad, nagu tuum, tsütoplasma, rakumembraan, mitokondrid ja ribosoomid. Nende rakud täidavad samu põhifunktsioone: toitaineid keskkonnast, neid toitaineid organismi jaoks energia tootmiseks ja uute rakkude valmistamist. Sõltuvalt organismist võivad rakud transportida ka hapnikku läbi keha, eemaldada jäätmeid, saata elektrilised signaalid ajju, kaitsevad haiguste eest ja - taimede puhul - energia saamiseks päikesevalgus.

Taimerakkude ja loomarakkude vahel on siiski mõningaid erinevusi. Erinevalt taimerakkudest ei sisalda loomarakud rakuseina, kloroplasti ega silmatorkavat vakuuli. Kui vaatate mõlemat tüüpi rakke mikroskoobi all, näete taimeraku keskel suuri silmapaistvaid vakuoole, samas kui loomarakul on ainult väike silmapaistmatu vakuol.

Loomarakud on tavaliselt taimerakkudest väiksemad ja nende ümber on painduv membraan. Nii lasevad molekulid, toitained ja gaasid rakku. Taimerakkude ja loomarakkude erinevused võimaldavad neil täita erinevaid funktsioone. Näiteks on loomadel spetsiaalsed rakud, mis võimaldavad kiiret liikumist, kuna loomad on liikuvad, samas kui taimed ei ole liikuvad ja nende rakuseinad on täiendava tugevuse jaoks jäigad.

Loomarakud on erineva suurusega ja neil on enamasti ebaregulaarne kuju, kuid taimerakud on suuruselt sarnasemad ja tavaliselt ristkülikukujulised või kuubikujulised.

Bakteri- ja pärmirakud on taime- ja loomarakkudest üsna erinevad. Alustuseks on nad üherakulised organismid. Nii bakterirakkudel kui ka pärmirakkudel on tsütoplasma ja rakumüüriga ümbritsetud membraan. Pärmrakkudel on ka tuum, kuid bakterirakkudel pole oma geneetilise materjali jaoks eraldi tuuma.

Taimed pakuvad loomadele elupaika, peavarju ja kaitset, aitavad pinnast valmistada ja säilitada ning neid kasutatakse paljude kasulike toodete valmistamiseks, näiteks:

• kiud
  
• ravimid

Mõnes maailma osas on taimedest saadud puit esmane kütus, mida kasutatakse inimeste söögikordade valmistamiseks ja nende kodu soojendamiseks.

Taimed toodavad hapnikku keemilise protsessi jääkainena, mida nimetatakse fotosünteesiks, mis, nagu Nebraska-Lincolni ülikool märgib, tähendab sõna otseses mõttes "valgusega kokku panna. "Fotosünteesi ajal võtavad taimed päikesevalgusest energiat, et muuta süsinikdioksiid ja vesi kasvuks vajalikeks molekulideks, näiteks ensüümideks, klorofülliks ja suhkruteks.

Taimedes sisalduv klorofüll neelab päikesest energiat. See võimaldab tänu süsinikdioksiidi ja vee keemilisele reaktsioonile toota süsiniku-, vesiniku- ja hapnikuaatomitest koosnevat glükoosi.

Fotosünteesi käigus valmistatud glükoos võib muunduda kemikaalideks, mida taimerakud peavad kasvama. Selle võib muundada ka salvestusmolekulitärkliseks, mille saab taime vajadusel hiljem uuesti glükoosiks muuta. Seda võib lagundada ka protsessis, mida nimetatakse hingamiseks, mis vabastab glükoosimolekulides salvestunud energia.

Fotosünteesi toimumiseks on vaja palju taimerakkude sees olevaid struktuure. Klorofüll ja ensüümid sisalduvad kloroplastides. Tuumas on DNA, mis on vajalik fotosünteesis kasutatud valkude geneetilise koodi kandmiseks. Taime rakumembraan hõlbustab vee ja gaasi liikumist rakust sisse ja välja ning kontrollib ka teiste molekulide läbipääsu.

Lahustunud ained liiguvad raku membraani kaudu rakku sisse ja välja, läbi erinevate protsesside. Ühte neist protsessidest nimetatakse difusiooniks. See hõlmab hapniku ja süsinikdioksiidi osakeste vaba liikumist. Suure kontsentratsiooniga süsinikdioksiid liigub lehte, samas kui kõrge hapniku kontsentratsioon liigub lehest välja õhku.

Vesi liigub rakumembraanides protsessi kaudu, mida nimetatakse osmoosiks. See annab taimedele vett juurte kaudu. Osmoosi korral on vaja kahte erineva kontsentratsiooniga lahust ja neid eraldavat poolläbilaskvat membraani. Vesi liigub vähem kontsentreeritud lahusest kontsentreerituma lahuseni kuni kontsentratsiooni kontsentreerituma külje tasemeni membraan tõuseb ja membraani vähem kontsentreeritud külg langeb, kuni kontsentratsioon on sama mõlemal pool membraan. Sel hetkel on veemolekulide liikumine mõlemas suunas sama ja vee netovahetus on null.

Fotosünteesi kahte osa tuntakse kui valgusreaktsioone (valgust sõltuvad) ja tumedaid või süsinikureaktsioone (valgust sõltumatud). Valgusreaktsioonid vajavad päikesevalguse energiat, nii et need saavad toimuda ainult päeval. Kerge reaktsiooni käigus vesi jaguneb ja hapnik eraldub. Kerge reaktsioon annab ka keemilise energia (orgaaniliste energia molekulide ATP ja NADPH kujul), mis on vajalik pimedas reaktsioonis süsinikdioksiidi süsivesikuteks muundamiseks.

Tume reaktsioon ei vaja päikesevalgust ja see toimub kloroplasti osas, mida nimetatakse stroomaks. Kaasatud on mitu ensüümi, peamiselt rubisco, mida on kõigist taimsetest valkudest kõige rohkem ja mis tarbib kõige rohkem lämmastikku. Pimedas reaktsioonis kasutatakse energia molekulide tootmiseks kerge reaktsiooni käigus tekkinud ATP ja NADPH. Reaktsioonitsükkel on tuntud kui Calvini tsükkel või Calvin-Bensoni tsükkel. ATP ja NADPH koos süsinikdioksiidi ja veega moodustavad lõpptoote glükoosi.