Taimeraku ehitus ja talitus

Taimerakule iseloomulikud rakuosad

Taimed on sarnaselt loomadele päristuumsed organismid. See tähendab, et taimerakus on membraaniga ümbritsetud tuum. Sarnaselt loomarakule on ka taimerakus rakumembraan, tsütoplasma, tsütoplasmavõrgustik, golgi kompleks, ribosoomid ja mitokondrid. Taimed erinevad teistest organismidest siiski päris mitme tunnuse poolest ja seetõttu on nende rakkudes osi, mida teiste päristuumsete organismide rakkudes ei ole. Taimerakkudele on iseloomulikud vakuoolid, kus hoitakse vett ja toitaineid; rakukest, mis toestab ja kaitseb rakku; ja plastiidid, mis on vajalikud erinevate ainete tootmiseks.

Taimeraku ehitus

Rakukest

Kas teadsite, et esimesed rakud, mida mikroskoobi all nähti, olid taimerakud? Esimest korda kirjeldas rakke 1665. aastal Robert Hooke, kes nägi mikroskoobis surnud taimerakkudest moodustunud kambrikesi. See avastus sai võimalikuks tänu sellele, et taimerakku ümbritseb rakukest, mis jääb mikroskoobis nähtavaks ka pärast raku surma. Rakukest on tugev tselluloosist ümbris, mis kaitseb rakku välismõjude eest. Rakukest annab taimerakule kuju ja võimaldab taimel kasvada püstiselt.

Sibularakud mikroskoobis. Rakukest annab rakkudele kindla kuju ning kaitseb rakku välismõjude eest. 

Rakukestas on poorid ehk avad, mille kaudu toimub ainevahetus. Naaberrakkudega on rakk ühendatud rakukesta läbivate torukeste ehk plasmodesmide abil. Noore taimeraku kest on õhuke ja elastne ning seetõttu saab taimerakk kasvada. Vananedes muutub rakukest järjest paksemaks, kuni lõpuks ei pääse ained enam kestast läbi ja rakk sureb. Sellised tugevad rakukestad annavad puittaimedele tugevuse. Seeläbi võivad maailma kõrgeimad puud hiidsekvoiad kasvada rohkem kui 80 meetri kõrguseks. Kõige paksemad on rakukestad pähklites ja näiteks kirsikivides olevatel rakkudel.

Rakkudevahelised ühendused:

Taimerakud on omavahel ühendatud rakukesta läbivate torukeste ehk plasmodesmide abil. Plasmodesmide kaudu toimub rakkudevaheline suhtlus ja ainete transport. 

Vakuoolid

Vakuoolid on membraaniga ümbritsetud rakuosad, milles hoitakse vett, toit- ja jääkaineid. Paljude taimede vakuoolides on ained, mis meelitavad loomi ligi või tõrjuvad neid eemale. Nende taimede viljades, mida inimene enda tarbeks kasvatab, on vakuoolides tavaliselt palju vett ja suhkruid. See muudabki viljad magusaks ja mahlaseks. Kõrge suhkrusisaldus aitab taimerakku kaitsta ka külmumise eest. Seetõttu suureneb paljude taimede suhkrusisaldus jahedate ilmade saabudes. Taimedel võib vakuoolides olla ka mürgiseid või kibedaid aineid, mis kaitsevad neid ärasöömise eest. Noores rakus on mitu väiksemat vakuooli, täiskasvanud rakus on üks suur vakuool, mis võib täita enamiku raku sisemusest. 

Lisaks ainete hoiustamisele on vakuoolid taimerakus vajalikud raku sisese rõhu hoidmiseks. Raku sees ja vakuoolides on ainete kontsentratsioon kõrgem kui väliskeskkonnas. See paneb vee liikuma rakku ja vakuooli. Sellist vee liikumist madalama kontsentratsiooniga osast suurema kontsentratsiooniga osasse nimetatakse osmoosiks. Vesi täidab raku ja vakuooli ja võimaldab püstiselt kasvada ka taimedel, mille varred ei ole puitunud. Veepuuduse korral kasutab taim vakuoolides oleva vee ära, siserõhk väheneb ja taim närtsib. Kastmine taastab raku veevarud ja taim saab end uuesti sirgu ajada.

Kui vee kontsentratsioon väljaspool rakku ja vakuooli on suurem kui rakus, liigub vesi rakku ja vakuooli. Seeläbi taastub raku siserõhk ning närtsinud taim ajab end uuesti sirgu. 

 

Kokkuvõte

Taimeraku ehitus: kest, membraan, tsütoplasma, mitokondrid, plastiidid ja tuum. Taimerakud sarnanevad loomarakkudele oma ehituselt, kuid on palju suuremad.

 

Loomaraku ehitus ja talitus

Sissejuhatus

Kas olete kunagi mõelnud, mis eristab loomi ja taimi?

Inimene kuulub loomariiki, mis tähendab, et meie organismi ülesehitus on sarnane teiste loomade omadega.

