Kuidas uued rakud tekivad. Rakuteooria
Kõik elusorganismid on võimelised kasvama. Enamik taimi kasvab kogu elu ja loomad kasvavad teatud vanuseni. Organismide kasv on rakkude jagunemise tulemus. Iga uus rakk tekib ainult olemasolevate rakkude jagunemisel.
Raku pooldumine - raske protsess, mille tulemusena moodustub ühest emarakust kaks tütarrakku.
Rakutuumas sisalduvad kromosoomid mängivad raku jagunemisel olulist rolli. Nad edastavad pärilikke omadusi rakust rakku ja tagavad, et tütarrakud sarnanevad emarakuga. Seega kandub kromosoomide abil vanematelt järglastele pärilik teave. Selleks, et tütarrakud saaksid täielikku pärilikku teavet, peavad need sisaldama sama arvu kromosoome kui emarakk. Seetõttu algab iga rakkude jagunemine kromosoomide (I) kahekordistamisega.
Pärast dubleerimist koosneb iga kromosoom kahest identsest osast. Seejärel südamiku kest laguneb. Kromosoomid asuvad piki raku "ekvaatorit" (II). Lahtri vastasotstes moodustuvad õhukesed filamendid. Nad kinnituvad kromosoomide osadele. Niitide kokkutõmbumise tulemusena lahknevad iga kromosoomi osad raku erinevatesse otstesse ja muutuvad iseseisvateks kromosoomideks (III). Nende ümber moodustub tuumaümbris. Mingil ajal eksisteerib ühes rakus kaks tuuma. Seejärel moodustub raku keskosas vahesein. See eraldab tuumad üksteisest ja jagab tsütoplasma ühtlaselt ema- ja tütarrakkude vahel. Seega on rakkude jagunemine lõpule viidud.
Iga saadud rakk sisaldab sama number kromosoomid. Mitmerakulistes organismides jäävad rakkudevahelistesse vaheseintesse väga väikesed augud. Tänu neile säilib ühendus naaberrakkude tsütoplasmade vahel.
Pärast jagunemise lõppu tütarrakud kasvavad, saavutavad emaraku suuruse ja jagunevad uuesti.
Noored rakud sisaldavad palju vakuoole, mille keskel asub tuum. Raku kasvades vakuoolid suurenevad ja vanas rakus ühinevad üheks suureks vakuooliks. Sel juhul liigub tuum rakumembraani poole. Vana rakk kaotab oma jagunemisvõime ja sureb.
Rakkude jagunemise tähtsus
Üherakulised organismid võivad jaguneda iga päev ja isegi iga paari tunni järel. Jagunemise tulemusena suureneb nende arv. Nad levivad üle kogu planeedi ja mängivad looduses suurt rolli. Mitmerakulistes organismides viib rakkude jagunemine ja kasv organismi kasvu ja arenguni. Arengu käigus on vaja uusi rakke erinevate struktuuride moodustamiseks (juured ja õied taimedes, luustik, lihased, siseorganid loomadel). Rakkude jagunemise tõttu toimub ka kahjustatud kehaosade taastamine (puude koore lõikehaavade paranemine, loomadel haavade paranemine).
5. klass
Valik 1.
1. osa.
1. Ta oli esimene, kes avastas rakud mikroskoobi abil:
1. Carl Linnaeus
2.Antonie Van Leeuwenhoek
3.Theodor Schwann
4.Robert Hooke
2. Tsütoloogia uuringute teadus:
1. loomade ehitus ja taimeorganismid
2.loomade, taimede, seente ja bakterite rakkude ehitus
3.inimese tervise säilitamise tingimused
4.putukate paljunemis- ja arengumeetodid
3. Kõik elusorganismid koosnevad:
1.varred ja lehed
2.juured ja lehed
3.juured ja võrsed
4.rakud
4. Meeste sugurakud on:
1.rakud, mis moodustavad luid
2.lihasrakud
3.vererakud
4.sperma
5. Sugurakkude liitmine on:
1.väetamine
2.kõrgus
3.hingamine
4.toit
6. Raku püsiosa, mis asub tsütoplasmas ja täidab teatud funktsioonid:
1.organ
2.orgaaniline
3.kangas
4.elundisüsteem
7. Iga rakk kuvatakse jagunemise teel:
1. rakkudevaheline aine
2.emarakk
3.naaberrakkude rakuseinad
4.orgaaniline ja mineraalid
2. osa.
1.
2. Valige kolm õiget vastust. Loomade ja taimede iga rakk: 1. hingab
2. sööb
3.on kloroplastid
4.kasvab ja jaguneb
5.saab osaleda väetamises
6.vormid toitaineid valguses (kirjutage vastuseks numbrite seeria):
3. osa.
1.Millist funktsiooni tuum rakus täidab?
2. Mis on kangas? Loetlege taimekudede tüübid.
Kontrolltöö teemal "Raku struktuur." 5. klass
2. võimalus.
1. osa. Valige pakutud vastusevariantidest ainult üks õige.
