Raku struktuur. Küsimused iseseisvaks tööks
Kaart 1
Millised organellid on loomarakkudele iseloomulikud? (ribosoomid, plastiidid, vakuoolid).
Millist funktsiooni mitokondrid täidavad? (fotosüntees, valgusüntees, rasvade süntees, ATP süntees, ainete transport).
2. kaart
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Millistest molekulidest membraan koosneb? (süsivesikud, lipiidid, valgud, vesi, ATP).
Millised plastiidid on värvitud? (leukoplastid, kloroplastid, kromoplastid).
Kuidas nimetatakse mitokondrite sisemisi struktuure? (granas, cristae, maatriks).
Kaart 3
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Kaart 4
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Millistel tsütoplasmaatilistel organellidel on ühemembraaniline struktuur? (välimine rakumembraan, ER, mitokondrid, plastiidid, Golgi kompleks, lüsosoomid).
Millised organellid on ühised taime- ja loomarakkudele? (ER, ribosoomid, mitokondrid, tuum, plastiidid).
Kaart 5
Tõmmake õigetele vastustele alla.
a) tahke või poorne;
6. kaart
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Millistel tsütoplasmaatilistel organellidel on kaksikmembraanne struktuur? (välimine rakumembraan, EPS, mitokondrid, plastiidid, Golgi kompleks).
Kus leidub molekule mitokondrites?
a) DNA (kristallid, välismembraan, sisekeskkond);
b) RNA (kristallid, välismembraan, sisekeskkond).
Milline kloroplasti struktuur sisaldab klorofülli pigmenti? (välimine membraan, cristae, grana, stroma).
Kaart 7
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Milliseid organisme iseloomustab tuuma olemasolu? (prokarüootid, eukarüootid).
Millistel tsütoplasmaatilistel organellidel on mittemembraanne struktuur? (ER, mitokondrid, plastiidid, ribosoomid, lüsosoomid).
Kus moodustuvad ribosomaalsed subühikud? (tsütoplasma, tuum, vakuoolid).
Mis on mitokondrite struktuur? (ühemembraaniline, kahemembraaniline, mittemembraanne).
Kaart 8
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Milline tuumastruktuur kannab organismi pärilikke omadusi? (tuumaümbris, tuumamahl, kromosoomid, nukleoolid).
a) fotosüntees (leukoplastid, kloroplastid, kromoplastid);
b) tärklise kuhjumine (leukoplastid, kloroplastid, kromoplastid).
Mis on mitokondrite struktuur? (ühemembraaniline, kahemembraaniline, mittemembraanne).
Mitmest subühikust koosneb ribosoom? (üks kaks kolm neli).
Mis on tuumaümbris?
a) tahke või poorne;
b) ühe- või kahemembraaniline.
Kaart 9
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Milline membraanikomponent määrab selektiivse läbilaskvuse omaduse? (valgud, lipiidid, rasvad, süsivesikud).
Millistes raku organellides asuvad ribosoomid? (tsütoplasma, sile ER, kare ER, mitokondrid, plastiidid, tuumaümbris).
Millises mitokondrite osas toimub oksüdatsioon? orgaaniline aine? (kristallid, välismembraan, sisekeskkond).
Millise struktuuri ilmnemisel eraldus tuum tsütoplasmast? (kromosoomid, nukleool, tuumaümbris, tuumamahl).
Kaart 10
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Millistes rakuorganellides toimub ATP süntees?
a) taimerakkudes (kloroplastid, mitokondrid, ribosoomid);
b) loomarakkudes (kloroplastid, mitokondrid, ribosoomid).
Millised rakuorganellid sisaldavad pigmendi klorofülli? (mitokondrid, kloroplastid, leukoplastid, kromoplastid).
Mis tüüpi membraan on tuumaümbris? (ühekordne tahke või topeltpoorne).
Kaart 11
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Millised elusraku omadused sõltuvad rakumembraani toimimisest? (selektiivne läbilaskvus, vee neeldumine ja kinnipidamine, ioonivahetus, isolatsioon ja suhtlemine keskkonnaga).
Mitmest subühikust koosneb ribosoom? (üks kaks kolm neli).
Millises mitokondrite osas toimub orgaaniliste ainete oksüdatsioon? (kristallid, välismembraan, sisekeskkond).
Millised organellid on ühised taime- ja loomarakkudele? (ribosoomid, vakuoolid, mitokondrid, tuum, plastiidid).
Milline raku struktuur ühendab organellid ühtseks tervikuks, transpordib aineid ning osaleb valkude ja rasvade sünteesis? (välimine rakumembraan, endoplasmaatiline retikulum, Golgi aparaat).
Kaart 12
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Kuidas eraldatakse raku tsütoplasma keskkonnast? (ER membraanid, raku välismembraan, tuumamembraan).
Millises tuumastruktuuris toimub ribosoomide subühikute kokkupanek? (tuumamahl, nukleool, tuumaümbris).
Millised plastiidid sisaldavad pigmendi klorofülli? (leukoplastid, kloroplastid, kromoplastid).
Millise struktuuri ilmnemisel eraldus tuum tsütoplasmast? (kromosoomid, nukleool, tuumaümbris, tuumamahl).
Mis on mitokondrite struktuur? (ühemembraaniline, kahemembraaniline, mittemembraanne).
kaart 13
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Millised organellid on iseloomulikud ainult taimerakkudele? (ER, ribosoomid, plastiidid, mitokondrid).
Millistest molekulidest koosneb rakumembraan? (valgud, lipiidid, süsivesikud, vesi, ATP).
Milline tuumastruktuur kannab organismi pärilikke omadusi? (tuumaümbris, tuumamahl, kromosoomid, nukleoolid).
Kus toimub ATP süntees? (cristae, mitokondrite sisekeskkond, mitokondrite välismembraan, mitokondrite väliskeskkond).
Mis sisaldub ribosoomides? (valgud, lipiidid, süsivesikud, DNA, RNA).
Kaart 14
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Miks nimetatakse mitokondreid "rakkude jõujaamadeks"? (viia läbi valkude süntees, ATP süntees, süsivesikute süntees, rasvade süntees).
Millistel tsütoplasmaatilistel organellidel on ühemembraaniline struktuur? (välimine rakumembraan, ER, mitokondrid, plastiidid, Golgi kompleks, lüsosoomid).
Kus moodustuvad ribosomaalsed subühikud? (tsütoplasma, tuum, mitokondrid).
Kuidas nimetatakse mitokondrite sisemisi struktuure? (maatriks, cristae, grana).
Milliseid organisme iseloomustab tuuma olemasolu? (prokarüootid, eukarüootid).
Kaart 15
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Millist funktsiooni ribosoomid täidavad? (fotosüntees, valgusüntees, rasvade süntees, ATP süntees, ainete transport).
Millised plastiidid võivad olla oranžid? (leukoplastid, kloroplastid, kromoplastid).
Millises tuuma osas asub DNA molekul? (tuumamahl, kromosoomid, tuumaümbris, tuum).
Millisesse organellide rühma plastiidid kuuluvad? (ühemembraaniline, kahemembraaniline, mittemembraanne).
kaart 16
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Millistes taimerakkude organellides toimub ATP süntees? (kloroplastid, mitokondrid, ribosoomid).
Millistes raku organellides asuvad ribosoomid? (tsütoplasma, sile ER, kare ER, mitokondrid, plastiidid, tuumaümbris).
Mis on mitokondrite struktuur? (ühemembraaniline, kahemembraaniline, mittemembraanne).
Milline osa kloroplastist sisaldab DNA-d ja ribosoome? (välismembraan, grana, sisekeskkond, strooma).
Millised on raku tuuma funktsioonid? (päriliku teabe säilitamine ja edastamine, osalemine rakkude jagunemises, osalemine DNA ja RNA sünteesis).
Kaart 17
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Millistel tsütoplasmaatilistel organellidel on kaksikmembraanne struktuur? (ER, mitokondrid, plastiidid, Golgi aparaat).
Kus moodustuvad ribosomaalsed subühikud? (tsütoplasma, tuum, vakuool).
Millised plastiidid täidavad järgmisi funktsioone:
a) tärklise kuhjumine (leukoplastid, kloroplastid, kromoplastid).
b) fotosüntees (leukoplastid, kloroplastid, kromoplastid);
Millised organellid on ühised taime- ja loomarakkudele? (ribosoomid, vakuoolid, mitokondrid, tuum, plastiidid).
Millised komponendid moodustavad tuuma? (mitokondrid, kromosoomid, tuumad, plastiidid).
kaart 18
Tõmmake õigetele vastustele alla.
Millistes rakuorganellides toimub ainult valgusüntees? (plastiidid, ribosoomid, mitokondrid, Golgi kompleks).
Millises mitokondrite osas toimub orgaaniliste ainete oksüdatsioon? (kristallid, välismembraan, sisekeskkond).
Milline organell seob raku sisu ühtseks tervikuks, teostab valkude ja rasvade sünteesi ning osaleb ainete transpordis? (välimine rakumembraan, ER, Golgi aparaat).
Milliseid organisme iseloomustab tuuma olemasolu? (prokarüootid, eukarüootid).
Millistes raku organellides asuvad ribosoomid? (tsütoplasma, sile ER, kare ER, mitokondrid, plastiidid, tuumaümbris).
Rakk kui bioloogiline süsteem
Kaasaegne rakuteooria, selle peamised sätted, roll kaasaegse loodusteadusliku maailmapildi kujunemisel. Teadmiste arendamine raku kohta. Organismide rakuline struktuur on orgaanilise maailma ühtsuse alus, tõend eluslooduse sugulusest
Kaasaegne rakuteooria, selle peamised sätted, roll kaasaegse loodusteadusliku maailmapildi kujunemisel
Üks neist põhimõisteid V kaasaegne bioloogia on idee, et kõigil elusorganismidel on rakuline struktuur. Raku struktuuri, selle elutegevuse ja koostoime uurimine keskkond teadustehinguid tsütoloogia, mida nüüd nimetatakse sagedamini rakubioloogiaks. Tsütoloogia võlgneb oma välimuse rakuteooria sõnastusele (1838–1839, M. Schleiden, T. Schwann, täiendas 1855. aastal R. Virchow).
Rakuteooria on üldistatud ettekujutus rakkude kui elusüksuste ehitusest ja funktsioonidest, nende paljunemisest ja rollist hulkraksete organismide tekkes.
Rakuteooria põhiprintsiibid:
- Rakk on elusorganismide struktuuri, elutegevuse, kasvu ja arengu üksus – väljaspool rakku elu pole.
- Kamber - üks süsteem, mis koosneb paljudest üksteisega loomulikult seotud elementidest, esindades teatud terviklikku moodustist.
- Kõigi organismide rakud on oma keemilise koostise, struktuuri ja funktsioonide poolest sarnased.
- Uued rakud tekivad ainult emarakkude jagunemise tulemusena (“rakk rakust”).
- Mitmerakuliste organismide rakud moodustavad kudesid ja elundid koosnevad kudedest. Organismi kui terviku elu määrab selle moodustavate rakkude koosmõju.
- Mitmerakuliste organismide rakkudel on täiskomplekt geene, kuid erinevad üksteisest selle poolest, et neis töötavad erinevad geenirühmad, mille tulemuseks on rakkude morfoloogiline ja funktsionaalne mitmekesisus – diferentseerumine.
Tänu rakuteooria loomisele sai selgeks, et rakk on elu väikseim üksus, elementaarne elusüsteem, millel on kõik elusolendite tunnused ja omadused. Pärilikkuse ja varieeruvuse vaadete kujunemise tähtsaimaks eelduseks sai rakuteooria sõnastamine, kuna nende olemuse ja loomuomaste mustrite tuvastamine viitas paratamatult elusorganismide struktuuri universaalsusele. Rakkude keemilise koostise ja struktuuri ühtsuse tuvastamine andis tõuke elusorganismide päritolu ja nende evolutsiooni ideede väljatöötamisele. Lisaks on protsessis mitmerakuliste organismide päritolu ühest rakust embrüo areng on muutunud kaasaegse embrüoloogia dogmaks.