Meie keha koosneb elunditest ehk organitest, millest igaüks täidab oma kindlat ülesannet. Need omakorda koosnevad erinevatest rakkudest. Ei ole olemas üht „tüüpilist” rakku. Seda seetõttu, et igal rakul on oma kindlad ülesanded ja tema ehitus peab võimaldama tal seda ülesannet täita. Kuna aga üks rakk ei toimi hulkrakses organismis üksinda, siis töötavad sama ülesannet täitvad rakud koos ning seda nimetatakse koeks. Inimese kehas on eristatud üle 200 erineva koetüübi. Neid ühendab see, et neil on samad rakuosad, aga nad erinevad üksteisest välimuse, paiknemise ja tööülesannete ehk talitluse poolest. Vaatame lähemalt inimese neid kudesid: lihas-, epiteel- ehk katte-, närvi-, sidekude.

 

Inimese peamised koetüübid

Inimese keha koosneb umbes 200 erinevasse koetüüpi kuuluvast rakust. Õpite järgnevalt neist nelja peamist, millel omakorda on alatüübid.

Lihaskoe rakud on pikliku kujuga ja sisaldavad valke, mis võimaldavad muuta rakkude mõõtmeid ehk kokku tõmbuda ja lõtvuda. Närviimpulsi toimel lihasrakud lühenevad ja nii tõmbuvad kokku neist rakkudest koosnevad lihased ning selle tulemusel liigutavad luid, millele lihas kinnitub. Ka siseelundites toimuvad liikumised tänu lihaskoe tööle. Nii pumpab süda verd elunditesse ning soolestik toitu edasi. Eristatakse kolme tüüpi lihaskude.

1. Skeletilihased ehk vöötlihased kinnituvad luudele ja moodustavad suure osa meie kehast (keskmisel mehel u. 42% ja keskmisel naisel u. 36% kehakaalust). Skeleti-ehk vöötlihaskoe rakud paistavad mikroskoobis vöödilistena. Selline lihas kinnitub kõõlustega luudele ning võimaldab seega jäsemete liigutamist ning kaitseb ka elundeid (tuntuim kaitsja on nn six-pack ehk kõhu sirglihas). Ta liigutused alluvad tahtele ja lihasrakkude ümbermõõtu saab treeninguga suurendada. Lihasrakkude arv treeningu käigus ei suurene ning seetõttu taastub lihaste algne kuju mõne aja pärast treeningu lõppu. Seega – kui tahate olla „musklis”, siis peate pidevalt treenima.

2. Silelihaskude võimaldab siseelundite, näiteks soolestiku töötamist. Ka paiknevad need lihased põie ja veresoonte seintes. Tema liigutamine tahtele ei allu. Eks ta keeruline olekski, kui see tahtele alluks - peaks endale pidevalt pärast sööki meelde tuletama, et peab toitu maos mudima ja igal hetkel, et peab verd soontes edasi liigutama.

3. Südamelihaskude moodustab südame põhimassi ja tema kokkutõmbed tagavad vere liikumise veresoontes. Südamelihaskoe rakud on omavahel võrgustikuna seotud ja see tagab südame erinevate osade üheaegse kokkutõmbe ja seega vere ühtlustatud liikumise. Tema töö ei allu ei inimese tahtele ega välisärritajatele, ta töötab automaatselt ja väsimatult kogu inimese elu. Viimane on võimalik ainult tänu südamerakkude omadusele puhata kahe kokkutõmbe vahel sama kaua kui ta kokku tõmbunud on. 

Kolm lihaskoe tüüpi: skeletilihaskude, silelihaskude ja südamelihaskude
 

Epiteelkoe ehk kattekoe rakud paiknevad tihedalt üksteise kõrval, sest ainult nii saab ta katta ja kaitsta keha pinda (nahk), ka hingamisteid ja soolestikku ning kõiki muid kehaosasid, mis puutuvad väliskeskkonnaga kokku. Kattekoe rakud on kiire jagunemisvõimega ja seetõttu kasvavad pindmised haavad kiiresti kinni.

Närvikoe rakud ehk neuronid on pikkade jätketega rakud, mis võimaldavad erutuse ülekannet ühelt rakult teisele närviimpulsi kujul. Närvikoe rakud moodustavad pea- ja seljaaju, millest lähtuvad närvid reguleerivad organite tegevust, ja selle kaudu kogu organismi tööd, samuti võtavad nad väliskeskkonnast erutusi vastu- näiteks näeme me tänu silma närvirakkude erutumisele silma tuleva valguse tõttu. See, et näete praegu seda teksti lugeda ning saate sõnadest ja mõttest aru, on võimalik ainult tänu närvirakkude ja nende ühenduste koostööle.

Sidekude ühendab teised koed ühtseks tervikuks ja täidab ka kaitseülesannet. Sidekoe rakud paiknevad hajusalt, rakkude vahel on enamasti palju rakuvaheainet.

Sidekudet on inimese organismis mitut tüüpi.

1. Rasvkude paikneb naha all ja siseelundite ümber. Nendes rakkudes talletuvad varurasvad, ka kaitseb rasvkude elundeid põrutuste eest ja keha külma eest.

2. Luukude täidab tugiülesannet. Luurakud moodustavad keha toese ehk luustiku, mis aitab kehal liikuda ja kaitseb elundeid.

3. Kõhrkude täidab tugiülesannet. Teda leiab luude otstes, kus ta pehmendab luudevahelisi hõõrumisi, aga võimaldab ka rindkerel hingamise rütmis liikuda ning selgrool painduda. Inimestele on ta tuttavam valge „krõmpskondina” luude otstes.