1. Esimene teadlane, kes avastas rakud mikroskoobi abil:
1. Charles Darwin
2. Matthias Schleiden
3.Robert Hooke
4.Vladimir Vernadski
2. Teadus, mis uurib rakkude ehitust ja funktsiooni:
1.ornitoloogia
2.mükoloogia
3.tsütoloogia
4.entomoloogia
3. Naiste sugurakud on:
1.rakkude moodustumine närvisüsteem
2.naharakud
3.vererakud
4.munarakk
4. Väetamine on protsess:
1.naharakkude paljunemine
2.sugurakkude liitmine
3. Toita lihasrakke
4.hingamine närvirakud
5. Iga rakk tekib:
1.emaraku jagunemine
2.naharakkude liitmine
3.emaraku surm
4.närvirakkude liitmine
6. Tänu rakkude jagunemisele ja kasvule, keha:
1.hingab
2. joomine
3.kasvab ja areneb
3.esiletõstmised kahjulikud ained
7. Rohelist organoidi taimerakkudes nimetatakse:
1.mitokondrid
2.tuum
3.kloroplast
4.tsütoplasma
2. osa.
1. Joonistage raku struktuur, märkige sellele teadaolevad organellid.
2. Valige kolm õiget vastust. Igal looma- ja taimerakul on kolm põhiosa:
1.tuum
2.tsütoplasma
3.kloroplastid
4.välimine membraan
5.lüsosoom
6.mitokondrid (kirjutage oma vastuses numbrite jada)
3. osa:
1.Mis on membraani funktsioon rakus?
2. Mis on kangas? Loetlege loomsete kudede tüübid.
Sündmus:
1) lõhustumise spindel kaob, tekivad tuumamembraanid
2) rakk sünteesib organelle ja suurendab nende suurust
3) kromatiidid lahknevad raku poolustele
4) tsentrioolid lahknevad raku poolustele, ilmub jagunemisspindel
5) kromosoomid paiknevad piki raku ekvaatorit, kinnitatud spindli filamentide külge
Jagamise etapid:
A) interfaas
B) profaas
C) metafaas
D) anafaas
E) telofaas
kromatiidid? 2. Millistel organellidel on membraan? 3. Millised rakuorganellid osalevad valkude biosünteesis? 4. Kus koodon asub? 5. Mis põhjustab kromatiidide ja kromosoomide liikumist ekvaatoritasandilt raku poolustele? 6. Millises raku faasis on kromosoomid keerdumata ja nähtamatud? 7. Millises raku faasis kahekordistub DNA mass tuumas? 8. Mis on rakkude jagunemise ajal energiaallikas? 9. Mis aine on kandja pärilikku teavet keha? 10. Milliseid aineid tuumamahl sisaldab? 11. Millise jagunemismeetodi tulemuseks on kromosoomide ühtlane jaotus tütarrakkude vahel? 12. Millist kromosoomide komplekti sisaldab sperma? 13. Kuidas satuvad rakku vedelad ained? 14. Millise protsessi kaudu kasutamine toimub? päikesevalgus sünteesi jaoks orgaanilised ühendid anorgaanilisest? 1. Millistest molekulidest koosneb rakumembraan? 2. Millised organellid asuvad tsütoplasmas? 3. mida keemilised ühendid sisalduvad tuumas? 4. Millistest ainetest koosneb kromosoom? 5. Millistest ainetest koosneb kromosoom? 6. Millistes faasides kromosoomid spiraalistuvad? 7. Millist kromosoomikomplekti sisaldab üks naharakk? 8. Millises rakujagunemismeetodis pole spindlit? 9. Millise jagunemismeetodi korral toimub päriliku teabe ebaühtlane jaotus kahe tütarraku vahel? 10. Milline protsess viib raku ehitusmaterjali sünteesini iga kromosoomi isepaljundamiseks? 11. Milliste rakuorganellidega on hapnikustaadium seotud? energia metabolism? 12. Kuidas satuvad rakku tahkete toiduainete molekulid? 13. Nimeta rakuorganellid, millega fotosünteesi protsess on seotud? 14. Millises faasis kromatiidid eralduvad ja iseseisvuvad?
A1. Raku elufaasi, mille jooksul toimub jagunemiseks ettevalmistamine, nimetatakse: 1) profaas 2) telofaas 3) anafaas 4) interfaasA2. Vegetatiivne paljundamine- paljunemisviis: 1) seksuaalne 2) mittesuguline 3) spooriline 4) partenogenees
A3. Individuaalse arengu protsessi alates sugurakkude sulandumise hetkest kuni elu lõpuni nimetatakse: 1) vananemine 2) ontogenees 3) oogenees 4) kõik vastused on õiged.
A4. Kromosoomide ristumine toimub järgmiste protsesside käigus: 1) mitoos 2) meioos 3) DNA replikatsioon 4) transkriptsioon.