Teadmiste arendamine raku kohta
Kuni 17. sajandini ei teadnud inimesed end ümbritsevate objektide mikrostruktuurist üldse midagi ja tajusid maailma palja silmaga. Seadme mikromaailma uurimiseks – mikroskoobi – leiutasid 1590. aasta paiku Hollandi mehaanikud G. ja Z. Jansen, kuid selle ebatäiuslikkus ei võimaldanud piisavalt väikeseid objekte uurida. Ainult K. Drebbeli (1572-1634) loodud nn liitmikroskoobi põhjal aitas kaasa edusamme selles valdkonnas.
Inglise füüsik R. Hooke (1635-1703) täiustas 1665. aastal mikroskoobi disaini ja lihvimisläätsede tehnoloogiat ning soovis tagada parema pildikvaliteedi, uuris selle all olevaid korgi-, söe- ja elustaimede lõike. Sektsioonidelt avastas ta pisikesed poorid, mis meenutasid kärgstruktuuri, ja nimetas neid rakkudeks (ladina keelest. tselluloos- rakk, rakk). Huvitav on märkida, et R. Hooke pidas raku põhikomponendiks rakumembraani.
17. sajandi teisel poolel ilmusid silmapaistvamate mikroskoopide M. Malpighi (1628-1694) ja N. Grew (1641-1712) tööd, kes avastasid ka paljude taimede rakulise struktuuri.
Veendumaks, et R. Hooke'i ja teiste teadlaste nähtu vastab tõele, töötas erihariduseta Hollandi kaupmees A. van Leeuwenhoek iseseisvalt välja mikroskoobi disaini, mis erines põhimõtteliselt olemasolevast, ja täiustas läätsede valmistamise tehnoloogiat. See võimaldas tal saavutada 275-300-kordse suurenduse ja uurida struktuuridetaile, mis olid teistele teadlastele tehniliselt kättesaamatud. A. van Leeuwenhoek oli ületamatu vaatleja: ta visandas ja kirjeldas hoolikalt mikroskoobi all nähtut, kuid ei püüdnud seda selgitada. Ta avastas üherakulised organismid, sealhulgas bakterid, ja leidis taimerakkudes tuumasid, kloroplaste ja rakuseinte paksenemist, kuid tema avastusi hinnati palju hiljem.
Organismide siseehituse komponentide avastused 19. sajandi esimesel poolel järgnesid üksteise järel. G. Mohl eristas taimerakkudes elusainet ja vesist vedelikku – rakumahla – ning avastas poorid. Inglise botaanik R. Brown (1773-1858) avastas tuuma orhideerakkudes 1831. aastal, seejärel avastati see kõikides taimerakkudes. Tšehhi teadlane J. Purkinje (1787-1869) võttis kasutusele termini “protoplasma”, et tähistada tuumata raku poolvedelat želatiinset sisu (1840). Belgia botaanik M. Schleiden (1804-1881) arenes kaugemale kõigist oma kaasaegsetest, kes uurides erinevate liikide arengut ja eristumist. rakulised struktuurid kõrgemad taimed, tõestas, et kõik taimeorganismid pärinevad ühest rakust. Ta uuris ka ümarate nukleoolide kehasid sibulasoomuse rakkude tuumades (1842).
1827. aastal avastas vene embrüoloog K. Baer inimeste ja teiste imetajate munad, lükates sellega ümber idee organismi arenemisest eranditult meessugurakkudest. Lisaks tõestas ta mitmerakulise loomorganismi moodustumist ühest rakust - viljastatud munarakust, aga ka mitmerakuliste loomade embrüonaalse arengu etappide sarnasust, mis viitas nende päritolu ühtsusele. 19. sajandi keskpaigaks kogunenud teave nõudis üldistamist, millest sai rakuteooria. Bioloogia võlgneb oma sõnastuse saksa zooloogile T. Schwannile (1810-1882), kes oma andmetele ja M. Schleideni järeldustele taimede arengu kohta lähtudes esitas oletuse, et kui tuum esineb mistahes all nähtavas moodustises. mikroskoop, siis see moodustis on rakk. Sellest kriteeriumist lähtudes sõnastas T. Schwann rakuteooria põhisätted.
Saksa arst ja patoloog R. Virchow (1821-1902) tõi sellesse teooriasse sisse veel ühe olulise punkti: rakud tekivad ainult algse raku jagunemisel, st rakud moodustuvad ainult rakkudest (“rakk rakust”).
Alates rakuteooria loomisest on õpetus rakust kui organismi struktuuri, talitluse ja arengu üksusest pidevalt arenenud. 19. sajandi lõpuks selgitati tänu mikroskoopilise tehnoloogia edule raku struktuur, kirjeldati organelle – erinevaid funktsioone täitvaid rakuosi –, uuriti uute rakkude moodustumise meetodeid (mitoos, meioos). ja selgus rakuliste struktuuride esmane tähtsus pärilike omaduste edasikandmisel. Uusimate füüsikalis-keemiliste uurimismeetodite kasutamine võimaldas süveneda päriliku teabe säilitamise ja edastamise protsessidesse ning uurida iga rakustruktuuri peenstruktuuri. Kõik see aitas kaasa rakuteaduse eraldamisele iseseisvaks teadmiste haruks - tsütoloogia.
Organismide rakuline ehitus, kõigi organismide rakkude ehituse sarnasus on orgaanilise maailma ühtsuse alus, tõend eluslooduse sugulusest
Kõik tänapäeval tuntud elusorganismid (taimed, loomad, seened ja bakterid) on rakulise struktuuriga. Isegi viirused, millel puudub rakuline struktuur, saavad paljuneda ainult rakkudes. Rakk on elementaarne struktuur funktsionaalne üksus elamine, mis on omane kõikidele selle ilmingutele, eelkõige ainevahetusele ja energiamuutustele, homöostaasile, kasvule ja arengule, paljunemisele ja ärrituvusele. Samal ajal salvestatakse, töödeldakse ja rakendatakse pärilikku teavet rakkudes.
Vaatamata rakkude mitmekesisusele on nende struktuuriplaan sama: need kõik sisaldavad pärilik aparaatsisse uppunud tsütoplasma ja ümbritsev lahter plasmamembraan.
Rakk tekkis orgaanilise maailma pika evolutsiooni tulemusena. Rakkude ühinemine mitmerakuliseks organismiks ei ole lihtne liitmine, kuna iga rakk, säilitades kõik elusorganismile omased omadused, omandab samal ajal uusi omadusi tänu oma kindla funktsiooni täitmisele. Ühelt poolt saab mitmerakulise organismi jagada selle koostisosadeks - rakkudeks, kuid teisest küljest on neid uuesti kokku pannes võimatu taastada kogu organismi funktsioone, kuna ainult raku osade koostoimes on võimatu. süsteem ilmub uusi omadusi. See paljastab ühe põhilise elusolendi iseloomustava mustri – diskreetse ja tervikliku ühtsuse. Väikesed suurused ja märkimisväärne rakkude arv loovad mitmerakulistes organismides suure pindala, mis on vajalik kiire ainevahetuse tagamiseks. Lisaks, kui üks kehaosa sureb, saab selle terviklikkust taastada rakkude paljunemise teel. Väljaspool rakku on päriliku teabe salvestamine ja edastamine, energia salvestamine ja ülekandmine koos järgneva tööks muutmisega võimatu. Lõpuks andis funktsioonide jaotus rakkude vahel paljurakulises organismis organismidele rohkelt võimalusi oma keskkonnaga kohanemiseks ja oli eelduseks nende organisatsiooni keerukamaks muutmisele.
Seega oli kõigi elusorganismide rakkude struktuuriplaani ühtsuse kehtestamine tõestuseks kogu elu päritolu ühtsusest Maal.
Rakkude mitmekesisus. Prokarüootsed ja eukarüootsed rakud. Taimede, loomade, bakterite, seente rakkude võrdlevad omadused Rakkude mitmekesisus
Rakkude teooria järgi on rakk organismide väikseim struktuurne ja funktsionaalne üksus, millel on kõik elusolendi omadused. Rakkude arvu järgi jaotatakse organismid ühe- ja hulkrakulisteks. Üherakuliste organismide rakud eksisteerivad iseseisvate organismidena ja täidavad kõiki elusolendite funktsioone. Kõik prokarüootid ja mitmed eukarüootid (paljud vetikad, seened ja algloomad), mis paistavad silma erakordse kuju ja suuruse poolest, on üherakulised. Enamik organisme on siiski veel mitmerakulised. Nende rakud on spetsialiseerunud teatud funktsioonide täitmisele ja moodustavad kudesid ja elundeid, mis ei saa muud kui mõjutada nende morfoloogilisi tunnuseid. Näiteks inimkeha koosneb ligikaudu 10 14 rakust, mida esindab ligikaudu 200 erineva kuju ja suurusega erinevat liiki.
Rakkude kuju võib olla ümmargune, silindriline, kuubikujuline, prismaatiline, kettakujuline, spindlikujuline, tähtkujuline jne. Seega on munad ümara kujuga, epiteelirakud on silindrilise, kuubikujulise ja prisma kujuga, punased verelibled on kaksiknõgusa ketta kuju, lihaskoe rakkudel on spindli kuju ja tähtkujulised rakud närvikude. Paljudel rakkudel pole üldse püsivat kuju. Nende hulka kuuluvad esiteks vere leukotsüüdid.
Rakkude suurused varieeruvad samuti märkimisväärselt: enamiku mitmerakulise organismi rakkude suurus on 10 kuni 100 mikronit ja väikseim - 2-4 mikronit. Alumine piir tuleneb asjaolust, et rakus peab elutegevuse tagamiseks olema minimaalne kogum aineid ja struktuure ning liiga suur raku suurus segab ainete ja energia vahetust keskkonnaga ning muudab protsessid ka keerulisemaks. homöostaasi säilitamiseks. Mõned rakud on aga palja silmaga näha. Esiteks hõlmavad need arbuusi ja õuna viljade rakke, aga ka kalade ja lindude mune. Isegi kui üks lahtri lineaarsetest mõõtmetest ületab keskmise, vastavad kõik teised normile. Näiteks võib neuroni protsess olla pikem kui 1 m, kuid selle läbimõõt vastab endiselt keskmisele väärtusele. Raku suuruse ja keha suuruse vahel puudub otsene seos. Seega on elevandi ja hiire lihasrakud ühesuurused.
Prokarüootsed ja eukarüootsed rakud
Nagu eespool mainitud, on rakkudel palju sarnaseid funktsionaalseid omadusi ja morfoloogilisi tunnuseid. Igaüks neist koosneb sellesse sukeldatud tsütoplasmast pärilik aparaat ja väliskeskkonnast eraldatud plasmamembraan, või plasmalemma, mis ei sega ainevahetuse ja energia protsessi. Väljaspool membraani võib rakul olla ka erinevatest ainetest koosnev rakusein, mis kaitseb rakku ja on omamoodi väline skelett.
Tsütoplasma on raku kogu sisu, mis täidab ruumi plasmamembraani ja geneetilist teavet sisaldava struktuuri vahel. See koosneb põhiainest - hüaloplasma- ja sellesse sukeldatud organellid ja kandmised. Organoidid on raku püsivad komponendid, mis täidavad teatud funktsioone, ja inklusioonid on raku eluea jooksul tekkivad ja kaovad komponendid, mis täidavad peamiselt säilitamis- või eritusfunktsioone. Inklusioonid jagunevad sageli tahketeks ja vedelateks. Tahkeid inklusioone esindavad peamiselt graanulid ja need võivad olla erineva iseloomuga, samas kui vaakumid ja rasvatilgad loetakse vedelateks inklusioonideks.
Praegu on rakukorraldusel kaks peamist tüüpi: prokarüootne ja eukarüootne.
Prokarüootsel rakul puudub tuum, selle geneetiline informatsioon ei ole tsütoplasmast membraanidega eraldatud.
Tsütoplasma piirkonda, kus prokarüootses rakus säilitatakse geneetilist teavet, nimetatakse nukleoid. Prokarüootsete rakkude tsütoplasmas on peamiselt ühte tüüpi organellid - ribosoomid ja membraanidega ümbritsetud organellid puuduvad täielikult. Bakterid on prokarüootid.
Eukarüootne rakk on rakk, millel on vähemalt üks arenguetapp tuum- spetsiaalne struktuur, milles DNA asub.