4. Veri on eriline sidekude: see on vedel kude, sest selles on väga palju vedelat rakuvaheainet ja suhteliselt vähe rakke – puna- ja valgeliblesid ning vereliistakuid. Veri transpordib erinevaid aineid – toitaineid ja hapnikku rakkudesse ning jääkaineid rakkudest erituselunditesse, samuti tegeleb ta organismi kaitsmisega haigustekitajate eest.

Õiget vastust.

Kolm sidekoe tüüpi: veri, luukude ja kõhrkude
 

Kokkuvõte

Inimese kehas on eristatud üle 200 erineva koetüübi. Neid ühendab see, et neil on samad rakuosad, aga nad erinevad üksteisest välimuse, paiknemise ja tööülesannete ehk talitluse poolest. Koed jagunevad järgmiselt: lihas-, epiteel- ehk katte-, närvi-, sidekude.

 

Raku jagunemine: Meioos

Meioos (kreeka keeles 'vähenemine') on rakkude jagunemise vorm, mille tulemusena väheneb tütarrakkudes kromosoomide arv kaks korda. Tekib 4 haploidset tütarrakku, mis geneetiliselt materjalilt erinevad üksteisest. Meioosi teel moodustuvad sugurakud ja eosed. Meioosi on tarvis seksuaalse paljunemise toimumiseks.

Meioosi korral toimuvad jagunemised: meioos I ehk taandjagumine ja meioos II ehk võrdjagunemine.

Üldine

Seksuaalse paljunemise korral on tarvilik viljastumine – kahe eri organismist pärit raku ühinemine. Enamik loomi ja taimi on diploidsed ehk neis olevates somaatilistes rakkudes on igast kromosoomist 2 koopiat. Kuna rakkude ühinemisel kromosoomide arv kahekordistub, siis on vajalik meioos. Meioosi käigus toimub raku jagunemine haploidseteks ehk ühe kromosoomi koopiaga rakkudeks.

Vigane jagunemine meioosi käigus põhjustab aneuploidsust järglastes või viljastatud munarakkudes. Arvatakse, et 20% kõikidest munarakkudest on aneuploidsed, mis on peamiseks viljatuste, raseduse katkemiste ning sünnidefektide põhjuseks.

Ainulaadsete haploidsete rakkude saamiseks on meioosis kasutusel kaks mehhanismi: homoloogsete kromosoomide juhuslik orientatsioon metafaasiplaadil ning ristsiire. Neist kahest mehhanismist piisab, et kahe tekkinud raku geneetilise materjali kordumine on ülimalt ebatõenäoline.

Meioos I protsess

Meioosile eelneb rakutsüklis interfaas, mis koosneb G1-, S- ja G2- faasist. G1-faasis rakk kasvab. S-faasis toimub DNA replikatsioon, mille ajal kromosoomide arv kahekordistub. Neid identseid kromosoomikoopiaid, mida kutsutakse õdekromatiidideks, hoiavad tsentromeeris kinni kohesiinvalgud. Kromatiide hoitakse koos kuni anafaas II toimumiseni. G2-faasis viiakse läbi viimased ettevalmistused meioosi toimumiseks. Rakuorganellid suurenevad ning sünteesitakse makroergilisi ühendeid.

Meioos I jagatakse nelja peamisse faasi:

1. Profaas I on pikim faas meioosis ning võib kesta rohkem kui 90% kogu meioosi pikkusest. Algul kinnituvad homoloogilised kromosoomid oma otstega valkude abil tuumaümbrise külge. Tuumaümbrise lagunemisega toovad kromosoomidega seotud valgud kromosoomipaari tihedalt kokku. Kromosoomide teljed jäävad üksteisest umbes 400 nm kaugusele mehhanismi abil, mis enamikul liikidel põhineb DNA kaksikahela katkemistel. Profaasi edasisel kulgemisel hakkavad tekkima sünaptonemaalsed kompleksid, valkudest võred homoloogiliste kromosoomide vahel, mis tõmbavad kromosoomid teineteisest vaid 100 nm kaugusele. Seda tihedat paardumist nimetatakse sünapsiseks. Sünapsises joonduvad kromatiidi geenid üksteisega. Selline paardumine võimaldab homoloogilistel mitteõdekromatiididel kromosoomide juppe omavahel vahetada  – toimub ristsiire. See protsess on rakkudes väga reguleeritud: kontrollitud on kaksikahela katkemiste arv ja asukohad. Keskmiselt on igas inimese homoloogide paaris kaks kuni kolm ristsiiret. Ristsiiret on võimalik visuaalselt vaadelda, paistavad kiasmid ehk kokkupuutekohad. Kiasmid jäävad alles kuni anafaas I toimumiseni. Pärast ristsiiret eemaldatakse kohesiinist ühendus homoloogiliste paaride vahel ja sünaptonemaalne kompleks lõhutakse. Paarduvad ka mõned mittehomoloogilised kromosoomipaarid, näiteks inimestel X ja Y. Nendel leidub tavaliselt mõni homoloogiline ala, mis on paardumiseks piisav. Profaas I lõpus hoiavad paare koos vaid kiasmid ning nelja õdekromatiidi kutsutakse tetraadideks, kuna need kromosoomid on nüüd vaadeldavad.
2. Prometafaas I ajal kinnituvad mikrotuubulid kinetokoori valkudele tsentromeerides. Mikrotuubulid kasvavad tsentrosoomidest rakkude vastaspooltes. Need liiguvad raku keskele ja kinnituvad homoloogiliste rakkude poole. Prometafaas I lõpuks on iga tetraad kinnitunud mõlemalt pooluselt tuleva mikrotuubli külge, nii et kumbki homoloogiline kromosoom on eri pooluse suunas. Tuumamembraan lagundatakse lõplikult ära. Metafaas I ajal asetuvad kromosoomid raku ekvatoriaaltasandile. Tekkivat kromosoomide riba nimetatakse metafaasi plaadiks. Kuna kummagi homoloogilise kromosoomi sattumine ühele või teisele poole suunatuna on juhuslik, siis on see järjekordne geneetilise varieeruvuse tekkimise viis. Inimestel on 23 kromosoomipaari, mis tähendab 2^23 ehk üle 8 miljoni eri gameedi tekkimisvõimalust sellisel juhuslikul jaotumisel. Koos õdekromatiidide vahel toimuva ristsiirdega on väga ebatõenäoline, et ükski haploidne rakk on mõne teisega geneetiliselt identne.
3. Anafaas I algab pärast kohesiini eemaldamist kromosoomide harudelt, mis lõhub nende ühendused. Kohesiin tsentrosoomides on aga kaetud ning jääb alles kuni anafaas II toimumiseni. Kohesiini kaitseb proteolüüsi eest eriline valk nimega Shugoshin (Sgo). Mikrotuubulid tõmbavad kromosoomid lahku eri pooluste suunas. Õdekromatiidid jäävad tihedalt tsentromeeridest seotuks, kuid kiasmid lõhutakse ning homoloogilised kromosoomid lahutatatakse.
4. Telofaas I ajal jõuavad eraldatud kromosoomid raku vastaspoolustele. Ülejäänud telofaasi protsesside toimumine sõltub liigist. Mõnes organismis hõrenevad kromosoomid ning tekib tuumaümbris. Teistes toimub tsütokinees: tsütoplasmaatiliste koostisosade füüsiline jaotumine kaheks tütarrakuks. Pea kõikides looma- ja mõne seeneliigis eraldab tsütokinees rakukoostise aktiinirõnga abil, mis viib tsütoplasmaatilise jagunemiseni.

Esimese meiootilise jagunemise lõpuks tekib kaks haploidset rakku. Rakke loetakse haploidseks, sest kuigi igas rakus on kaks õdekromatiidi, siis on need mõlemad vaid koopiad ühest homoloogilise kromosoomipaari kromosoomist.

Meioos II protsess

Mõnes liigis sisenevad rakud enne meioos II algust lühikesse interfaasi või interkineesi. Interkineesis S-faas puudub ehk rakke ei duplitseerita.

1. Profaas II ajal kondenseeruvad kromosoomid taas ning laguneb tuumaümbris, kui see vahepeal on tekkinud. Tsentrosoomid, mis duplitseerusid interkineesi ajal, liiguvad vastaspoolustele.
2. Prometafaas II ajal lagunevad võimalikud tuumaümbrised täielikult. Õdekromatiididel tekivad eraldiseisvad kinetokoorid, mis kinnituvad vastaspoolustelt pärit mikrotuubulite külge. Metafaas II ajal toimub maksimaalne õdekromatiidide tihenemine ning need joonduvad raku ekvaatorile metafaasiplaadiks.
3. Anafaas II ajal tõmmatakse õdekromatiidid mikrotuubulite abil laiali ning need liiguvad vastaspoolustele. Kinetokooridega mitteseotud mikrotuubulid venitavad raku laiali. Seni tsentromeerides kaetud olnud kohesiin lagundatakse.
4. Telofaas II ajaks jõuavad kromosoomid vastaspoolustele ning hakkavad hõrenema. Kromosoomide ümber moodustuvad tuumaümbrised. Tsütokineesi teel rakud eralduvad neljaks ainulaadseks haploidseks rakuks. Rakkude unikaalsus on tekkinud isa- ja emapoolsete homoloogide juhusliku jagunemise ning nende kromosoomide ristsiirdamise teel.

Meioosi lõpuks on tekkinud 4 haploidset tütarrakku, mis on geneetilselt ainulaadsed (üksteisest erinevad).

Meioosi tüübid

Eri organismirühmadel on haplo- ja diplofaasi ajalise kestuse vahekord väga erinev. Vastavalt sellele, millisel organismi arenguetapil toimub meioos, eristatakse 3 meioosi tüüpi:

1. Sügootne meioos – esineb askomütseetidel, basidiomütseetidel, paljudel vetikatel. Meiotsüüdiks on viljastatud munarakk, millest tekivad haploidsed rakud, mis jagunevad edasi mitootiliselt. Sel juhul on organismi elutsüklis prevaleerivaks haplofaas, öeldakse ka, et selline organism on haploidne.
2. Spoorne meioos – esineb kõrgematel taimedel. Meiootiliselt jaguneb spoori lähterakk, tekivad haploidsed spoorid. Haploidse spoori edasine saatus on eri taimerühmadel erinev.
3. Gameetne meioos – esineb kõigil loomadel ja real alamatel taimedel. Selle tulemusel moodustuvad gameedid, mis ei ole jagunemisvõimelised, kuid on kõrgelt kohastunud viljastumiseks.