A5. Meioosi tulemusena kromosoomide arv tekkivates tuumades: 1) kahekordistub 2) poolitub 3) jääb samaks 4) kolmekordistub
A6. Rakutsükkel nimetatakse perioodiks: 1) raku eluiga interfaasi ajal 2) profaasist telofaasini 3) raku jagunemine 4) raku tekkimisest selle jagunemiseni või surmani.
A7. Millised rakud tekivad mitoosi tulemusena?1)2 haploidsed rakud 3) 4 diploidsed rakud 2) 4 haploidset rakku 4) 2 diploidset rakku
A8. Mitoosi ajal toimub tsütoplasma jagunemine: 1) interfaasis 2) profaasis 3) metafaasis 4) telofaasis.
A9. Tütarorganism erineb vanemorganismidest suuremal määral sigimisel: 1) vegetatiivne 2) eoste abil 3) suguline 4) tärkamine.
A10. Loomutamine on paljunemise näide: 1) mittesuguline 2) suguline 3) spooriline 4) vegetatiivne
Valdav enamik Maal elavaid organisme koosneb rakkudest, mis on oma keemilise koostise, struktuuri ja elutähtsate funktsioonide poolest suuresti sarnased. Ainevahetus ja energia muundamine toimub igas rakus. Rakkude jagunemine on organismide kasvu- ja paljunemisprotsesside aluseks. Seega on rakk organismide struktuuri, arengu ja paljunemise üksus.
Rakk saab eksisteerida ainult tervikliku süsteemina, mis on osadeks jagamatu. Rakkude terviklikkuse tagavad bioloogilised membraanid. Rakk on kõrgema järgu süsteemi element – organism. Keerulistest molekulidest koosnevad rakuosad ja organellid kujutavad endast madalama astme terviklikke süsteeme.
Rakk on avatud süsteem, mis on keskkonnaga seotud ainete ja energiavahetuse kaudu. See funktsionaalne süsteem, milles iga molekul täidab teatud funktsioone. Rakul on stabiilsus, võime isereguleeruda ja ise paljuneda.
Rakk on isejuhtiv süsteem. Raku kontrolli geneetilist süsteemi esindavad keerulised makromolekulid - nukleiinhapped (DNA ja RNA).
Aastatel 1838-1839 Saksa bioloogid M. Schleiden ja T. Schwann võtsid kokku teadmised rakust ja sõnastasid rakuteooria põhiseisukoha, mille põhiolemus seisneb selles, et kõik organismid, nii taimsed kui ka loomad, koosnevad rakkudest.
1859. aastal kirjeldas R. Virchow rakkude jagunemise protsessi ja sõnastas rakuteooria ühe olulisema sätte: "Iga rakk pärineb teisest rakust." Uued rakud moodustuvad emaraku jagunemise tulemusena, mitte mitterakulisest ainest, nagu varem arvati.
Imetajate munade avastamine vene teadlase K. Baeri poolt 1826. aastal viis järeldusele, et rakk on mitmerakuliste organismide arengu aluseks.
Kaasaegne rakuteooria sisaldab järgmisi sätteid:
1) rakk - kõigi organismide ehitus- ja arenguüksus;
2) organismide rakud erinevad kuningriigid elusloodus on struktuuri, keemilise koostise, ainevahetuse ja elutegevuse põhiilmingute poolest sarnased;
3) emaraku jagunemise tulemusena tekivad uued rakud;
4) paljurakulises organismis moodustavad rakud kudesid;
5) elundid koosnevad kudedest.
Sissejuhatusega bioloogiasse tänapäevaste bioloogiliste, füüsikaliste ja keemilised meetodid Uuringud on võimaldanud uurida erinevate rakukomponentide ehitust ja talitlust. Üks rakkude uurimise meetodeid on mikroskoopia. Kaasaegne valgusmikroskoop suurendab objekte 3000 korda ja võimaldab näha suurimaid rakuorganelle, jälgida tsütoplasma liikumist ja rakkude jagunemist.
Leiutatud 40ndatel. XX sajand Elektronmikroskoop annab suurenduse kümneid ja sadu tuhandeid kordi. Elektronmikroskoop kasutab valguse asemel elektronide voogu ja läätsede asemel - elektromagnetväljad. Seetõttu annab elektronmikroskoop selgeid pilte palju suurema suurendusega. Sellise mikroskoobi abil oli võimalik uurida rakuorganellide ehitust.
Meetodi abil uuritakse rakuorganellide ehitust ja koostist tsentrifuugimine. Purustatud rakumembraanidega tükeldatud koed asetatakse katseklaasidesse ja pööratakse tsentrifuugis suurel kiirusel. Meetod põhineb asjaolul, et erinevatel raku organoididel on erinev mass ja tihedus. Tihedamad organellid sadestatakse katseklaasi madalatel tsentrifuugimiskiirustel, vähem tihedad - suurel kiirusel. Neid kihte uuritakse eraldi.
Laialdaselt kasutatav raku- ja koekultuuri meetod, mis koosneb ühest või mitmest lahtrist spetsiaalsel toitainekeskkond Saate hankida rühma sarnaseid looma- või taimerakke ja isegi kasvatada tervet taime. Seda meetodit kasutades saate vastuse küsimusele, kuidas ühest rakust moodustuvad erinevad keha kuded ja elundid.