Eukarüootsete rakkude tsütoplasmat eristab membraanide ja mittemembraansete organellide märkimisväärne mitmekesisus. Eukarüootsete organismide hulka kuuluvad taimed, loomad ja seened. Prokarüootsete rakkude suurus on tavaliselt suurusjärgu võrra väiksem kui eukarüootsete rakkude suurus. Enamik prokarüoote on üherakulised organismid, eukarüootid aga mitmerakulised.
Taimede, loomade, bakterite ja seente rakkude ehituse võrdlusomadused
Lisaks prokarüootidele ja eukarüootidele iseloomulikele tunnustele on taimede, loomade, seente ja bakterite rakkudel ka mitmeid tunnuseid. Seega sisaldavad taimerakud spetsiifilisi organelle - kloroplastid, mis määravad nende fotosünteesivõime, samas kui neid organelle teistes organismides ei leidu. See muidugi ei tähenda, et teised organismid poleks võimelised fotosünteesiks, kuna näiteks bakterites esineb see plasmamembraani ja tsütoplasmas üksikute membraani vesiikulite invaginatsioonidel.
Taimerakud sisaldavad reeglina suuri rakumahlaga täidetud vakuoole. Neid leidub ka loomade, seente ja bakterite rakkudes, kuid neil on täiesti erinev päritolu ja nad täidavad erinevaid funktsioone. Peamine reservaine, mida taimedes tahkete lisanditena leidub, on tärklis, loomadel ja seentel glükogeen ning bakterites glükogeen ehk volutiin.
Veel üks nende organismirühmade eripära on pinnaaparaadi organiseeritus: loomorganismide rakkudel puudub rakuseina, nende plasmamembraan on kaetud ainult õhukese glükokalüksiga, samas kui kõigil teistel on see olemas. See on täiesti arusaadav, kuna loomade toitumisviis on seotud toiduosakeste püüdmisega fagotsütoosi käigus ja rakuseina olemasolu võtaks nad sellest võimalusest ilma. Keemiline iseloom Rakuseina moodustav aine on erinevates elusorganismide rühmades erinev: kui taimedes on selleks tselluloos, siis seentes kitiin ja bakterites mureiin. Taimede, loomade, seente ja bakterite rakkude ehituse võrdlusomadused
Sign | Bakterid | Loomad | Seened | Taimed |
Toitumise meetod | Heterotroofne või autotroofne | Heterotroofne | Heterotroofne | Autotroofne |
Päriliku teabe organiseerimine | Prokarüootid | Eukarüootid | Eukarüootid | Eukarüootid |
DNA lokaliseerimine | Nukleoid, plasmiidid | Tuum, mitokondrid | Tuum, mitokondrid | Tuum, mitokondrid, plastiidid |
Plasma membraan | Sööma | Sööma | Sööma | Sööma |
Raku sein | Mureinovaya | — | Kitiinne | Tselluloos |
Tsütoplasma | Sööma | Sööma | Sööma | Sööma |
Organoidid | Ribosoomid | Membraan ja mittemembraan, sealhulgas rakukeskus | Membraanne ja mittemembraanne | Membraan ja mittemembraan, sealhulgas plastiidid |
Liikumise organoidid | Lipukesed ja villid | Lipud ja ripsmed | Lipud ja ripsmed | Lipud ja ripsmed |
Vacuoolid | Harva | Kokkutõmbuv, seeditav | Mõnikord | Tsentraalne vakuool rakumahlaga |
Kaasamised | Glükogeen, volutiin | Glükogeen | Glükogeen | Tärklis |
Erinevate eluslooduse kuningriikide esindajate rakkude struktuuri erinevused on näidatud joonisel.
Raku keemiline koostis. Makro- ja mikroelemendid. Rakku moodustavate anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete (valgud, nukleiinhapped, süsivesikud, lipiidid, ATP) struktuuri ja funktsioonide seos. Kemikaalide roll rakus ja inimkehas
Raku keemiline koostis
Enamik praeguseks avastatud D.I. Mendelejevi elementide perioodilise tabeli keemilisi elemente on leitud elusorganismidest. Ühest küljest ei sisalda need ühtki elementi, mida elutus looduses ei eksisteeriks, ja teisest küljest nende kontsentratsiooni kehades. elutu loodus ja elusorganismid erinevad oluliselt.
Need keemilised elemendid moodustavad anorgaanilisi ja orgaanilisi aineid. Hoolimata asjaolust, et elusorganismides on ülekaalus anorgaanilised ained, määravad just orgaanilised ained nende keemilise koostise ainulaadsuse ja elu kui terviku nähtuse, kuna neid sünteesivad peamiselt organismid eluprotsessis ja neil on elutähtis roll. reaktsioonid.
Organismide keemilise koostise uurimine ja keemilised reaktsioonid neis voogavad teadusuuringud biokeemia.
Tuleb märkida, et kemikaalide sisaldus erinevates rakkudes ja kudedes võib oluliselt erineda. Näiteks kui loomarakkudes on orgaaniliste ühendite hulgas ülekaalus valgud, siis taimerakkudes on ülekaalus süsivesikud.
Keemiline element | Maakoor | Merevesi | Elusorganismid |
O | 49.2 | 85.8 | 65-75 |
C | 0.4 | 0.0035 | 15-18 |
H | 1.0 | 10.67 | 8-10 |
N | 0.04 | 0.37 | 1.5-3.0 |
P | 0.1 | 0.003 | 0.20-1.0 |
S | 0.15 | 0.09 | 0.15-0.2 |
K | 2.35 | 0.04 | 0.15-0.4 |
Ca | 3.25 | 0.05 | 0.04-2.0 |
Cl | 0.2 | 0.06 | 0.05-0.1 |
Mg | 2.35 | 0.14 | 0.02-0.03 |
Na | 2.4 | 1.14 | 0.02-0.03 |
Fe | 4.2 | 0.00015 | 0.01-0.015 |
Zn | < 0.01 | 0.00015 | 0.0003 |
Cu | < 0.01 | < 0.00001 | 0.0002 |
I | < 0.01 | 0.000015 | 0.0001 |
F | 0.1 | 2.07 | 0.0001 |
Makro- ja mikroelemendid
Elusorganismides leidub umbes 80 keemilist elementi, kuid ainult 27 neist elementidest on oma funktsioonid rakus ja organismis väljakujunenud. Ülejäänud elemendid esinevad väikestes kogustes ja ilmselt sisenevad kehasse toidu, vee ja õhuga. Keemiliste elementide sisaldus organismis varieerub oluliselt. Sõltuvalt kontsentratsioonist jagatakse need makro- ja mikroelementideks.
Igaühe kontsentratsioon makrotoitained kehas ületab 0,01% ja nende kogusisaldus on 99%. Makroelementide hulka kuuluvad hapnik, süsinik, vesinik, lämmastik, fosfor, väävel, kaalium, kaltsium, naatrium, kloor, magneesium ja raud. Nimetatakse ka nelja esimest loetletud elementidest (hapnik, süsinik, vesinik ja lämmastik). orgaaniline, kuna need on osa peamistest orgaanilistest ühenditest. Fosfor ja väävel on ka mitmete orgaaniliste ainete, näiteks valkude ja nukleiinhapete komponendid. Fosfor on oluline luude ja hammaste moodustamiseks.
Ilma ülejäänud makroelementideta on keha normaalne toimimine võimatu. Seega osalevad kaalium, naatrium ja kloor rakkude ergastamise protsessides. Kaalium on vajalik ka paljude ensüümide toimimiseks ja vee hoidmiseks rakus. Kaltsiumi leidub taimede rakuseintes, luudes, hammastes ja molluskite kestades ning see on vajalik lihasrakkude kokkutõmbumiseks ja rakusiseseks liikumiseks. Magneesium on klorofülli komponent, pigment, mis võimaldab fotosünteesi toimuda. Ta osaleb ka valkude biosünteesis. Lisaks sellele, et raud on osa hemoglobiinist, mis kannab hapnikku veres, on see vajalik hingamis- ja fotosünteesiprotsesside jaoks, aga ka paljude ensüümide toimimiseks.
Mikroelemendid Need sisalduvad kehas kontsentratsioonides alla 0,01% ja nende kogukontsentratsioon rakus ei ulatu 0,1% -ni. Mikroelemendid on tsink, vask, mangaan, koobalt, jood, fluor jne. Tsink on osa pankrease hormooni insuliini molekulist, vask on vajalik fotosünteesi ja hingamise protsesside jaoks. Koobalt on B12-vitamiini komponent, mille puudumine põhjustab aneemiat. Jood on vajalik kilpnäärmehormoonide sünteesiks, mis tagavad normaalse ainevahetuse ning fluori seostatakse hambaemaili tekkega.
Arenguni viivad nii makro- kui ka mikroelementide ainevahetuse defitsiit ja liig või häirimine mitmesugused haigused. Eelkõige põhjustab kaltsiumi- ja fosforipuudus rahhiiti, lämmastikupuudus tugevat valgupuudust, rauapuudus aneemiat ning joodipuudus kilpnäärmehormoonide moodustumise häireid ja ainevahetuse kiiruse langust. Fluoriidi tarbimise vähenemine veest ja toidust määrab suuresti ära hambaemaili uuenemise katkemise ja sellest tulenevalt kaariese tekke. Plii on mürgine peaaegu kõigile organismidele. Selle liig põhjustab aju ja kesknärvisüsteemi pöördumatuid kahjustusi, mis väljenduvad nägemis- ja kuulmiskaotuses, unetuses, neerupuudulikkuses, krambihoogudes ning võivad põhjustada ka halvatust ja haigusi nagu vähk. Ägeda pliimürgitusega kaasnevad äkilised hallutsinatsioonid ning see lõpeb kooma ja surmaga.
Makro- ja mikroelementide puudust saab kompenseerida nende sisalduse suurendamisega toidus ja joogivees, samuti võttes ravimid. Nii leidub joodi mereandides ja jodeeritud soolas, kaltsiumi munakoortes jne.
Rakku moodustavate anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete (valgud, nukleiinhapped, süsivesikud, lipiidid, ATP) struktuuri ja funktsioonide seos. Kemikaalide roll rakus ja inimkehas
Anorgaanilised ained
Raku keemilised elemendid moodustavad mitmesuguseid ühendeid - anorgaanilisi ja orgaanilisi. Raku anorgaaniliste ainete hulka kuuluvad vesi, mineraalsoolad, happed jne, orgaaniliste ainete hulka kuuluvad valgud, nukleiinhapped, süsivesikud, lipiidid, ATP, vitamiinid jne.
Vesi(H 2 O) on raku kõige levinum anorgaaniline aine, millel on ainulaadsed füüsikalis-keemilised omadused. Sellel pole maitset, värvi ega lõhna. Kõigi ainete tihedust ja viskoossust hinnatakse vee abil. Nagu paljud teised ained, võib vesi eksisteerida kolmes agregatsiooni olekus: tahke (jää), vedel ja gaasiline (aur). Vee sulamistemperatuur on $0°$С, keemistemperatuur on $100°$С, kuid teiste ainete lahustumine vees võib neid omadusi muuta. Vee soojusmahtuvus on samuti üsna kõrge - 4200 kJ/mol K, mis annab võimaluse osaleda termoregulatsiooni protsessides. Veemolekulis paiknevad vesinikuaatomid 105°$ nurga all, samas kui elektronnegatiivsem hapnikuaatom tõmbab jagatud elektronpaare eemale. See määrab veemolekulide dipoolomadused (üks ots on positiivselt ja teine negatiivselt laetud) ja veemolekulide vahel vesiniksidemete tekkimise võimaluse. Vee molekulide sidusus on pindpinevuse, kapillaarsuse ja vee kui universaalse lahusti omaduste aluseks. Selle tulemusena jagunevad kõik ained vees lahustuvateks (hüdrofiilseks) ja vees lahustumatuteks (hüdrofoobsed). Tänu nendele ainulaadsetele omadustele on ette nähtud, et veest on saanud elu alus Maal.
Keskmine veesisaldus keharakkudes on erinev ja võib vanusega muutuda. Nii ulatub pooleteisekuuse inimese embrüo veesisaldus rakkudes 97,5%, kaheksakuuses 83%, vastsündinul väheneb see 74%ni ja täiskasvanul keskmiselt 66%. Keharakud erinevad aga veesisalduse poolest. Niisiis sisaldavad luud umbes 20% vett, maks - 70% ja aju - 86%. Üldiselt võib nii öelda vee kontsentratsioon rakkudes on otseselt võrdeline ainevahetuse kiirusega.