Aneuploidsus

Kõige lihtsamini märgatavad kromosoonidega seotud probleemid on hälbed kromosoomide arvus. Esineda võivad kromosoomide duplikaadid või toimuda kromosoomide või kromosoomikomplektide kadumised. Neid põhjustab homoloogiliste kromosoomide või õdekromatiidide ebaõnnestunud lahutamine meioosi käigus. See võib aset leida nii meioos I kui meioos II ajal. Meioos I ajal põhjustab homoloogiliste kromosoomide vigane lahutumine kahe kameedi, kus on puudu kromosoom ja kahe gameedi, kus on kaks kromosoomi koopiat, tekke. Meioosi II ajal õdekromatiidide lahutumise läbikukkumisel on ühel gameedil üks kromosoom puudu, kaks normaalset gameeti ning üks gameet kahe kromosoomi koopiaga.

Liigile sobiliku kromosoomide arvuga isendit loetakse euploidseks  – inimese puhul 23 paari olemasolu korral. Kui arv ei ole sobi on tegu aneuploidse isendiga. Aneuploidsust loote kromosoomidest peetakse oluliseks raseduse katkemise ja kaasasündinud haiguste põhjuseks. On teada, et munarakkude aneuploidsuse sagedus tõuseb ema vanusega. Seda seostatakse kohesiinikomplekside ebakorrektse jagunemisega meiootilistes kromosoomides. Isa vananemine säärast vigade esinemise tõenäosuse kasvu ei too. Seda selgitatakse meestel olemasoleva ja naistel puuduva metafaasi ja anafaasi ülemineku kontrollmehhanismiga, mis meeste meioosis vigaste rakkude rakutsükli peatab.

Kõige tavalisem aneuploidsuse juht on Downi sündroomi esinemine, mis tekib 21. kromosoomi trisoomiaga.

Loomariigis väga haruldane on polüploidsuse ehk ebakorrektse arvu kromosoomide komplektide esinemine. Kõik polüploidsed loomad on steriilsed, kuna meioos ei saa normaalselt toimuda. Taimeriigis esineb seda aga tihti ning polüploidsed taimed on tihti suuremad kui nende euploidsed liigikaaslased.

Raku jagunemine: Mitoos

Rakutsükkel

Mõned rakud meie kehas ei ole jagunemisvõimelised nagu näiteks mõned närvirakud ja punased vererakud. Enamus rakkudest aga kasvavad teatud suuruseni ja siis jagunevad. Rakutsükliks nimetatakse raku eluringi ühest rakujagunemisest teise rakujagunemiseni.

Rakutsükli võib jagada kahte perioodi:

• interfaas - periood, mille ajal rakk ei jagune
• mitoos/meioos - periood, mille millal rakk jaguneb

Enamik rakke on suurema osa ajast interfaasis, kuni 90% rakutsükli kestvusest. Erandina võib siinkohal välja tuua varased embrüonaalsed rakud.

Interfaasi alguses rakk suureneb mõõtmetelt, toodab juurde uusi valke ja organelle, näiteks mitokondreid. Interfaasi keskel toimub DNA kahekordistumine ehk replikatsioon. Interfaasi lõpus suureneb tsütoplasma hulk rakus.

 

Mitoos

Mitoosiks nimetatakse rakutuuma jagunemise viisi, mille tulemusel moodustub kaks geneetiliselt identset ja sama kromosoomide arvuga tütarrakku. Mitoosi teel toimuvat rakujagunemist vaadeldakse tavaliselt nelja faasina: profaas, metafaas, anafaas ja telofaas (joonis 2.2.2.1).

Joonis 2.2.2.1. Mitoosi faasid: profaas, metafaas, anafaas, telofaas

 

Profaas on jagunemiseks ettevalmistav faas. Profaasis kromosoomid keerduvad kokku ja muutuvad valgusmikroskoobis nähtavaks. Interfaasisis toimunud DNA replikatsiooni järel on kromosoomid kahekromatiidilised, kaks identset kromatiidi on omavahel ühendatud tsentromeeri abil (joonis 2.2.2.2.).

Joonis 2.2.2.2. Kahekromatiidiline kromosoom

 

Profaasis tuum suureneb, tuumamembraanid lõhustuvad, tuumakesed kaovad. Tsentrioolid liiguvad raku poolustele ja algab kääviniidistiku (tugev valguline niit) moodustumine.

Metafaas on rändamisfaas, kus kromosoomid koonduvad raku ekvatoriaaltasandile. Kääviniidid kinnituvad ühe otsaga kromosoomi tsentromeeri külge ja teise otsaga tsentriooli külge.

Anafaas on eraldumisfaas, kus kääviniidid lühenevad ATP energia arvel ning tõmbavad kromatiidid raku poolustele. See tähendab, et tsentromeer kahestub ja igast kahekromatiidilisest kromosoomist tõmmatakse üks kromatiid (koopia) ühele raku poolusele ja teine teisele.

Telofaas on ümberkujundamisfaas. Kääviniidud kaovad, sünteesitakse uued tuumamembraanid ja tuumakesed. Toimub tsütokinees ehk tsütoplasma jagunemine tütarrakkude vahel. Rakumembraan sopistub sisse ja rakud eralduvad. Taimerakus tekib rakuvahesein.