Rakuteooria aluspõhimõtted sõnastasid esmakordselt M. Schleiden ja T. Schwann. Rakk on kõigi elusorganismide struktuuri, elutegevuse, paljunemise ja arengu üksus. Rakkude uurimiseks kasutatakse mikroskoopia, tsentrifuugimise, raku- ja koekultuuri jm meetodeid.
Seente, taimede ja loomade rakkudel on palju ühist mitte ainult keemilise koostise, vaid ka struktuuri poolest. Rakku mikroskoobi all uurides on selles näha mitmesuguseid struktuure - organoidid. Iga organell täidab teatud funktsioone. Rakus on kolm põhiosa: plasmamembraan, tuum ja tsütoplasma (joonis 1).
Plasma membraan eraldab raku ja selle sisu keskkonnast. Joonisel 2 näete: membraani moodustavad kaks lipiidide kihti ja valgumolekulid tungivad läbi membraani paksuse.
Plasmamembraani põhifunktsioon transport. See tagab toitainete voolu rakku ja ainevahetusproduktide eemaldamise sellest.
Membraani oluline omadus on selektiivne läbilaskvus, ehk poolläbilaskvus, võimaldab rakul suhelda keskkonnaga: sinna sisenevad ja sealt eemaldatakse ainult teatud ained. Väikesed vee ja mõnede muude ainete molekulid tungivad rakku difusiooni teel, osaliselt läbi membraani pooride.
Suhkrud, orgaanilised happed ja soolad lahustuvad tsütoplasmas, taimeraku vakuoolide rakumahlas. Pealegi on nende kontsentratsioon rakus oluliselt kõrgem kui rakus keskkond. Mida suurem on nende ainete kontsentratsioon rakus, seda rohkem vett see imab. Teadaolevalt kulub rakule pidevalt vett, mille tõttu rakumahla kontsentratsioon tõuseb ja vesi satub uuesti rakku.
Suuremate molekulide (glükoos, aminohapped) sisenemise rakku tagavad membraani transportvalgud, mis ühinedes transporditavate ainete molekulidega transpordivad need läbi membraani. See protsess hõlmab ensüüme, mis lagundavad ATP-d.
Joonis 1. Eukarüootse raku ehituse üldistatud skeem.
(pildi suurendamiseks klõpsake pildil)
Joonis 2. Plasmamembraani struktuur.
1 - läbistavad valgud, 2 - sukeldatud valgud, 3 - välisvalgud
Joonis 3. Pinotsütoosi ja fagotsütoosi skeem.
Isegi suuremad valkude ja polüsahhariidide molekulid sisenevad rakku fagotsütoosi teel (kreeka keelest. faagid- õgimine ja kitos- anum, rakk) ja vedelikutilgad - pinotsütoosi teel (kreeka keelest. pinot- Ma joon ja kitos) (Joonis 3).
Loomarakke ümbritseb erinevalt taimerakkudest pehme ja painduv “kate”, mille moodustavad peamiselt polüsahhariidmolekulid, mis, liitudes mõne membraanivalgu ja lipiididega, ümbritsevad rakku väljastpoolt. Polüsahhariidide koostis on eri kudedele omane, tänu millele rakud üksteist “ära tunnevad” ja omavahel ühenduses on.
Taimerakkudel pole sellist "katet". Nende kohal on pooridega kaetud plasmamembraan. rakumembraan, mis koosneb valdavalt tselluloosist. Pooride kaudu ulatuvad rakust rakku tsütoplasma niidid, mis ühendavad rakke üksteisega. Nii saavutatakse rakkudevaheline suhtlus ja keha terviklikkus.
Taimede rakumembraan täidab tugeva luustiku rolli ja kaitseb rakku kahjustuste eest.
Enamikul bakteritel ja kõigil seentel on ainult rakusein keemiline koostis tema teine. Seentes koosneb see kitiinitaolisest ainest.
Sarnase ehitusega on seente, taimede ja loomade rakud. Rakul on kolm põhiosa: tuum, tsütoplasma ja plasmamembraan. Plasmamembraan koosneb lipiididest ja valkudest. See tagab ainete sisenemise rakku ja nende vabanemise rakust. Taimede, seente ja enamiku bakterite rakkudes on plasmamembraani kohal rakumembraan. Ta esineb kaitsefunktsioon ja mängib skeleti rolli. Taimedel koosneb rakusein tselluloosist ja seentel kitiinitaolisest ainest. Loomarakud on kaetud polüsahhariididega, mis tagavad kontakti sama koe rakkude vahel.
Kas tead, et raku põhiosa on tsütoplasma. See koosneb veest, aminohapetest, valkudest, süsivesikutest, ATP-st, ioonidest orgaaniline aine. Tsütoplasmas on raku tuum ja organellid. Selles liiguvad ained ühest rakuosast teise. Tsütoplasma tagab kõigi organellide interaktsiooni. Siin toimuvad keemilised reaktsioonid.