Mineraalsoolad võib olla lahustunud või lahustumata olekus. Lahustuvad soolad dissotsieeruvad ioonideks – katioonideks ja anioonideks. Olulisemad katioonid on kaaliumi- ja naatriumioonid, mis hõlbustavad ainete ülekannet läbi membraani ning osalevad närviimpulsside tekkes ja juhtimises; samuti kaltsiumiioonid, mis osalevad lihaskiudude kokkutõmbumise ja vere hüübimise protsessides; magneesium, mis on osa klorofüllist; raud, mis on osa paljudest valkudest, sealhulgas hemoglobiinist. Olulisemad anioonid on fosfaadi anioon, mis on osa ATP-st ja nukleiinhapetest, ning süsihappejääk, mis pehmendab keskkonna pH kõikumisi. Mineraalsoolade ioonid tagavad vee enda tungimise rakku ja selle säilimise selles. Kui soola kontsentratsioon keskkonnas on madalam kui rakus, siis vesi tungib rakku. Ioonid määravad ka tsütoplasma puhverdusomadused, st selle võime säilitada tsütoplasmas püsivat kergelt aluselist pH-d, hoolimata sellest, et rakus tekivad pidevalt happelised ja aluselised produktid.
Lahustumatud soolad(CaCO 3, Ca 3 (PO 4) 2 jne) on osa ühe- ja mitmerakuliste loomade luudest, hammastest, kestadest ja kestadest.
Lisaks võivad organismid toota muid mitte orgaanilised ühendid, nagu happed ja oksiidid. Seega toodavad inimese mao parietaalrakud soolhapet, mis aktiveerib seedeensüümi pepsiini, ränioksiid tungib läbi korte rakuseinte ja moodustab ränivetikate kestad. Viimastel aastatel on uuritud ka lämmastikoksiidi (II) rolli signaaliülekandes rakkudes ja organismis.
Orgaaniline aine
Raku orgaaniliste ainete üldised omadused
Raku orgaanilisi aineid saab esindada nii suhteliselt lihtsate kui ka keerukamate molekulidega. Juhtudel, kui keerulise molekuli (makromolekuli) moodustab märkimisväärne hulk korduvaid lihtsamaid molekule, nimetatakse seda nn. polümeer, ja struktuuriüksused - monomeerid. Sõltuvalt sellest, kas polümeeriühikud korduvad või mitte, klassifitseeritakse need järgmiselt regulaarne või ebaregulaarne. Polümeerid moodustavad kuni 90% raku kuivaine massist. Need kuuluvad kolme põhilisse orgaaniliste ühendite klassi – süsivesikud (polüsahhariidid), valgud ja nukleiinhapped. Polüsahhariidid on tavalised polümeerid, valgud ja nukleiinhapped aga ebaregulaarsed. Valkudes ja nukleiinhapetes on monomeeride järjestus äärmiselt oluline, kuna need täidavad teabefunktsiooni.
Süsivesikud
Süsivesikud- Need on orgaanilised ühendid, mis koosnevad peamiselt kolmest keemilisest elemendist – süsinikust, vesinikust ja hapnikust, kuigi mitmed süsivesikud sisaldavad ka lämmastikku või väävlit. Üldvalem süsivesikud - C m (H 2 O) n. Need jagunevad lihtsateks ja kompleksseteks süsivesikuteks.
Lihtsad süsivesikud (monosahhariidid) sisaldavad ühtainsat suhkrumolekuli, mida pole võimalik lihtsamaks lagundada. Need on kristalsed ained, maitselt magusad ja vees hästi lahustuvad. Monosahhariidid osalevad aktiivselt rakkude ainevahetuses ja on osa keerulistest süsivesikutest - oligosahhariididest ja polüsahhariididest.
Monosahhariidid klassifitseeritakse süsinikuaatomite arvu järgi (C3-C9), näiteks pentoosid(C5) ja heksoosid(C6). Pentooside hulka kuuluvad riboos ja desoksüriboos. Riboos on osa RNA-st ja ATP-st. Desoksüriboos on DNA komponent. Heksoosid (C 6 H 12 O 6) on glükoos, fruktoos, galaktoos jne. Glükoos(viinamarjasuhkur) leidub kõigis organismides, sealhulgas inimese veres, kuna see on energiavaru. See on osa paljudest komplekssuhkrutest: sahharoos, laktoos, maltoos, tärklis, tselluloos jne. Fruktoos(puuviljasuhkur) leidub suurimates kontsentratsioonides puuviljades, mees ja suhkrupeedijuurtes. See mitte ainult ei osale aktiivselt ainevahetusprotsessides, vaid on ka osa sahharoosist ja mõnedest polüsahhariididest, näiteks insuliinist.
Enamik monosahhariide on võimelised andma hõbedapeegelreaktsiooni ja redutseerima vaske, kui lisatakse puurimisvedelikku (vask(II)sulfaadi ja kaaliumnaatriumtartraadi lahuste segu) ja keedetakse.
TO oligosahhariidid hõlmavad süsivesikuid, mis on moodustunud mitmest monosahhariidi jäägist. Tavaliselt on need ka vees hästi lahustuvad ja maitselt magusad. Sõltuvalt nende jääkide arvust eristatakse disahhariide (kaks jääki), trisahhariide (kolm) jne.Disahhariidide hulka kuuluvad sahharoos, laktoos, maltoos jne. sahharoos(peedi- või roosuhkur) koosneb glükoosi ja fruktoosi jääkidest, seda leidub osade taimede säilitusorganites. Eriti palju on sahharoosi suhkrupeedi ja suhkruroo juurviljades, kust neid tööstuslikult saadakse. See toimib süsivesikute magususe standardina. Laktoos, või piimasuhkur, mis moodustub glükoosi ja galaktoosi jääkidest, leidub ema- ja lehmapiimas. Maltoos(linnasesuhkur) koosneb kahest glükoosiühikust. Tekib polüsahhariidide lagunemisel taimede seemnetes ja inimese seedesüsteemis ning seda kasutatakse õlle tootmisel.
Polüsahhariidid on biopolümeerid, mille monomeerideks on mono- või disahhariidijäägid. Enamik polüsahhariide on vees lahustumatud ja neil on magustamata maitse. Nende hulka kuuluvad tärklis, glükogeen, tselluloos ja kitiin. Tärklis on valge pulbriline aine, mida vesi ei niisuta, vaid tekib pruulimisel kuum vesi suspensioon - pasta. Tegelikkuses koosneb tärklis kahest polümeerist – vähem hargnenud amüloosist ja hargnenud amülopektiinist (joonis 2.9). Nii amüloosi kui ka amülopektiini monomeer on glükoos. Tärklis on taimede peamine säilitusaine, mis koguneb tohututes kogustes seemnetesse, viljadesse, mugulatesse, risoomidesse ja teistesse taimede säilitusorganitesse. Kvalitatiivne reaktsioon tärklisele on reaktsioon joodiga, mille käigus tärklis muutub sinakasvioletseks.
Glükogeen(loomne tärklis) on loomade ja seente varupolüsahhariid, mis inimesel koguneb suurimates kogustes lihastesse ja maksa. Samuti ei lahustu see vees ega maitse magusalt. Glükogeeni monomeer on glükoos. Võrreldes tärklise molekulidega on glükogeeni molekulid veelgi hargnenud.
Tselluloos, või tselluloos, on taimede peamine toetav polüsahhariid. Tselluloosi monomeer on glükoos. Hargnemata tselluloosi molekulid moodustavad kimpe, mis moodustavad osa taime rakuseintest. Tselluloos on puidu aluseks, seda kasutatakse ehituses, tekstiili, paberi, alkoholi ja paljude orgaaniliste ainete tootmisel. Tselluloos on keemiliselt inertne ega lahustu ei hapetes ega leelistes. Samuti ei lagunda seda inimese seedesüsteemi ensüümid, vaid selle seedimist soodustavad jämesoole bakterid. Lisaks stimuleerivad kiudained seedetrakti seinte kokkutõmbeid, aidates kaasa selle toimimisele.
Kitiin on polüsahhariid, mille monomeer on lämmastikku sisaldav monosahhariid. See on osa seente ja lülijalgsete kestade rakuseintest. Inimese seedesüsteemis puudub ka kitiini seedimiseks vajalik ensüüm, see on ainult mõnel bakteril.
Süsivesikute funktsioonid. Süsivesikud täidavad rakus plastilisi (ehitus), energia-, ladustamis- ja tugifunktsioone. Need moodustavad taimede ja seente rakuseinad. Energeetiline väärtus 1 g süsivesikute lagunemine on 17,2 kJ. Säilitusained on glükoos, fruktoos, sahharoos, tärklis ja glükogeen. Süsivesikud võivad olla ka osa komplekssetest lipiididest ja valkudest, moodustades glükolipiide ja glükoproteiine, eriti rakumembraanides. Mitte vähem oluline on süsivesikute roll väliskeskkonna signaalide rakkudevahelisel äratundmisel ja tajumisel, kuna need toimivad retseptoritena glükoproteiinide osana.
Lipiidid
Lipiidid on hüdrofoobsete omadustega madala molekulmassiga ainete keemiliselt heterogeenne rühm. Need ained on vees lahustumatud ja moodustavad selles emulsioone, kuid lahustuvad hästi orgaanilistes lahustites. Lipiidid on katsudes õlised, paljud neist jätavad paberile iseloomulikud mittekuivamisjäljed. Koos valkude ja süsivesikutega on need rakkude üks põhikomponente. Lipiidide sisaldus erinevates rakkudes ei ole ühesugune, eriti palju on seda osade taimede seemnetes ja viljades, maksas, südames, veres.
Sõltuvalt molekuli struktuurist jagatakse lipiidid lihtsateks ja keerukateks. TO lihtne Lipiidide hulka kuuluvad neutraalsed lipiidid (rasvad), vahad ja steroidid. Kompleksne lipiidid sisaldavad ka teist, mittelipiidset komponenti. Neist olulisemad on fosfolipiidid, glükolipiidid jne.
Rasvad on kolmehüdroksüülse alkoholi glütserooli ja kõrgemate rasvhapete estrid. Enamik rasvhappeid sisaldab 14-22 süsinikuaatomit. Nende hulgas on nii küllastunud kui ka küllastumata, see tähendab, et need sisaldavad kaksiksidemeid. Kõige levinumad küllastunud rasvhapped on palmitiin- ja steariinhape ning kõige levinumad küllastumata rasvhapped on oleiinhape. Mõnda küllastumata rasvhapet inimkehas ei sünteesita või sünteesitakse ebapiisavates kogustes ning on seetõttu hädavajalikud. Glütseroolijäägid moodustavad hüdrofiilseid "pead" ja rasvhapete jäägid hüdrofoobseid "sabasid".
Rasvad täidavad peamiselt rakkudes säilitamise funktsiooni ja toimivad energiaallikana. Nahaalune rasvkude on nende poolest rikas, täites põrutus- ja soojusisolatsioonifunktsioone, veeloomadel suurendavad nad ka ujuvust. Taimsed rasvad sisaldavad enamasti küllastumata rasvhappeid, mistõttu on need vedelad ja nn. õlid. Õlid sisalduvad paljude taimede seemnetes, nagu päevalill, sojaoad, rapsiseemned jne.
Vahad- Need on rasvhapete ja rasvalkoholide estrid ja segud. Taimedel moodustavad nad lehe pinnale kile, mis kaitseb aurustumise, patogeenide tungimise jms eest. Paljudel loomadel katavad need keha või moodustavad kärgstruktuuri.
TO steroidid Nende hulka kuuluvad lipiidid nagu kolesterool, mis on rakumembraanide oluline komponent, aga ka suguhormoonid östradiool, testosteroon, D-vitamiin jne.
Fosfolipiidid, lisaks glütserooli- ja rasvhappejääkidele sisaldavad ortofosforhappe jääki. Need on osa rakumembraanidest ja tagavad nende barjääriomadused.
Glükolipiidid on ka membraanide komponendid, kuid nende sisaldus seal on väike. Glükolipiidide mittelipiidne osa on süsivesikud.