Mitoosi tähtsus

Ainuraksete organismide paljunemisviisiks on pooldumine ehk ühest organismist saab mitootilise jagunemise tulemusel kaks identset organismi.

Hulkraksetes organismides tagab mitoos uute keharakkude moodustumise, seega organismi kasvu ja vigastuste paranemise. Mitoosi teel toimub viljastumisejärgselt embrüonaalne areng, seetõttu ongi kõikides meie keharakkudes geneetiliselt ühesugune tuum.

 

Kokkuvõte

Rakutsükkel koosneb interfaasist ja mitoosist või meioosist. Interfaasis rakk ei jagune, aga toimub raku mõõtmete suurenemine, organellide ja valkude süntees ning DNA kahekordistumine. Mitoosi võib jaotada neljaks faasiks: profaas, metafaas, anafaas ja telofaas. Mitoosi teel moodustub ühest rakust kaks geneetiliselt identset tütarrakku. Mitoos tagab seega ainuraksete paljunemise, hulkraksete kasvu, vigastuste paranemise, surnud ja hukkunud rakkude asendamise ja embrüonaalse arengu.

Blogi, mis räägib kõigest, mis on Leonhardile oluline ja/või huvitav. Kommenteerige, tellige, lugege, nautige ja õppige.

Rakk

---

Raku anatoomia
1. Tuumake
2. Tuum
3. Ribosoom
4. Vesiikul
5. Karedapinnaline tsütoplasmavõrgustik
6. Golgi kompleks
7. Tsütoskelett
8. Siledapinnaline tsütoplasmavõrgustik
9. Mitokonder
10. Vakuool
11. Tsütoplasma
12. Lüsosoom
13. Tsentrosoom

Rakuks (ladina cellula, ingl. keel. cell) nimetatakse kõikide elusorganismide väikseimat ehituslikku ja talitluslikku osa, mis on võimeline ümbritseva elukeskkonnaga suheldes ka iseseisvalt eluks vajalikku energiat komplekteerima, kasvama, end taastootma (raku taastootmise faaside kaudu) ja vajadusel ka programmeeritud surma esile kutsuma. Enamikku rakke ümbritseb rakuväline vedelik.

Rakk on alati ümbritsetud lipoproteiidse membraaniga. Organism võib koosneda ühest rakust (üherakuline organism) või mitmest rakust (hulkrakne organism). Samuti võib ühes rakus sisalduda teine rakk (mida nimetatakse siis tavaliselt organelliks).

Ühesuguse päritolu, ehituse ja funktsioonidega rakkude ja nende komplekteeritud rakuvaheaine kogumit nimetatakse koeks.

Rakkude areng, bioloogia, morfoloogia, ja patoloogia võivad erineda nii liigiti kui ka indiviiditi.

Üherakulised organismid nagu paljud bakterid ja seente hulka liigitatud pagaripärm (Saccharomyces cerevisiae) koosnevad ühest rakust.

Raku anatoomia

Rakumembraan

Rakumembraan on õhuke fosfatiididest ja glükolipiididest moodustunud lipiidide kaksikkiht, mis eraldab rakku teda ümbritsevast keskkonnast ning reguleerib molekulide voolu rakust välja ja raku sisse. Taimeraku rakumembraani nimetatakse sageli plasmalemmiks või plasmalemmaks.

Vibur

Vibur ehk flagell on bakterite, arhede ja väiksemate eukarüootide pikk, jäik ja niitjas liikumisorganell. Vibur on paljudel rakkudel kaasa arvatud mehe spermatosoididel.

Mitokonder

Mitokondrid on raku energiat tootvad organellid. Rakubioloogias nimetatakse mitokondriks suurt rakusisest organelli, mis on ümbritsetud kahe membraaniga. Mitokondrites viiakse lõpule glükoosi lagundamine ja sünteesitakse makroergilisi ühendeid (ATP).

Tsütoplasma

Tsütoplasma on raku kogu elussisu (protoplast), välja arvatud rakutuum. Väljastpoolt piirab tsütoplasmat rakumembraan.

Rakutuum

Rakutuum on kahekihilise membraaniga ümbritsetud rakuorganell, mis esineb tsütoplasmas vaid eukarüootidel. Rakutuum hõlmab umbes 10% raku kogu ruumalast ning sinna on koondunud peaaegu kogu rakus olev geneetiline materjal. Tuumas sisalduv DNA on tihedalt kokku pakitud histoonide abil ning moodustab kromosoomi.

Karüoplasma

Karüoplasmaks nimetatakse rakutuuma sees paiknevat plasmat, mis sisaldab DNA-d, RNA-d, valke ja mitmesuguseid madalmolekulaarseid ühendeid.

Kromosoom

Kromosoom on eukarüootse organismi rakutuuma struktuurselt individuaalne pärilikkustegureid (geene) sisaldav element. Kromosoomis asuvad lineaarses järgnevuses ja kindla paiknevusega geenid ning mitmesugused mittegeensed nukleotiidijärjestused (lookused). Kromosoom sisaldab ühe DNA- molekuli, sellega massivõrdses koguses aluselisi valke – histoone, varieeruvas hulgas mittehistoonseid (happelisi) valke ja vähesel hulgal RNAd.