Kogu tsütoplasma on läbi imbunud õhukeste valgu mikrotuubulitega, mis moodustuvad raku tsütoskelett, tänu millele see säilib püsiv vorm. Raku tsütoskelett on paindlik, kuna mikrotuubulid on võimelised oma asukohta muutma, ühest otsast liikuma ja teisest otsast lühenema. Rakku sisenevad mitmesugused ained. Mis juhtub nendega puuris?
Lüsosoomides – väikestes ümmargustes membraani vesiikulites (vt joonis 1) lagunevad komplekssete orgaaniliste ainete molekulid hüdrolüütiliste ensüümide abil lihtsamateks molekulideks. Näiteks lagundatakse valgud aminohapeteks, polüsahhariidid monosahhariidideks, rasvad glütsüriiniks ja rasvhapeteks. Selle funktsiooni jaoks nimetatakse lüsosoome sageli raku seedejaamadeks.
Kui lüsosoomide membraan hävib, suudavad neis sisalduvad ensüümid rakku ennast seedida. Seetõttu nimetatakse lüsosoome mõnikord "rakkude tapmise relvadeks".
Väikeste aminohapete molekulide, lüsosoomides moodustunud monosahhariidide ensümaatiline oksüdatsioon, rasvhapped ja alkoholid süsinikuks, happeliseks gaasiks ja veeks saavad alguse tsütoplasmast ja lõpevad teistes organellides - mitokondrid. Mitokondrid on vardakujulised, niidi- või sfäärilised organellid, mis on tsütoplasmast piiritletud kahe membraaniga (joonis 4). Välimine membraan on sile ja sisemine moodustab voldid - cristas, mis suurendavad selle pinda. Sisemembraan sisaldab ensüüme, mis osalevad orgaaniliste ainete oksüdatsioonireaktsioonides süsinikdioksiid ja vesi. See vabastab energiat, mida rakk talletab ATP molekulides. Seetõttu nimetatakse mitokondreid raku "elektrijaamadeks".
Rakus orgaanilised ained mitte ainult ei oksüdeeru, vaid ka sünteesitakse. Lipiidide ja süsivesikute süntees toimub endoplasmaatilisel retikulumil - EPS-il (joonis 5) ja valkude - ribosoomidel. Mis on EPS? See on tuubulite ja tsisternide süsteem, mille seinad moodustab membraan. Nad tungivad läbi kogu tsütoplasma. Ained liiguvad ER-kanalite kaudu raku erinevatesse osadesse.
Seal on sile ja kare EPS. Sileda ER-i pinnal sünteesitakse ensüümide osalusel süsivesikuid ja lipiide. ER-i kareduse annavad sellel asuvad väikesed ümarad kehad - ribosoomid(vt joonis 1), mis osalevad valgusünteesis.
Samuti toimub orgaaniliste ainete süntees plastiidid, mida leidub ainult taimerakkudes.
Riis. 4. Mitokondrite ehituse skeem.
1.- välismembraan; 2.- sisemembraan; 3.- sisemembraani voldid - cristae.
Riis. 5. Jäme EPS-i struktuuri skeem.
Riis. 6. Kloroplasti ehituse skeem.
1.- välismembraan; 2.- sisemembraan; 3.- kloroplasti sisemine sisu; 4.- sisemembraani voldid, mis kogunevad “virnadesse” ja moodustavad grana.
Värvitutes plastiidides - leukoplastid(kreeka keelest leukoosid- valge ja plastos- loodud) tärklis koguneb. Kartulimugulad on väga rikkad leukoplastide poolest. Puuviljadele ja lilledele antakse kollane, oranž ja punane värv. kromoplastid(kreeka keelest kroom- värv ja plastos). Nad sünteesivad fotosünteesis osalevaid pigmente - karotenoidid. Taimeelus on see eriti oluline kloroplastid(kreeka keelest kloor- rohekas ja plastos) - rohelised plastiidid. Joonisel 6 näete, et kloroplastid on kaetud kahe membraaniga: välimise ja sisemise membraaniga. Sisemine membraan moodustab voldid; voltide vahel on virnadesse paigutatud mullid - terad. Granad sisaldavad klorofülli molekule, mis osalevad fotosünteesis. Igal kloroplastil on umbes 50 tera, mis on paigutatud ruudukujuliselt. See paigutus tagab iga näo maksimaalse valgustuse.
Tsütoplasmas võivad valgud, lipiidid ja süsivesikud koguneda terade, kristallide ja tilkade kujul. Need kaasamine- varu toitaineid, mida rakk vajadusel tarbib.
Taimerakkudes koguneb osa varutoitaineid, aga ka laguprodukte vakuoolide rakumahlas (vt joonis 1). Need võivad moodustada kuni 90% taimeraku mahust. Loomarakkudel on ajutised vakuoolid, mis ei võta rohkem kui 5% nende mahust.
Riis. 7. Golgi kompleksi ehituse skeem.
