Prokarüootsetes rakkudes nagu bakterid, organismi geneetiline materjal või DNA (desoksüribonukleiinhape)"hõljub" raku tsütoplasmas, eraldatuna välismaailmast ainult raku enda välise barjääriga. Selliste eukarüootide rakkudes nagu teie ise, on DNA suletud membraaniga seotud tuuma, pakkudes teist kaitsekihti ja funktsionaalsuse paremat fookust.
Selle näiteks on raku geneetilise materjali sulgemine kaitsvasse topeltplasmamembraani lahterdamine. Seda eukarüootsed rakud saavad rakuarhitektuuris sellele nii hõlpsalt tugineda, on peamine struktuuriline kohanemine, mis on võimaldanud eukarüootidel prokarüootide suurusest ja üldisest mitmekesisusest palju välja kasvada.
Prokarüootne vs. Eukarüootsed rakud
Kõigil lahtritel on neli põhielementi: a rakumembraan väljas, tsütoplasma täites suurema osa seest, ribosoomid valkude ja geneetilise materjali sünteesimiseks DNA kujul. Prokarüootidel on tavaliselt vähe rohkem kui see ja kõik, välja arvatud mõned, koosnevad ainult ühest neist lihtsatest rakkudest. See väike DNA, mis neil on, asub tsütoplasmas lahtises kobaras.
Eukarüootsetel rakkudel (st loomade, taimede, protistide ja seente rakkudel) on kõik ülaltoodud kanded ja seejärel mõned. Oluline on see, et need sisaldavad membraaniga seotud organelle, mis täidavad elutähtsaid ja korduvaid funktsioone, näiteks lõhustavad süsivesikute molekule täielikult.
Eukarüootsed rakud võivad üksteisest märkimisväärselt erineda nii organismide kui ka liikide sees. Kõigil eukarüootidel on näiteks mitokondrid, kuid väheste eranditega on ainult taimerakkudel kloroplastid.
Miks DNA tuumas?
Kui teil palutakse selgitada eukarüootsete rakkude lahterdamise eeliseid, on teil lihtne ülesanne, kui teil on põhiteadmised rakkude anatoomiast ja füsioloogiast üldiselt.
"Lahterdamisbioloogia" on evolutsiooniline edasiminek, mis on võimaldanud rakkudel muutuda spetsialiseeritud väikesteks masinateks (ja mõnel juhul ka terveks organismiks).
Eukarüootsetel rakkudel on membraaniga seotud organellid seedimise läbiviimiseks, toidust energia eraldamiseks ja äsjasünteesitud valkude liikumiseks kohast teise. Kõigi nende puudumisel saavad nende prokarüootsed kolleegid kasvada ainult teatud suuruseni ja enamikul juhtudel ei ole nad kasvanud kaugemale kui üks rakk.
Eukarüootse genoomi tohutu suurus, mis peegeldub selle tohutul hulgal DNA-d, nõuab selle rakku mahtumiseks väga tihedalt pakendamist. Seega võttes a tuum tugevdab seda eukarüootsete rakkude ehitamise aspekti märkimisväärselt.
Membraaniga seotud organellid
Mõned silmapaistvamad membraaniga seotud organellid eukarüootsetes rakkudes on:
Mitokondrid. Neid nimetatakse sageli rakkude "elektrijaamadeks", sest just siin tekivad aeroobse hingamise reaktsioonid. Need reaktsioonid põhjustavad valdava energia "loomise" eukarüootides.
Kloroplastid. Leidub taimerakkudes, kloroplastid kasutage päikesevalguse jõudu suhkrute tootmiseks süsinikdioksiidist keskkonnas.
Lüsosoomid. Need on kambrite "koristustöötajad" (vt allpool).
Endoplasmaatiline retikulum. See membraanne "kiirtee" viib vastvalminud valgud ribosoomidest üle Golgi kehad ja mujal.
Golgi kehad. Need "kotid" liigutavad valke raku ümber endoplasmaatiline retikulum ja nende lõppsihtkoht.
Lüsosoomid ja seedimine
Lüsosoomid kannavad seedeensüümid võimeline lagundama rakujäätmeid, aga ka terveid rakukomponente. Nii et kui need ensüümid on valmistatud ribosoomides, tuleb need viia lüsosoomides oma kodudesse, ilma et see midagi teekonda kahjustaks.
Neid ensüüme transporditakse rakus peaaegu samamoodi nagu HAZMATi (ohtlikke jäätmeid) transporditakse mööda USA kiirteid ja raudteid: spetsiaalsete siltide kandmine ja väga ettevaatlik. Lüsosoomide kõrge happesusega keskkonda sattudes on need happeline hüdrolaas ensüümid toimivad väga tõhusalt.
Kolm näidet rakusisese seedimise kohta lüsosoomide poolt:
- Süsivesikud, lipiidid, nukleiinhapped ja valgud
- "Surnud" organellid ja nende komponendid
- Bakterid ja muud rakust väljastpoolt võetud ained