Tuumaümbris

Tuumaümbris ehk tuumamembraan on vahefaasi ajal rakutuuma ümbritsev kahelestmeline kest, mis eraldab geneetilist materjali tsütoplasmast ning kaitseb makromolekulide sissetungimise eest tsütoplasmast karüoplasmasse.

Tuumapoor

Tuumapooriks nimetatakse mulku tuumaümbrises, kus membraani sise- ja välisleste on teineteisega liitunud. Tuumapoori kaudu siirduvad RNA-molekulid rakutuumast tsütoplasmasse.^[3]

Tuumake

Nukleool ehk tuumake on ülekaalukalt interfaasi (vahefaasi) rakutuumades leiduv tihke moodustis, mille sees komplekteeritakse rRNA-d.

Ribosoom

Ribosoom on nii eel- kui ka päristuumse raku tsütoplasmas esinev kaheosaline molekulaarne masin, mis koosneb ribosomaalse RNA (rRNA) ja valgu molekulidest. Tema ülesanne on katalüüsida peptiidahelate moodustumist, lähtudes raku DNA pealt transkribeeritud informatsiooni-RNA (mRNA, inglise messenger RNA) järjestusest.

Golgi kompleks

Golgi kompleks ehk Golgi aparaat on enamikus eukarüootsetes rakkudes leiduv, tsütoplasmavõrgustikuga seotud rakuorganell. Golgi kompleksis toimub valkude ja lipiidide töötlemine, spetsiaalsetesse vesiikulitesse pakkimine ning seejärel lõplikesse sihtkohtadesse saatmine.

Vesiikul

Vesiikul on suhteliselt väike tavaliselt veega täidetud põieke raku tsütoplasmas. Vesiikulid on rakusisusest eraldatud membraaniga. Vesiikulite ülesanne on ainete transport või säilitamine raku sees.

Tsütoskelett

Tsütoskelett on raku tsütoplasma niitjate ja torujate elementide süsteem, mis määrab raku väliskuju ja organellide paigutuse.

Mikrofilamendid

Aktiinifilamendid ehk mikrofilamendid on eukarüootsete rakkude tsütoskeletis leiduvad aktiinist koosnevad kõige peenemad filamendid. Nad on oma funktsioonilt äärmiselt mitmekülgsed, võttes osa raku liikumisest ja kuju muutmisest.

Vakuool

Vakuool on taimede rakkude ning magevees ja osal merevees elunevate üherakuliste organismide organoid, mis täidab seedeelundi ülesandeid. See on seotud osmootse rõhu reguleerimise ja eritusega.

Lüsosoom

Lüsosoom on üks rakuorganellidest, ühekordse membraanikihiga ümbritsetud hüdrolüütilisi ensüüme sisaldav põieke, kus lagundatakse makromolekule, fagotsüteeritud aineosakesi ja ka otstarbe minetanud rakustruktuure.

Peroksüsoom

Peroksüsoomid on rakkudes paiknevad väiksed ensüümipõiekesed.

Tsentrosoom

Tsentrosoom on loomses rakus rakutuuma läheduses paiknev rakukeskus, milles paiknevad kaks tsentriooli.

Tuumaniidistik

Tuumaniidistik on mitoosi metafaasi vältel rakus leiduv mikrotuubulustest koosnev telg. Tuumaniidistik ühendab tsentrioole kormosoomide tsentromeeridega.

Tsentriool

Tsentriool on loomaraku tsentrosoomi osa, mis koosneb 27 valgulisest mikrotuubulist.

Tsütoplasmavõrgustik

Tsütoplasmavõrgustik ehk endoplasmaatiline retiikulum on kõikides eukarüootsetes rakkudes esinev organell. Tsütoplasmavõrgustik jaguneb kaheks: siledapinnaline endoplasmaatiline retiikulum ("sER" – smooth endoplasmic reticulum) ning karedapinnaline endoplasmaatiline retiikulum ("rER" – rough endoplasmic reticulum).

Rakus paiknevad ka mikrohatud jt.

Raku taastootmine

Raku taastootmine toimub lihtsustatult 6 faasina:

• profaas
• prometafaas
• metafaas
• anafaas
• telofaas
• tsütokinees.

Päristuumsete rakkude rühmad

Päristuumsete organismide rakud saab ehituse ja talitluse alusel jaotada kolme suurde rühma: looma-, taime- ja seenerakud. Kõiki neid ühendab rakutuuma olemasolu ja suur osa sarnaseid rakustruktuure.

Enamikul taimedel ja loomadel on valdavas osas elutsüklist keharakud diploidsed.

Taimerakud

Taimerakkude põhiliseks iseärasuseks on nendele ainuomane organellide – plastiidide – esinemine. Lisaks sellele arenevad taimerakkude tsütoplasmas suured vakuoolid, mis teistel päristuumsetel organismidel puuduvad. Enamik taimerakke on lisaks rakumembraanile ümbritsetud tiheda rakukestaga.

Loomarakud

Inimestel

Arvatakse, et 70 kg kaaluva meesterahva keha koosneb umbes 30 triljonist (3 × 10¹³) rakust. Need jagunevad ligi 200 erinevasse rakutüüpi. Organismi elutegevuseks on aga hädavajalikud ka erinevad bakterid. Baktereid on inimorganismis väga palju – nende koguarvu hinnatakse umbes 39 triljoni juurde ehk umbes 30% suuremaks inimese enda rakkude arvust.