Joonisel 7 näete membraaniga ümbritsetud õõnsuste süsteemi. See Golgi kompleks, mis täidab rakus erinevaid funktsioone: osaleb ainete kogunemises ja transpordis, nende eemaldamises rakust, lüsosoomide ja rakumembraani moodustamisest. Näiteks Golgi kompleksi õõnsusse sisenevad tselluloosi molekulid, mis vesiikulite abil liiguvad raku pinnale ja sisalduvad rakumembraanis.
Enamik rakke paljuneb jagunemise teel. Selles protsessis osalemine raku keskus. See koosneb kahest tsentrioolist, mida ümbritseb tihe tsütoplasma (vt joonis 1). Jagunemise alguses liiguvad tsentrioolid raku pooluste suunas. Nendest väljuvad valguniidid, mis ühenduvad kromosoomidega ja tagavad nende ühtlase jaotumise kahe tütarraku vahel.
Kõik raku organellid on omavahel tihedalt seotud. Näiteks valgu molekulid sünteesitakse ribosoomides ja need transporditakse ER-kanalite kaudu erinevad osad rakud ja lüsosoomides valgud hävivad. Äsja sünteesitud molekule kasutatakse rakustruktuuride ehitamiseks või kogunevad tsütoplasmasse ja vakuoolidesse varutoitainetena.
Rakk on täidetud tsütoplasmaga. Tsütoplasmas on tuum ja erinevad organellid: lüsosoomid, mitokondrid, plastiidid, vakuoolid, ER, rakukeskus, Golgi kompleks. Need erinevad oma struktuuri ja funktsioonide poolest. Kõik tsütoplasma organellid suhtlevad üksteisega, tagades raku normaalse funktsioneerimise.
Tabel 1. RAKU STRUKTUUR
ORGANELLID | STRUKTUUR JA OMADUSED | FUNKTSIOONID |
Kest | Koosneb tselluloosist. Ümbritseb taimerakke. Omab poore | Annab rakule tugevuse, säilitab teatud kuju ja kaitseb. Kas taimede skelett |
Väline rakumembraan | Kahekordne membraan raku struktuur. See koosneb bilipiidkihist ja mosaiikvalkudest, mille välisküljel asuvad süsivesikud. Poolläbilaskvad | Piirab kõigi organismide rakkude elussisu. Tagab selektiivse läbilaskvuse, kaitseb, reguleerib vee-soola tasakaal, vahetada väliskeskkonnaga. |
Endoplasmaatiline retikulum (ER) | Ühe membraani struktuur. Torude, torude, tsisternide süsteem. Läbistab kogu raku tsütoplasma. Sile ER ja granuleeritud ER ribosoomidega | Jagab raku eraldi sektsioonideks, kus toimuvad keemilised protsessid. Tagab side ja ainete transpordi rakus. Valgu süntees toimub granuleeritud ER-l. Siledal - lipiidide süntees |
Golgi aparaat | Ühe membraani struktuur. Mullide, paakide süsteem, milles paiknevad sünteesi- ja lagunemissaadused | Tagab ainete pakkimise ja eemaldamise rakust, moodustab primaarsed lüsosoomid |
Lüsosoomid | Ühemembraanilised sfäärilised rakustruktuurid. Sisaldab hüdrolüütilisi ensüüme | Pakkuda poolitamist suure molekulmassiga ained, rakusisene seedimine |
Ribosoomid | Mittemembraansed seenekujulised struktuurid. Koosneb väikestest ja suurtest allüksustest | Sisaldub tuumas, tsütoplasmas ja granuleeritud ER-s. Osaleb valkude biosünteesis. |
Mitokondrid | Pikliku kujuga kahemembraanilised organellid. Välimine membraan on sile, sisemine moodustab kristlasi. Täidetud maatriksiga. Seal on mitokondriaalne DNA, RNA ja ribosoomid. Poolautonoomne struktuur | Need on rakkude energiajaamad. Nad tagavad hingamisprotsessi - orgaaniliste ainete hapniku oksüdatsiooni. ATP süntees on pooleli |
Plastiidid Kloroplastid | Iseloomulik taimerakkudele. Topeltmembraanilised, poolautonoomsed pikliku kujuga organellid. Sees on need täidetud stroomaga, milles asuvad granaadid. Granaadid moodustuvad membraanistruktuuridest – tülakoididest. Seal on DNA, RNA, ribosoomid | Toimub fotosüntees. Heleda faasi reaktsioonid toimuvad tülakoidmembraanidel ja tumeda faasi reaktsioonid stroomas. Süsivesikute süntees |
Kromoplastid | Topeltmembraanilised sfäärilised organellid. Sisaldab pigmente: punane, oranž, kollane. Moodustunud kloroplastidest | Andke lilledele ja puuviljadele värvi. Sügisel moodustuvad kloroplastidest ja annavad lehtedele kollase värvuse. |
Leukoplastid | Topeltmembraanilised, värvimata, sfäärilised plastiidid. Valguses võivad nad muutuda kloroplastideks | Säilitage toitaineid tärklise terade kujul |