Lipiidide funktsioonid. Lipiidid täidavad rakus plastilisi (ehitus-), energia-, ladustamis-, kaitse-, eritus- ja reguleerimisfunktsioone, lisaks on nad vitamiinid. See on rakumembraanide oluline komponent. 1 g lipiidide lagundamisel vabaneb 38,9 kJ energiat. Neid hoitakse erinevates taimede ja loomade organites. Lisaks kaitseb nahaalune rasvkude siseorganeid alajahtumise või ülekuumenemise, aga ka šoki eest. Lipiidide reguleeriv funktsioon on tingitud asjaolust, et osa neist on hormoonid. Putukate rasvkeha ülesandeks on eritumine.
Oravad
Oravad- Need on kõrgmolekulaarsed ühendid, biopolümeerid, mille monomeerideks on peptiidsidemetega seotud aminohapped.
Aminohappe nimetatakse orgaaniliseks ühendiks, millel on aminorühm, karboksüülrühm ja radikaal. Kokku leidub looduses umbes 200 aminohapet, mis erinevad radikaalide ja funktsionaalrühmade omavahelise paigutuse poolest, kuid ainult 20 neist võivad olla valkude osad. Neid aminohappeid nimetatakse proteinogeenne.
Kahjuks ei saa inimkehas sünteesida kõiki proteinogeenseid aminohappeid, mistõttu jagunevad need asendatavateks ja asendamatuteks. Mitteasendatavad aminohapped tekivad inimkehas vajalikus koguses ja asendamatu- Ei. Neid tuleb varustada toiduga, kuid neid võivad osaliselt sünteesida ka soolestiku mikroorganismid. Täiesti asendamatuid aminohappeid on 8. Nende hulka kuuluvad valiin, isoleutsiin, leutsiin, lüsiin, metioniin, treoniin, trüptofaan ja fenüülalaniin. Vaatamata asjaolule, et taimedes sünteesitakse absoluutselt kõiki proteinogeenseid aminohappeid, on taimsed valgud puudulikud, kuna need ei sisalda täielikku aminohapete komplekti ning valgu sisaldus taimede vegetatiivsetes osades ületab harva 1-2% massist. . Seetõttu on vaja süüa mitte ainult taimset, vaid ka loomset päritolu valke.
Nimetatakse kahe peptiidsidemetega seotud aminohappe järjestust dipeptiid, kolmest - tripeptiid jne Peptiidide hulgas on selliseid olulisi ühendeid nagu hormoonid (oksütotsiin, vasopressiin), antibiootikumid jne. Rohkem kui kahekümnest aminohappest koosnevat ahelat nimetatakse nn. polüpeptiid ja polüpeptiidid, mis sisaldavad rohkem kui 60 aminohappejääki, on valgud.
Tasemed struktuurne korraldus orav. Valkudel võib olla primaarne, sekundaarne, tertsiaarne ja kvaternaarne struktuur.
Valgu esmane struktuur- See aminohapete lineaarne järjestusühendatud peptiidsidemega. Primaarstruktuur määrab lõppkokkuvõttes valgu spetsiifilisuse ja unikaalsuse, sest isegi kui eeldame, et keskmine valk sisaldab 500 aminohappejääki, on võimalike kombinatsioonide arv 20 500. Seega muutub vähemalt ühe amino asukoha muutus. hape primaarstruktuuris toob kaasa muutuse sekundaarsetes ja kõrgemates struktuurides, samuti valgu kui terviku omadustes.
Valgu struktuursed omadused määravad selle ruumilise paigutuse - sekundaarsete ja tertsiaarsete struktuuride tekkimise.
Sekundaarne struktuur tähistab valgu molekuli ruumilist paigutust kujul spiraalid või voldid, mida hoiavad vesiniksidemed spiraali või voltide erinevate pöörete peptiidrühmade hapniku- ja vesinikuaatomite vahel. Paljud valgud sisaldavad enam-vähem pikki sekundaarse struktuuriga piirkondi. Need on näiteks juuste ja küünte keratiinid, siidfibroiin.
Tertsiaarne struktuur orav ( kerake) on ka polüpeptiidahela ruumilise paigutuse vorm, mida hoiavad koos hüdrofoobsed, vesinik-, disulfiid- (S-S) ja muud sidemed. See on iseloomulik enamikule kehas leiduvatele valkudele, näiteks lihaste müoglobiinile.
Kvaternaarne struktuur- kõige keerulisem, moodustatud mitmest polüpeptiidahelast, mis on ühendatud peamiselt samade sidemetega nagu tertsiaarses (hüdrofoobne, ioonne ja vesinik), samuti muudest nõrkadest interaktsioonidest. Kvaternaarne struktuur on iseloomulik vähestele valkudele, nagu hemoglobiin, klorofüll jne.
Molekuli kuju alusel eristatakse neid fibrillaarne Ja kerajas valgud. Esimesed neist on piklikud, näiteks sidekoe kollageen või juuste ja küünte keratiinid. Globulaarsetel valkudel on palli (gloobuli) kuju, nagu lihase müoglobiin.
Lihtsad ja keerulised valgud. Valgud võivad olla lihtne Ja keeruline. Lihtvalgud koosnevad ainult aminohapetest, kusjuures keeruline valgud (lipoproteiinid, kromoproteiinid, glükoproteiinid, nukleoproteiinid jne) sisaldavad valgulisi ja mittevalgulisi osi. Kromoproteiinid sisaldavad värvilist mittevalgulist osa. Nende hulka kuuluvad hemoglobiin, müoglobiin, klorofüll, tsütokroomid jne. Seega on hemoglobiini koostises iga neljast globiinivalgu polüpeptiidahelast seotud mittevalgulise osaga - heemiga, mille keskel on raud. ioon, mis annab hemoglobiinile punase värvuse. Mittevalguline osa lipoproteiinid on lipiid ja glükoproteiinid- süsivesikuid. Nii lipoproteiinid kui ka glükoproteiinid on osa rakumembraanidest. Nukleoproteiinid on valkude ja nukleiinhapete (DNA ja RNA) kompleksid. Nad täidavad päriliku teabe säilitamise ja edastamise protsessides kõige olulisemaid funktsioone.
Valkude omadused. Paljud valgud lahustuvad vees hästi, kuid on ka selliseid, mis lahustuvad ainult soolade, leeliste, hapete või orgaaniliste lahustite lahustes. Valgu molekuli struktuur ja funktsionaalne aktiivsus sõltuvad keskkonnatingimustest. Nimetatakse selle struktuuri kadumist valgu molekuli poolt, säilitades samal ajal selle primaarse struktuuri denatureerimine.
Denatureerimine toimub temperatuuri, pH, atmosfääri rõhk, hapete, leeliste, raskmetallide soolade, orgaaniliste lahustite jne mõjul Sekundaarsete ja kõrgemate struktuuride taastamise vastupidine protsess on nn. renaturatsioon aga alati pole see võimalik. Valgu molekuli täielikku hävimist nimetatakse hävitamine.
Valkude funktsioonid. Valgud täidavad rakus mitmeid funktsioone: plastiline (konstruktsioon), katalüütiline (ensümaatiline), energia, signaali (retseptor), kontraktiilne (mootor), transport, kaitse, reguleerimine ja säilitamine.
Valkude ehitusfunktsioon on seotud nende olemasoluga rakumembraanides ja raku struktuurikomponentides. Energia - tänu sellele, et 1 g valgu lagundamisel vabaneb 17,2 kJ energiat. Membraani retseptorvalgud võtavad aktiivselt osa keskkonnasignaalide tajumisest ja nende edastamisest kogu rakus, samuti rakkudevahelises äratundmises. Ilma valkudeta on rakkude ja organismide liikumine tervikuna võimatu, kuna need moodustavad lipu ja ripsmete aluse ning tagavad ka lihaste kokkutõmbumise ja rakusiseste komponentide liikumise. Inimeste ja paljude loomade veres kannab hemoglobiini valk hapnikku ja osa süsihappegaasist, teised valgud transpordivad ioone ja elektrone. Valkude kaitsev roll on seotud eelkõige immuunsusega, kuna interferoonvalk on võimeline hävitama paljusid viirusi ning antikehavalgud pärsivad bakterite ja muude võõrkehade arengut. Valkude ja peptiidide hulgas on palju hormoone, näiteks pankrease hormoon - insuliin, mis reguleerib glükoosi kontsentratsiooni veres. Mõnes organismis saab valke säilitada varudena, nagu kaunviljad seemnetes või kanamunavalged.
Nukleiinhapped
Nukleiinhapped on biopolümeerid, mille monomeerideks on nukleotiidid. Praegu on teada kahte tüüpi nukleiinhappeid: ribonukleiinhape (RNA) ja desoksüribonukleiinhape (DNA).
Nukleotiid moodustuvad lämmastikalusest, pentoossuhkru jäägist ja ortofosforhappe jäägist. Nukleotiidide omadused määravad peamiselt neid moodustavad lämmastiku alused, seetõttu tähistatakse nukleotiide isegi tavapäraselt nende nimede esitähtedega. Nukleotiidid võivad sisaldada viit lämmastiku alust: adeniini (A), guaniini (G), tümiini (T), uratsiili (U) ja tsütosiini (C). Pentoosnukleotiidid – riboos ja desoksüriboos – määravad, milline nukleotiid moodustub – ribonukleotiid või desoksüribonukleotiid. Ribonukleotiidid on RNA monomeerid, võivad toimida signaalmolekulidena (cAMP) ja on osa suure energiaga ühenditest, nagu ATP, ja koensüümidest, nagu NADP, NAD, FAD jne, ning desoksüribonukleotiidid on osa DNA-st.
Desoksüribonukleiinhape (DNA) on kaheahelaline biopolümeer, mille monomeerideks on desoksüribonukleotiidid. Desoksüribonukleotiidid sisaldavad vaid nelja lämmastikualust viiest võimalikust – adeniini (A), tümiini (T), guaniini (G) või tsütosiini (C), samuti desoksüriboosi ja ortofosforhappe jääke. DNA ahelas olevad nukleotiidid on omavahel seotud ortofosforhappe jääkide kaudu, moodustades fosfodiestersideme. Kui moodustub kaheahelaline molekul, suunatakse lämmastikku sisaldavad alused molekuli sisemuse poole. DNA ahelate liitumine ei toimu aga juhuslikult – erinevate ahelate lämmastikualused on omavahel seotud vesiniksidemetega komplementaarsuse põhimõttel: adeniin on tümiiniga seotud kahe vesiniksidemega (A=T), guaniin on tsütosiiniga ühendatud kolmega (G$≡C).
Need paigaldati tema jaoks Chargaffi reeglid:
- Adeniini sisaldavate DNA nukleotiidide arv on võrdne tümiini sisaldavate nukleotiidide arvuga (A=T).
- Guaniini sisaldavate DNA nukleotiidide arv on võrdne tsütosiini sisaldavate nukleotiidide arvuga (G$≡$C).
- Adeniini ja guaniini sisaldavate desoksüribonukleotiidide summa võrdub tümiini ja tsütosiini sisaldavate desoksüribonukleotiidide summaga (A+G = T+C).
- Adeniini ja tümiini sisaldavate desoksüribonukleotiidide summa suhe guaniini ja tsütosiini sisaldavate desoksüribonukleotiidide summasse sõltub organismi tüübist.
DNA struktuuri dešifreerisid F. Crick ja D. Watson (Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhind, 1962). Nende mudeli järgi on DNA molekul parempoolne topeltheeliks. Nukleotiidide vaheline kaugus DNA ahelas on 0,34 nm.
DNA kõige olulisem omadus on võime paljuneda (isepaljunemine). DNA põhiülesanne on päriliku teabe salvestamine ja edastamine, mis on kirjutatud nukleotiidjärjestuste kujul. DNA molekuli stabiilsust säilitavad võimsad parandussüsteemid, kuid isegi need ei suuda täielikult kõrvaldada kahjulikke mõjusid, mis lõpuks viib mutatsioonide tekkimiseni. Eukarüootsete rakkude DNA on koondunud tuuma, mitokondritesse ja plastiididesse, prokarüootsetes rakkudes aga otse tsütoplasmas. Tuuma DNA on kromosoomide alus, seda esindavad avatud molekulid. Mitokondrite, plastiidide ja prokarüootide DNA on ringikujuline.