Täiskasvanud inimese kehas, sureb ööpäeva jooksul apoptoosi läbi 50 kuni 70 miljardit rakku, mis on ca 0,06% kogu keha rakkudest. Sama palju tekib neid mitoosi käigus juurde. Nii suudab organism tervikuna säilitada oma elujõulisuse. Erinevate rakkude elutsüklid on erinevad. Naharakud ja luuüdis moodustuvad vererakud jagunevad pidevalt. Kiiresti toimub ka rakkude uuenemine mao epiteelkoes. Maksarakud jagunevad alles siis, kui kude on kahjustunud (umbes kord aastas). Paljud rakud, nagu silma läätse rakud, närvirakud, punased verelibled, skeleti- ja südamelihaste rakud pärast diferentseerumist enam ei jagune. Neil pole enam jagunemisvõimet. Samuti ei jagune tüdruku ja naise munarakud, mis tekivad looteeas.

Morfoloogia

Rakkude suurus muutub elu jooksul: noores, kasvueas organismis on rakud suuremad, kui vanemaealistel inimestel.

Inimese suurima läbimõõduga rakuks on naise munarakk, mille läbimõõt on keskmiselt 150 µm.

Mitmed teised rakutüübid on mahult väiksemad. Suuraju koores paiknevate hiidpüramiidrakkude perikaarüoni diameeter on kuni 120 µm. Pikad käävja kujuga silelihasrakud võivad ulatuda 100–150 µm, samas nende läbimõõt on märgatavalt väiksem. Teiselt poolt kõige väiksemate rakkude läbimõõt on 4 µm (näiteks aju sõmerrakud). Enamiku rakkude suurus jääb siiski 10 ja 50 µm vahele. Sellise läbimõõduga on enamik epiteeli- ja sidekoerakkudest. Vere valgelibled e leukotsüüdid jäävad läbimõõdult 10 µm piiresse, olles sellest veidi suuremad või väiksemad sõltuvalt leukotsüütide alatüübist. Vere punaliblede e erütrotsüütide keskmine diameeter on 7,5 µm.

Rakud võivad kujult olla käävjad, jätketega, lamedad või kuubikujulised.

Uurimislugu

Rakud avastati 1665. aastal, kui inglise füüsik Robert Hooke nägi primitiivse mikroskoobiga korgilõiku vaadeldes, et see koosneb väikestest kambrikestest. Need kambrikesed nimetas ta rakkudeks. Hollandlane Antony van Leeuwenhoek vaatles esmakordselt isetehtud mikroskoobiga rakke nende loomulikus keskkonnas, kirjeldas esmakordselt ainurakseid ja baktereid. Samuti oli tema esimene, kes avastas erütrotsüüdid ja spermatosoidid.

1839. aastal tõestasid botaanik Theodor Schwann, zooloog Matthias Jakob Schleiden ja vähemal määral patoanatoom Rudolf Virchow, et kõik elusorganismid koosnevad rakkudest. Seda ideed nimetatakse rakuteooriaks. Varasema ettekujutuse järgi nähti rakke kui organismi "ehituskive", mis lihtsalt kõrvuti asetsedes moodustavadki organismi. Nüüd tõendati, et rakud tekivad alati teistest rakkudest (ehk omne cellula e cellula 'iga rakk on rakust').

Keemiliste elementide sisaldus rakkudes

Organismides leiduvad samasugused keemilised elemendid, mis eluta looduseski. See on ka mõistetav, kui eeldada, et elu on tekkinud ja arenenud Maal. Erinevate rakkude keemiline sisaldus on üldiselt ühesugune (vaata tabelit allpool). Kõige rohkem on rakkudes hapnikku, süsinikku ja vesinikku. Need keemilised elemendid kuuluvad kõigi orgaaniliste ühendite koostisse. Mõnevõrra vähem on rakkudes lämmastikku, fosforit ja väävlit, sest need esinevad peamiselt valkude ja nukleiinhapete molekulides. Kõik need 6 elementi (O, C, H, N, P ja S) moodustavad kokku üle 98% raku keemiliste elementide kogumassist. Kuna organismid vajavad neid elemente suhteliselt suurtes kogustes, siis nimetatakse neid makroelementideks. Kümnendik- ja sajandikprotsentides on rakkudes K, Zn, Cu, I, F ja teised. Kokku on organismides avastatud 16 sellist keemilist elementi, mis esinevad väga väikestes kogustes, kuid on siiski hädavajalikud enamiku organismide elutegevuseks. Neid nimetatakse mikroelementideks.

Keemiline element	Tähis	Keskmine sisaldus elementide kogumassist%
Hapnik	O	65–75%
Süsinik	C	15–18%
Vesinik	H	8–10%
Lämmastik	N	1,5–3,0%
Fosfor	P	0,2-1%
Väävel	S	0,15–0,2%
Kaalium	K	0,15–0,4%
Kloor	Cl	0,05–0,1%
Kaltsium	Ca	0,04-2%
Naatrium	Na	0,02–0,03%
Magneesium	Mg	0,02–0,03%
Raud	Fe	~0,01%
Tsink	Zn	~ 0,0003%
Vask	Cu	~ 0,0002%
Jood	I	~ 0,0001%
Fluor	Fl	~ 0,0001%