Raku keskus | Mittemembraansed struktuurid. Koosneb kahest tsentrioolist ja tsentrosfäärist | Moodustab rakkude jagunemise spindli ja osaleb rakkude jagunemises. Rakud kahekordistuvad pärast jagunemist |
Vacuool | Iseloomulik taimerakule. Rakumahlaga täidetud membraaniõõs | Reguleerib raku osmootset rõhku. Kogub raku toitaineid ja jääkaineid |
Tuum | Peamine komponent rakud. Ümbritsetud kahekihilise poorse tuumamembraaniga. Täidetud karüoplasmaga. Sisaldab DNA-d kromosoomide kujul (kromatiini) | Reguleerib kõiki rakus toimuvaid protsesse. Pakub päriliku teabe edastamist. Kromosoomide arv on iga liigi puhul konstantne. Tagab DNA replikatsiooni ja RNA sünteesi |
Nucleolus | Tuumas moodustis tume, karüoplasmast eraldamata | Ribosoomide moodustumise koht |
Liikumise organellid. Cilia. Flagella | Membraaniga ümbritsetud tsütoplasma väljakasvud | Tagab rakkude liikumise, tolmuosakeste eemaldamise (ripsepiteel) |
Seente, taimede ja loomade elutegevuses ja rakkude jagunemises on kõige olulisem roll tuumal ja selles paiknevatel kromosoomidel. Enamikul nende organismide rakkudest on üks tuum, kuid on ka mitmetuumalisi rakke, näiteks lihasrakke. Tuum asub tsütoplasmas ja sellel on ümmargune või ovaalne kuju. See on kaetud kahest membraanist koosneva kestaga. Tuumaümbrises on poorid, mille kaudu toimub ainete vahetus tuuma ja tsütoplasma vahel. Tuum on täidetud tuumamahlaga, milles paiknevad nukleoolid ja kromosoomid.
Nucleolid- need on tuumas toodetud ribosomaalsest RNA-st ja tsütoplasmas sünteesitud valkudest moodustunud ribosoomide "tootmise töötoad".
Tuuma põhifunktsioon – päriliku informatsiooni talletamine ja edastamine – on seotud kromosoomid. Igal organismitüübil on oma kromosoomide komplekt: teatud arv, kuju ja suurus.
Kõiki keharakke, välja arvatud sugurakud, nimetatakse somaatiline(kreeka keelest soma- keha). Sama liigi organismi rakud sisaldavad sama kromosoomikomplekti. Näiteks inimestel sisaldab iga keharakk 46 kromosoomi, äädikakärbsel Drosophila - 8 kromosoomi.
Somaatilistel rakkudel on reeglina kahekordne kromosoomide komplekt. Seda nimetatakse diploidne ja seda tähistatakse 2-ga n. Seega on inimesel 23 paari kromosoome, see tähendab 2 n= 46. Sugurakud sisaldavad poole vähem kromosoome. Kas see on vallaline või haploidne, komplekt. Inimesel on 1 n = 23.
Kõik somaatiliste rakkude kromosoomid, erinevalt sugurakkude kromosoomidest, on seotud. Ühe paari moodustavad kromosoomid on üksteisega identsed. Paaritud kromosoome nimetatakse homoloogne. Kromosoomid, mis kuuluvad erinevad paarid ja erinevad kuju ja suurusega, nn mittehomoloogsed(joonis 8).
Mõnel liigil võib kromosoomide arv olla sama. Näiteks punasel ristikul ja hernestel on 2 n= 14. Nende kromosoomid erinevad aga kuju, suuruse ja DNA molekulide nukleotiidse koostise poolest.
Riis. 8. Kromosoomide komplekt Drosophila rakkudes.
Riis. 9. Kromosoomi ehitus.
Et mõista kromosoomide rolli päriliku teabe edastamisel, on vaja tutvuda nende struktuuri ja keemilise koostisega.
Mittejaguneva raku kromosoomid näevad välja nagu pikad õhukesed niidid. Enne rakkude jagunemist koosneb iga kromosoom kahest identsest ahelast - kromatiidid, mis on ühendatud vöökoha vöökohtade vahel - (joonis 9).
Kromosoomid koosnevad DNA-st ja valkudest. Kuna DNA nukleotiidide koostis erineb erinevad tüübid, on kromosoomi koostis igal liigil ainulaadne.
Igal rakul, välja arvatud bakterirakud, on tuum, milles paiknevad nukleoolid ja kromosoomid. Iga liiki iseloomustab teatud kromosoomide komplekt: arv, kuju ja suurus. Enamiku organismide somaatilistes rakkudes on kromosoomide komplekt diploidne, sugurakkudes haploidne. Paaritud kromosoome nimetatakse homoloogseteks. Kromosoomid koosnevad DNA-st ja valkudest. DNA molekulid tagavad päriliku informatsiooni talletamise ja edastamise rakust rakku ja organismist organismi.