Ribonukleiinhape (RNA)- biopolümeer, mille monomeerideks on ribonukleotiidid. Need sisaldavad ka nelja lämmastiku alust - adeniini (A), uratsiili (U), guaniini (G) või tsütosiini (C), mis erineb DNA-st ühe aluse poolest (tümiini asemel sisaldab RNA uratsiili). Pentoossuhkru jääki ribonukleotiidides tähistab riboos. RNA on enamasti üheahelalised molekulid, välja arvatud mõned viiruslikud. RNA-d on kolm peamist tüüpi: messenger ehk matriits (mRNA), ribosomaalne (rRNA) ja transport (tRNA). Kõik need moodustuvad protsessi käigus transkriptsioonid- ümberkirjutamine DNA molekulidest.
Ja RNA-d moodustavad rakus väikseima osa RNA-st (2–4%), mida kompenseerib nende mitmekesisus, kuna üks rakk võib sisaldada tuhandeid erinevaid mRNA-sid. Need on üheahelalised molekulid, mis on polüpeptiidahelate sünteesi mallid. Teave valgu struktuuri kohta salvestatakse neis nukleotiidjärjestuste kujul, kusjuures iga aminohapet kodeerib nukleotiidide kolmik - koodon.
R RNA-d on rakus kõige levinum RNA tüüp (kuni 80%). Nende molekulmass on keskmiselt 3000-5000; moodustuvad tuumades ja on osa raku organellidest – ribosoomidest. rRNA-d näivad mängivat rolli ka valgusünteesis.
T RNA on RNA molekulidest väikseim, kuna sisaldab vaid 73-85 nukleotiidi. Nende osa RNA koguhulgast rakus on umbes 16%. tRNA ülesanne on transportida aminohappeid valgusünteesi kohta (ribosoomidesse). tRNA molekul on ristikulehe kujuga. Molekuli ühes otsas on koht aminohappe kinnitamiseks ja ühes ahelas on nukleotiidide kolmik, mis on komplementaarne mRNA koodoniga ja määrab, millist aminohapet tRNA kannab. antikoodon.
Kõik RNA tüübid osalevad aktiivselt päriliku teabe juurutamise protsessis, mis transkribeeritakse DNA-st mRNA-ks ja viimane teostab valgusünteesi. tRNA toimetab aminohapped ribosoomidesse valgusünteesi käigus ja rRNA on osa ribosoomidest endist.
Adenosiintrifosforhape (ATP) on nukleotiid, mis sisaldab lisaks lämmastikalusele adeniinile ja riboosijäägile kolme fosforhappejääki. Kahe viimase fosforijäägi vahelised sidemed on kõrge energiaga (lõhustamisel vabaneb 42 kJ/mol energiat), samas kui tavaline keemiline side lõhustumise ajal tekitab 12 kJ/mol. Kui energiat vajatakse, lõhustatakse ATP makroergiline side, moodustub adenosiindifosforhape (ADP), fosfori jääk ja energia vabaneb:
ATP + H 2 O $→$ ADP + H 3 PO 4 + 42 kJ.
ADP-d saab lagundada ka AMP-ks (adenosiinmonofosforhape) ja fosforhappejäägiks:
ADP + H 2 O $→$ AMP + H 3 PO 4 + 42 kJ.
Energia metabolismi käigus (hingamisel, fermentatsioonil), samuti fotosünteesi protsessis seob ADP fosforijäägi ja muundatakse ATP-ks. ATP redutseerimisreaktsiooni nimetatakse fosforüülimine. ATP on universaalne energiaallikas kõigi elusorganismide eluprotsesside jaoks.
Kõigi elusorganismide rakkude keemilise koostise uurimine on näidanud, et need sisaldavad samu keemilisi elemente, keemilisi aineid, mis täidavad samu funktsioone. Veelgi enam, ühest organismist teise kantud DNA osa hakkab selles tööle ning bakterite või seente poolt sünteesitud valk täidab inimkehas hormooni või ensüümi ülesandeid. See on üks tõendeid orgaanilise maailma päritolu ühtsusest.
Raku struktuur. Raku osade ja organellide struktuuri ja funktsioonide suhe on selle terviklikkuse aluseks
Raku struktuur
Prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude struktuur
Rakkude peamised struktuurikomponendid on plasmamembraan, tsütoplasma ja pärilik aparaat. Sõltuvalt organisatsiooni omadustest eristatakse kahte peamist tüüpi rakke: prokarüootsed ja eukarüootsed. Peamine erinevus prokarüootsete rakkude ja eukarüootsete rakkude vahel on nende päriliku aparatuuri korraldus: prokarüootides asub see otse tsütoplasmas (seda tsütoplasma piirkonda nimetatakse nukleoid) ja ei ole sellest eraldatud membraanistruktuuridega, samas kui eukarüootides on suurem osa DNA-st koondunud tuuma, mida ümbritseb kaksikmembraan. Lisaks on nukleoidis paiknevate prokarüootsete rakkude geneetiline informatsioon kirjutatud ringikujulisse DNA molekuli, samas kui eukarüootides on DNA molekulid avatud.
Erinevalt eukarüootidest sisaldab prokarüootsete rakkude tsütoplasma ka väikest hulka organelle, samas kui eukarüootseid rakke iseloomustab nende struktuuride märkimisväärne mitmekesisus.
Bioloogiliste membraanide ehitus ja funktsioonid
Biomembraani struktuur. Eukarüootsete rakkude rakku piiravatel membraanidel ja membraaniorganellidel on ühine keemiline koostis ja struktuur. Nende hulka kuuluvad lipiidid, valgud ja süsivesikud. Membraani lipiide esindavad peamiselt fosfolipiidid ja kolesterool. Enamik membraanivalke on kompleksvalgud, näiteks glükoproteiinid. Süsivesikud ei esine membraanis iseseisvalt, need on seotud valkude ja lipiididega. Membraanide paksus on 7-10 nm.
Praegu üldtunnustatud membraanistruktuuri vedelikumosaiikmudeli järgi moodustavad lipiidid kahekihilise või lipiidide kaksikkiht, milles lipiidimolekulide hüdrofiilsed "pead" on suunatud väljapoole ja hüdrofoobsed "sabad" on peidetud membraani sisse. Need "sabad" tagavad oma hüdrofoobsuse tõttu raku sisekeskkonna vesifaaside ja selle keskkonna eraldamise. Valgud on lipiididega seotud erinevat tüüpi interaktsioonide kaudu. Mõned valgud asuvad membraani pinnal. Selliseid valke nimetatakse perifeerne, või pinnapealne. Teised valgud on osaliselt või täielikult membraani sukeldatud - need on lahutamatu, või sukeldatud valgud. Membraanvalgud täidavad struktuurseid, transpordi-, katalüütilisi, retseptori- ja muid funktsioone.
Membraanid ei ole nagu kristallid, nende komponendid on pidevas liikumises, mille tulemusena tekivad lipiidimolekulide vahele tühimikud – poorid, mille kaudu võivad erinevad ained rakku siseneda või sealt lahkuda.
Bioloogilised membraanid erinevad oma asukoha poolest rakus, keemilise koostise ja funktsioonide poolest. Peamised membraanide tüübid on plasma- ja sisemembraanid. Plasma membraan sisaldab umbes 45% lipiide (sh glükolipiidid), 50% valke ja 5% süsivesikuid. Süsivesikute ahelad, mis on osa keerulistest valkudest-glükoproteiinidest ja komplekssetest lipiididest-glükolipiididest, ulatuvad membraani pinnast kõrgemale. Plasmalemma glükoproteiinid on äärmiselt spetsiifilised. Näiteks kasutatakse neid rakkude, sealhulgas sperma ja munaraku vastastikuseks tunnustamiseks.
Loomarakkude pinnal moodustavad süsivesikute ahelad õhukese pinnakihi - glükokalüks. Seda tuvastatakse peaaegu kõigis loomarakkudes, kuid selle ekspressiooniaste on erinev (10-50 µm). Glükokalüks tagab otsese side raku ja väliskeskkonna vahel, kus toimub rakuväline seedimine; Retseptorid asuvad glükokalüksis. Lisaks plasmalemmale on rakumembraanidega ümbritsetud ka bakterite, taimede ja seente rakud.
Sisemised membraanid eukarüootsed rakud piiritlevad raku erinevaid osi, moodustades omapärased "sektsioonid" - sektsioonid, mis soodustab erinevate ainevahetus- ja energiaprotsesside eraldumist. Need võivad keemilise koostise ja funktsioonide poolest erineda, kuid nende üldine ehitusplaan jääb samaks.
Membraani funktsioonid:
- Piiramine. Idee seisneb selles, et need eraldavad raku siseruumi väliskeskkonnast. Membraan on poolläbilaskev ehk sellest pääsevad vabalt läbi vaid need ained, mida rakk vajab ja seal on mehhanismid vajalike ainete transportimiseks.
- Retseptor. Seda seostatakse eelkõige keskkonnasignaalide tajumise ja selle info rakku ülekandmisega. Selle funktsiooni eest vastutavad spetsiaalsed retseptorvalgud. Membraanvalgud vastutavad ka rakkude äratundmise eest “sõber või vaenlane” põhimõttel, samuti rakkudevaheliste sidemete moodustamise eest, millest enim uuritud on närvirakkude sünapsid.
- Katalüütiline. Membraanidel paiknevad arvukad ensüümikompleksid, mille tulemusena toimuvad nendel intensiivsed sünteetilised protsessid.
- Energia muundamine. Seotud energia moodustumise, selle ATP kujul salvestamise ja tarbimisega.
- Osadeks jaotamine. Membraanid piiritlevad ka rakusisese ruumi, eraldades seeläbi reaktsiooni lähteained ja ensüümid, mis suudavad vastavaid reaktsioone läbi viia.
- Rakkudevaheliste kontaktide moodustumine. Hoolimata asjaolust, et membraani paksus on nii väike, et seda ei saa palja silmaga eristada, on see ühelt poolt üsna usaldusväärne barjäär ioonide ja molekulide, eriti vees lahustuvate molekulide jaoks, ja teisest küljest. , tagab nende transpordi rakku ja sealt välja.
- Transport.
Membraani transport. Tulenevalt sellest, et rakud kui elementaarsed bioloogilised süsteemid on avatud süsteemid, on ainevahetuse ja energia tagamiseks, homöostaasi, kasvu, ärrituvuse ja muude protsesside säilitamiseks vajalik ainete ülekandmine läbi membraani – membraani transport. Praegu jaguneb ainete transport läbi rakumembraani aktiivseks, passiivseks, endo- ja eksotsütoosiks.
Passiivne transport- See on transpordiliik, mis toimub ilma energiatarbimiseta suuremast kontsentratsioonist madalamale. Lipiidides lahustuvad väikesed mittepolaarsed molekulid (O 2, CO 2) tungivad kergesti rakku lihtne difusioon. Lipiidides lahustumatud, sealhulgas laetud väikesed osakesed, kogutakse kandevalgude poolt või läbivad spetsiaalsed kanalid (glükoos, aminohapped, K +, PO 4 3-). Seda tüüpi passiivset transporti nimetatakse hõlbustatud difusioon. Vesi siseneb rakku lipiidifaasis olevate pooride kaudu, samuti spetsiaalsete valkudega vooderdatud kanalite kaudu. Vee transporti läbi membraani nimetatakse osmoosi teel.
Osmoos on raku elus äärmiselt oluline, sest kui see asetada lahusesse, kus on rohkem kõrge kontsentratsioon soolad kui rakulahuses, siis hakkab vesi rakust lahkuma ja elussisu maht hakkab vähenema. Loomarakkudes rakk tervikuna kahaneb ja taimerakkudes jääb tsütoplasma rakuseina taha, mis on nn. plasmolüüs. Kui rakk asetatakse tsütoplasmast vähem kontsentreeritud lahusesse, toimub vee transport vastupidises suunas – rakku. Tsütoplasmaatilise membraani venitatavusel on aga piirid ja loomarakk lõpuks rebeneb, taimerakk aga ei lase sellel oma tugeva rakuseina tõttu juhtuda. Nimetatakse nähtust, kus rakusisene täitub kogu rakusisuga deplasmolüüs. Ravimite valmistamisel, eriti intravenoosseks manustamiseks, tuleb arvestada soolade intratsellulaarse kontsentratsiooniga, kuna see võib põhjustada vererakkude kahjustamist (selleks kasutatakse soolalahust kontsentratsiooniga 0,9% naatriumkloriidi). See pole vähem oluline rakkude ja kudede, aga ka looma- ja taimeorganite kultiveerimisel.