Kui olete need teemad läbi töötanud, peaksite olema võimeline:
- Selgitage, millistel juhtudel tuleks kasutada valgusmikroskoopi (struktuuri) või ülekandeelektronmikroskoopi.
- Kirjeldage rakumembraani ehitust ja selgitage seost membraani ehituse ja selle võime vahel raku ja selle keskkonna vahel aineid vahetada.
- Määratlege protsessid: difusioon, hõlbustatud difusioon, aktiivne transport, endotsütoos, eksotsütoos ja osmoos. Märkige nende protsesside erinevused.
- Nimetage struktuuride funktsioonid ja märkige, millistes rakkudes (taime-, looma- või prokarüootses) need asuvad: tuum, tuumamembraan, nukleoplasma, kromosoomid, plasmamembraan, ribosoom, mitokondrid, rakusein, kloroplast, vakuool, lüsosoom, sile endoplasmaatiline retikulum (agranulaarne) ja töötlemata (granulaarne), rakukeskus, Golgi aparaat, tsilium, flagellum, mesosoom, pili või fimbriae.
- Nimeta vähemalt kolm märki, mille järgi saab taimerakku loomarakust eristada.
- Loetlege olulisemad erinevused prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude vahel.
Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. " Üldine bioloogia". Moskva, "Valgustus", 2000
- Teema 1. "Plasmamembraan." §1, §8 lk 5;20
- Teema 2. "Puur". §8-10 lk 20-30
- Teema 3. "Prokarüootne rakk. Viirused." §11 lk 31-34
Hoolimata asjaolust, et rakud võivad olla erineva kuju ja suurusega ning kuuluda erinevatesse kudedesse, on kõigil rakkudel identsete struktuuride komplekt. Näiteks peaaegu iga raku membraani sees on tsütoplasmaga ümbritsetud tuum. Tuuma ja tsütoplasma koos nimetatakse protoplasmaks.
Lisaks paljunevad kõik rakud peaaegu ühtemoodi – rakkude jagunemise teel. Kõige tavalisemat rakkude jagunemise tüüpi, mida on illustreeritud allpool, nimetatakse mitoosiks (kaudne jagunemine). Mitoosi ajal jaguneb algne rakk, mida nimetatakse vanem- (ema-) rakuks, kaheks tütarrakuks. See protsess, mis inimestel võib kesta mõnest minutist mitme tunnini, lõpeb algse raku täpsete koopiate moodustamisega.
Jagamine ja paljundamine
Rakukromosoomid sisaldavad geneetilist materjali – molekule, mis määravad raku struktuuri ja funktsiooni. Kui rakk jaguneb mitoosi teel, paljuneb geneetiline materjal täpselt tütarrakkudes. Teksti all olevad illustratsioonid näitavad nelja kromosoomi käitumist (tegelikult inimese rakk jagunemise ajal on 46 kromosoomi).
1. Tsentrioolid kahekordistuvad dubleerimise käigus, kui tuuma kromatiidid on modifitseeritud, muutudes eraldi kromosoomideks.
2. Tsentrioolid lahknevad ja moodustavad spindlikujulisi struktuure.
3. Kui tuum kaob, reastuvad kromosoomid.
4. Uute kromosoomide moodustamiseks jagatakse iga kromosoom kaheks osaks.
5. Kromosoomide migratsioon on lõppenud ja tsütoplasma hakkab raku keskosas ahenema.
6. Mõlemas tütarrakus moodustub uus tuum.
Raku anatoomia
Kromatiin. See aine sisaldab geneetilist materjali.
Tsütoplasma. See homogeenne rakusisene vedelik on protoplasma, mis asub väljaspool tuuma.
Rakuline raamistik. Säilitab raku struktuurse terviklikkuse.
Golgi aparaat. Rakku eritavad spetsiaalsed ained, mis kogutakse kokku Golgi aparaadis (kompleks).
Lipiidide tilk. Rasvaosakesed kombineerituna moodustavad pisarakuju.
Lüsosoom. See struktuur sisaldab seedeensüümid, mis lagundavad keerulisi osakesi ja lahustavad rakkude mittevajalikke osi.
Microvilli. Rakust välja ulatudes suurendavad need eendid selle pindala ja võimet absorbeerida aineid.
Mitokondrid. See mikroskoopiline struktuur on energiakeskus, mis toodab energiat raku eluea säilitamiseks.
Nucleolus. See kera, mis asub tuuma sees, sisaldab RNA-d, mis on valkude tootmiseks ülioluline.
Tuum. Tuum sisaldab kromosoome, koordineerib kõiki raku funktsioone ja toimib dubleerimistehasena.
Ribosoom. See väike osake toodab rakus valku.
Granulaarne endoplasmaatiline retikulum. Moodustab kanalite võrgustiku, mille külge on kinnitatud ribosoomid, andes sellele granulaarse struktuuri -
Agranulaarne endoplasmaatiline retikulum. See ulatuslik tsütoplasma õõnsuste võrgustik toodab lipiide ja transpordib rakus aineid.