Aktiivne transport kulgeb ATP energia kulutamisel aine madalamast kontsentratsioonist kõrgemale. See viiakse läbi spetsiaalsete pumbavalkude abil. Valgud pumpavad läbi membraani K +, Na +, Ca 2+ ja teisi ioone, mis soodustavad oluliste orgaaniliste ainete transporti, samuti närviimpulsside teket jne.
Endotsütoos- see on aktiivne ainete imendumise protsess rakus, mille käigus membraan moodustab invaginatsioonid ja seejärel membraani vesiikulid - fagosoomid, mis sisaldavad imendunud esemeid. Seejärel sulandub primaarne lüsosoom fagosoomiga ja moodustub sekundaarne lüsosoom, või fagolüsosoom, või seedetrakti vakuool. Vesiikuli sisu seeditakse lüsosoomi ensüümide toimel ning laguproduktid imenduvad ja assimileeritakse rakus. Seedimata jäägid eemaldatakse rakust eksotsütoosi teel. Endotsütoosil on kaks peamist tüüpi: fagotsütoos ja pinotsütoos.
Fagotsütoos on rakupinna poolt kinnipüüdmise ja rakku imendumise protsess tahked osakesed, A pinotsütoos- vedelikud. Fagotsütoos esineb peamiselt loomarakkudes (ainuraksed loomad, inimese leukotsüüdid), see tagab nende toitumise ja kaitseb sageli organismi. Pinotsütoosi teel imenduvad immuunreaktsioonide käigus valgud, antigeen-antikeha kompleksid jne. Kuid paljud viirused sisenevad rakku ka pinotsütoosi või fagotsütoosi teel. Taime- ja seenrakkudes on fagotsütoos praktiliselt võimatu, kuna neid ümbritsevad vastupidavad rakumembraanid.
Eksotsütoos- endotsütoosile vastupidine protsess. Nii eralduvad seedimata toidujäänused seedimise vakuoolidest ning eemaldatakse raku ja organismi kui terviku eluks vajalikud ained. Näiteks närviimpulsside ülekandmine toimub tänu keemiliste sõnumitoojate vabanemisele impulsi saatva neuroni poolt - vahendajad, ja taimerakkudes erituvad nii rakumembraani abisüsivesikud.
Taimerakkude, seente ja bakterite rakuseinad. Väljaspool membraani võib rakk eritada tugevat raamistikku - rakumembraan, või raku sein.
Taimedel on rakuseina aluseks tselluloos, pakitud 50-100 molekuliga kimpudesse. Nendevahelised ruumid on täidetud vee ja muude süsivesikutega. Taime rakusein on läbi imbunud tuubulitest - plasmodesmaat, millest läbivad endoplasmaatilise retikulumi membraanid. Plasmodesmata teostab ainete transporti rakkude vahel. Kuid ainete, näiteks vee, transport võib toimuda ka mööda rakuseinu endid. Aja jooksul kogunevad taimede rakuseinasse erinevad ained, sealhulgas tanniinid või rasvataolised ained, mis viib rakuseina enda lignifitseerimiseni või suberiseerumiseni, vee väljatõrjumiseni ja rakusisu surmani. Naabertaimerakkude rakuseinte vahel on tarretiselaadsed vahetükid - keskmised plaadid, mis hoiavad neid koos ja tsementeerivad taimekeha tervikuna. Need hävivad ainult viljade küpsemise ajal ja lehtede langemisel.
Seenerakkude rakuseinad moodustuvad kitiin- lämmastikku sisaldav süsivesik. Nad on üsna tugevad ja on raku välisskelett, kuid siiski, nagu taimedel, takistavad nad fagotsütoosi.
Bakterites sisaldab rakusein süsivesikuid koos peptiidi fragmentidega - mureiin selle sisaldus on aga erinevate bakterirühmade vahel erinev. Rakuseina peale võivad erituda ka teised polüsahhariidid, moodustades limaskestade kapsli, mis kaitseb baktereid välismõjude eest.
Membraan määrab raku kuju, toimib mehaanilise toena, täidab kaitsefunktsiooni, tagab raku osmootsed omadused, piirates elussisu venitamist ja vältides raku purunemist, mis suureneb vee sisenemise tõttu. . Lisaks ületab vesi ja selles lahustunud ained rakuseina enne tsütoplasmasse sisenemist või vastupidi, sealt väljumisel, kusjuures vesi transporditakse läbi rakuseinte kiiremini kui läbi tsütoplasma.
Tsütoplasma
Tsütoplasma- See on raku sisemine sisu. Sellesse on sukeldatud kõik raku organellid, tuum ja mitmesugused jääkained.
Tsütoplasma ühendab kõik raku osad üksteisega ja selles toimub arvukalt metaboolseid reaktsioone. Tsütoplasma eraldatakse keskkonnast ja jagatakse membraanidega sektsioonideks, see tähendab, et rakkudel on membraani struktuur. See võib olla kahes olekus - sool ja geel. Sol- see on tsütoplasma poolvedel, tarretisesarnane seisund, milles elutähtsad protsessid toimuvad kõige intensiivsemalt ja geel- tihedam, želatiinne olek, mis takistab keemiliste reaktsioonide toimumist ja ainete transporti.
Tsütoplasma vedelat osa ilma organellideta nimetatakse hüaloplasma. Hüaloplasma ehk tsütosool on kolloidne lahus, milles on omamoodi üsna suurte osakeste, näiteks valkude suspensioon, mida ümbritsevad veemolekulide dipoolid. Selle suspensiooni sadestumist ei toimu, kuna neil on sama laeng ja nad tõrjuvad üksteist.
Organoidid
Organoidid- Need on raku püsivad komponendid, mis täidavad spetsiifilisi funktsioone.
Sõltuvalt struktuuri omadustest jagatakse need membraanideks ja mittemembraanideks. Membraan organellid jagunevad omakorda ühemembraanilisteks (endoplasmaatiline retikulum, Golgi kompleks ja lüsosoomid) või topeltmembraanideks (mitokondrid, plastiidid ja tuum). Mittemembraanne Organellideks on ribosoomid, mikrotuubulid, mikrokiud ja rakukeskus. Loetletud organellidest on prokarüootidele omased ainult ribosoomid.
Tuuma ehitus ja funktsioonid. Tuum- suur kahemembraaniline organell, mis asub raku keskel või selle perifeerias. Tuuma mõõtmed võivad olla vahemikus 3-35 mikronit. Tuuma kuju on enamasti sfääriline või ellipsoidne, kuid leidub ka vardakujulisi, fusiformseid, oakujulisi, labajalisi ja isegi segmenteeritud tuumasid. Mõned teadlased usuvad, et tuuma kuju vastab raku enda kujule.
Enamikul rakkudel on üks tuum, kuid näiteks maksa- ja südamerakkudes võib neid olla kaks ning paljudes neuronites kuni 15. Skeletilihaskiud sisaldavad tavaliselt palju tuumasid, kuid need ei ole rakud. selle sõna täies tähenduses, kuna need tekivad mitme raku ühinemise tulemusena.
Tuum on ümbritsetud tuumaümbris ja selle siseruum on täidetud tuumamahl, või nukleoplasma (karüoplasma), millesse nad on kastetud kromatiin Ja nucleolus. Tuum täidab selliseid olulisi funktsioone nagu päriliku teabe talletamine ja edastamine, samuti raku eluea juhtimine.
Tuuma osa päriliku teabe edastamisel tõestati veenvalt rohevetika Acetabularia katsetes. Ühes hiiglaslikus rakus, mille pikkus ulatub 5 cm-ni, eristatakse kübarat, vart ja risoidi. Veelgi enam, see sisaldab ainult ühte risoidis asuvat tuuma. I. Hemmerling siirdas 1930. aastatel ühe rohelise värviga acetabularia liigi tuuma teise, pruuni värvusega liigi risoidi, millelt oli tuum eemaldatud. Mõne aja pärast kasvatas siirdatud tuumaga taim uue kübara, nagu tuuma doonorvetikatelgi. Samal ajal suri mõne aja pärast risoidist eraldatud ja tuuma mittesisaldav kübar või vars.
Tuumaümbris moodustavad kaks membraani - välimine ja sisemine, mille vahel on ruumi. Membraanidevaheline ruum suhtleb krobelise endoplasmaatilise retikulumi õõnsusega ja tuuma välismembraan võib kanda ribosoome. Tuumaümbris on läbi imbunud arvukate pooridega, mis on vooderdatud spetsiaalsete valkudega. Ainete transport toimub läbi pooride: tuuma sisenevad vajalikud valgud (sh ensüümid), ioonid, nukleotiidid ja muud ained ning sealt väljuvad RNA molekulid, kulunud valgud ja ribosoomide subühikud. Seega on tuumaümbrise funktsioonideks tuuma sisu eraldamine tsütoplasmast, samuti tuuma ja tsütoplasma vahelise metabolismi reguleerimine.
Nukleoplasma nimetatakse tuuma sisuks, millesse on sukeldatud kromatiin ja tuum. See on kolloidne lahus, mis keemiliselt meenutab tsütoplasmat. Nukleoplasma ensüümid katalüüsivad aminohapete, nukleotiidide, valkude jne vahetust. Nukleoplasma on tuumapooride kaudu ühendatud hüaloplasmaga. Nukleoplasma, nagu ka hüaloplasma, ülesanne on tagada kõigi omavaheline seotus konstruktsioonikomponendid tuum ja mitmete ensümaatiliste reaktsioonide rakendamine.
Kromatiin nimetatakse nukleoplasmasse sukeldatud õhukeste filamentide ja graanulite kogumiks. Seda saab tuvastada ainult värvimise teel, kuna kromatiini ja nukleoplasma murdumisnäitajad on ligikaudu samad. Kromatiini filamentset komponenti nimetatakse eukromatiin ja granuleeritud - heterokromatiin. Eukromatiin on nõrgalt tihendatud, kuna sellest loetakse pärilikku teavet, samas kui spiraalsem heterokromatiin on geneetiliselt inaktiivne.
Kromatiin on kromosoomide struktuurne modifikatsioon mittejagunevas tuumas. Seega on kromosoomid tuumas pidevalt olemas, ainult nende olek muutub sõltuvalt funktsioonist, mida tuum parajasti täidab.
Kromatiini koostis sisaldab peamiselt nukleoproteiini valke (desoksüribonukleoproteiinid ja ribonukleoproteiinid), samuti ensüüme, millest olulisemad on seotud nukleiinhapete sünteesiga, ja mõningaid muid aineid.
Kromatiini funktsioonid seisnevad esiteks antud organismile spetsiifiliste nukleiinhapete sünteesis, mis suunavad spetsiifiliste valkude sünteesi, ja teiseks pärilike omaduste ülekandmises emarakust tütarrakkudele, milleks kromatiini niidid pakendatakse kromosoomidesse jagamise käigus.
Nucleolus- mikroskoobi all selgelt nähtav sfääriline keha läbimõõduga 1-3 mikronit. See moodustub kromatiini osadel, milles on kodeeritud teave rRNA ja ribosomaalsete valkude struktuuri kohta. Tuumas on sageli ainult üks tuum, kuid neis rakkudes, kus toimuvad intensiivsed elutähtsad protsessid, võib tuumakesi olla kaks või enam. Nukleoolide ülesanneteks on rRNA süntees ja ribosomaalsete subühikute kokkupanek, kombineerides rRNA-d tsütoplasmast tulevate valkudega.
Mitokondrid- ümmargused, ovaalsed või vardakujulised topeltmembraanilised organellid, kuigi leidub ka spiraalseid organelle (spermades). Mitokondrite läbimõõt on kuni 1 µm ja pikkus kuni 7 µm. Mitokondrite sees olev ruum on täidetud maatriksiga. Maatriks- See on mitokondrite peamine aine. Sellesse on sukeldatud ringikujuline DNA molekul ja ribosoomid. Mitokondrite välismembraan on sile ja paljudele ainetele mitteläbilaskev. Sisemembraanil on väljaulatuvad osad - cristas, suurendades membraanide pindala keemiliste reaktsioonide toimumiseks. Membraani pinnal on arvukalt valgukomplekse, mis moodustavad nn hingamisahela, aga ka seenekujulisi ATP süntetaasi ensüüme. Hingamise aeroobne staadium toimub mitokondrites, mille käigus sünteesitakse ATP-d.
Plastiidid- suured kahemembraanilised organellid, mis on iseloomulikud ainult taimerakkudele. Plastiidide siseruum on täidetud strooma, või maatriks. Stroma sisaldab enam-vähem arenenud membraani vesiikulite süsteemi - tülakoidid, mis kogutakse hunnikutesse - terad, samuti oma ringikujuline DNA molekul ja ribosoomid. Plastiide on neli peamist tüüpi: kloroplastid, kromoplastid, leukoplastid ja proplastidid.
Kloroplastid- need on rohelised plastiidid läbimõõduga 3-10 mikronit, mis on mikroskoobi all selgelt nähtavad. Neid leidub ainult taimede rohelistes osades – lehtedes, noortes vartes, õites ja viljades. Kloroplastid on üldiselt ovaalse või ellipsoidse kujuga, kuid võivad olla ka topsikujulised, spiraalikujulised või isegi labakujulised. Kloroplastide arv rakus on keskmiselt 10 kuni 100 tükki. Kuid näiteks mõnel vetikal võib see olla üks, sellel on märkimisväärsed mõõtmed ja keeruline kuju - siis nimetatakse seda kromatofoor. Muudel juhtudel võib kloroplastide arv ulatuda mitmesajani, samas kui nende suurus on väike. Kloroplastide värvus on tingitud fotosünteesi peamisest pigmendist - klorofüll, kuigi need sisaldavad ka täiendavaid pigmente - karotenoidid. Karotenoidid muutuvad märgatavaks alles sügisel, kui vananevates lehtedes sisalduv klorofüll laguneb. Kloroplastide põhiülesanne on fotosüntees. Fotosünteesi valgusreaktsioonid toimuvad tülakoidmembraanidel, millele on kinnitunud klorofülli molekulid, ja tumereaktsioonid stroomas, kus leidub arvukalt ensüüme.
Kromoplastid- Need on kollased, oranžid ja punased plastiidid, mis sisaldavad karotenoidpigmente. Ka kromoplastide kuju võib oluliselt erineda: need võivad olla torujad, kerajad, kristalsed jne. Kromoplastid annavad värvi taimede õitele ja viljadele, meelitades ligi tolmeldajaid ning seemnete ja viljade levitajaid.
Leukoplastid- need on valged või värvitud plastiidid, enamasti ümarad või ovaalne kuju. Need on levinud taimede mittefotosünteetilistes osades, näiteks lehtede koores, kartulimugulates jne. Need talletavad toitaineid, enamasti tärklist, kuid mõnes taimes võivad selleks olla valgud või õli.
Plastiidid tekivad taimerakkudes proplastiididest, mis on juba hariduskoe rakkudes ja on väikesed topeltmembraaniga kehad. Varajases arengustaadiumis on erinevat tüüpi plastiidid võimelised üksteiseks muutuma: valguse käes muutuvad kartulimugula ja porgandijuure kromoplastid roheliseks.
Plastiide ja mitokondreid nimetatakse raku poolautonoomseteks organellideks, kuna neil on oma DNA molekulid ja ribosoomid, nad teostavad valgusünteesi ja jagunevad raku jagunemisest sõltumatult. Neid omadusi seletatakse nende päritoluga üherakulistest prokarüootsetest organismidest. Mitokondrite ja plastiidide "sõltumatus" on aga piiratud, kuna nende DNA sisaldab vabaks eksisteerimiseks liiga vähe geene, samas kui ülejäänud teave on kodeeritud tuuma kromosoomidesse, mis võimaldab tal neid organelle kontrollida.
Endoplasmaatiline retikulum (ER), või endoplasmaatiline retikulum (ER), on ühemembraaniline organell, mis on membraaniõõnsuste ja -tuubulite võrgustik, mis hõivab kuni 30% tsütoplasma sisust. EPS tuubulite läbimõõt on umbes 25-30 nm. EPS-i on kahte tüüpi – kare ja sile. Karm XPS kannab ribosoome, kus toimub valkude süntees. Sujuv XPS puuduvad ribosoomid. Selle ülesandeks on lipiidide ja süsivesikute süntees, samuti toksiliste ainete transport, ladustamine ja neutraliseerimine. See on eriti välja töötatud nendes rakkudes, kus toimuvad intensiivsed ainevahetusprotsessid, näiteks maksarakkudes - hepatotsüütides - ja skeletilihaskiududes. ER-s sünteesitud ained transporditakse Golgi aparaati. Rakumembraanide kokkupanek toimub ka ER-s, kuid nende moodustumine on lõpetatud Golgi aparaadis.
Golgi aparaat, või Golgi kompleks, on ühemembraaniline organell, mis moodustub lamedate tsisternide, torukeste ja nendest eraldunud vesiikulite süsteemist. Golgi aparaadi struktuuriüksus on diktüosoom- paakide virn, mille ühele poolusele tulevad ained EPS-st ja vastaspoolusest pakitakse need pärast teatud transformatsioone vesiikulitesse ja saadetakse raku teistesse osadesse. Paakide läbimõõt on umbes 2 mikronit ja väikeste mullide läbimõõt on umbes 20-30 mikronit. Golgi kompleksi põhifunktsioonid on teatud ainete süntees ja ER-st tulevate valkude, lipiidide ja süsivesikute modifitseerimine (muutmine), membraanide lõplik moodustamine, samuti ainete transport läbi raku, selle struktuuride uuendamine. ja lüsosoomide moodustumine. Golgi aparaat sai oma nime itaalia teadlase Camillo Golgi auks, kes selle organelli esmakordselt avastas (1898).
Lüsosoomid- väikesed kuni 1 μm läbimõõduga ühemembraanilised organellid, mis sisaldavad rakusisese seedimisega seotud hüdrolüütilisi ensüüme. Lüsosoomide membraanid on nende ensüümide suhtes halvasti läbilaskvad, mistõttu lüsosoomid täidavad oma ülesandeid väga täpselt ja sihipäraselt. Seega osalevad nad aktiivselt fagotsütoosi protsessis, moodustades seedetrakti vakuoole ning nälgimise või kahjustuste korral. teatud osad rakud seedivad neid teisi mõjutamata. Hiljuti avastati lüsosoomide roll rakusurma protsessides.
Vacuool on õõnsus taime- ja loomarakkude tsütoplasmas, mis on piiratud membraaniga ja täidetud vedelikuga. Seede- ja kontraktiilsed vakuoolid. Esimesed osalevad fagotsütoosi protsessis, kuna neis toimub lõhustumine toitaineid. Viimased tagavad tänu osmoregulatsioonile vee-soola tasakaalu säilimise. Mitmerakulistel loomadel leidub peamiselt seedevakuoole.
Taimerakkudes on vakuoolid alati olemas, need on ümbritsetud spetsiaalse membraaniga ja täidetud rakumahlaga. Vakuooli ümbritsev membraan on keemilise koostise, struktuuri ja funktsioonide poolest sarnane plasmamembraaniga. Raku mahl on mitmesuguste anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete vesilahus, sealhulgas mineraalsoolad, orgaanilised happed, süsivesikud, valgud, glükosiidid, alkaloidid jne. Vakuool võib hõivata kuni 90% raku mahust ja suruda tuuma perifeeriasse. See rakuosa täidab säilitavaid, eritus-, osmootseid, kaitse-, lüsosomaalseid ja muid funktsioone, kuna see akumuleerib toitaineid ja jääkaineid, tagab veevarustuse ning hoiab raku kuju ja mahtu ning sisaldab ka ensüüme raku lagundamiseks. palju rakukomponente. Lisaks võivad vakuoolide bioloogiliselt aktiivsed ained takistada paljudel loomadel neid taimi söömast. Paljudes taimedes toimub rakkude kasv vakuoolide paisumise tõttu pikenemise teel.
Vakuoolid esinevad ka osade seente ja bakterite rakkudes, kuid seentes täidavad nad vaid osmoregulatsiooni funktsiooni, sinivetikatel aga säilitavad ujuvust ja osalevad õhust tuleva lämmastiku assimilatsiooni protsessis.
Ribosoomid- väikesed mittemembraansed organellid läbimõõduga 15-20 mikronit, mis koosnevad kahest allüksusest - suurest ja väikesest. Eukarüootsed ribosomaalsed subühikud koondatakse tuumas ja transporditakse seejärel tsütoplasmasse. Ribosoomid prokarüootides, mitokondrites ja plastiidides on väiksemad kui eukarüootide ribosoomid. Ribosomaalsed subühikud hõlmavad rRNA-d ja valke.
Ribosoomide arv rakus võib ulatuda mitmekümne miljonini: tsütoplasmas, mitokondrites ja plastiidides on need vabas olekus ning töötlemata ER-s - seotud olekus. Nad osalevad valkude sünteesis, eriti nad viivad läbi translatsiooniprotsessi - polüpeptiidahela biosünteesi mRNA molekulil. Vabad ribosoomid sünteesivad hüaloplasma, mitokondrite, plastiidide ja oma ribosoomivalke, samas kui töötlemata ER-i külge kinnitatud ribosoomid teostavad valkude translatsiooni rakkudest eemaldamiseks, membraanide kokkupanemiseks ning lüsosoomide ja vakuoolide moodustamiseks.
Ribosoome võib leida üksikult hüaloplasmas või koondatuna rühmadesse mitme polüpeptiidahela samaaegse sünteesi käigus ühel mRNA-l. Selliseid ribosoomirühmi nimetatakse polüribosoomid, või polüsoomid.
Mikrotuubulid- Need on silindrilised õõnsad mittemembraanilised organellid, mis tungivad läbi kogu raku tsütoplasma. Nende läbimõõt on umbes 25 nm, seina paksus 6-8 nm. Neid moodustavad arvukad valgumolekulid tubuliin, mis moodustavad esmalt 13 helmeid meenutavat niiti ja koonduvad seejärel mikrotuubuliks. Mikrotuubulid moodustavad tsütoplasmaatilise retikulumi, mis annab rakule kuju ja mahu, ühendab plasmamembraani raku teiste osadega, tagab ainete transpordi läbi raku, osaleb raku ja rakusiseste komponentide liikumises, samuti geneetilise materjali jagunemine. Nad on osa rakukeskusest ja liikumisorganellidest - lipudest ja ripsmetest.
Mikrokiud, või mikroniidid, on ka mittemembraansed organellid, kuid neil on niitja kuju ja neid ei moodusta tubuliin, vaid aktiin. Nad osalevad membraanitranspordi protsessides, rakkudevahelises äratundmises, raku tsütoplasma jagunemises ja selle liikumises. Lihasrakkudes vahendab aktiini mikrofilamentide interaktsioon müosiini filamentidega kontraktsiooni.
Mikrotuubulid ja mikrokiud moodustavad raku sisemise skeleti - tsütoskelett. See on kompleksne kiudude võrgustik, mis tagab plasmamembraanile mehaanilise toe, määrab raku kuju, raku organellide asukoha ja liikumise raku jagunemise ajal.
Raku keskus- mittemembraanne organell, mis asub loomarakkudes tuuma lähedal; taimerakkudes see puudub. Selle pikkus on umbes 0,2–0,3 mikronit ja läbimõõt 0,1–0,15 mikronit. Rakukeskuse moodustavad kaks tsentrioolid, mis asub vastastikku risti asetsevates tasapindades ja kiirgav sfäär mikrotuubulitest. Iga tsentriool koosneb üheksast mikrotuubulite rühmast, mis on kogutud kolme kaupa, st kolmikutena. Rakukeskus osaleb mikrotuubulite kokkupanemise protsessides, raku päriliku materjali jagunemises, samuti lippide ja ripsmete moodustumisel.
Liikumise organellid. Flagella Ja ripsmed Need on plasmalemmaga kaetud raku väljakasvud. Nende organellide alus koosneb üheksast paarist mikrotuubulitest, mis asuvad piki perifeeriat, ja kahest vabast mikrotuubulist keskel. Mikrotuubulid on omavahel ühendatud erinevate valkudega, tagades nende koordineeritud kõrvalekaldumise teljest – võnkumise. Võnkumised on energiast sõltuvad, see tähendab, et kõrge energiaga ATP sidemete energia kulub sellele protsessile. Kaotatud vibude ja ripsmete taastamine on funktsioon basaalkehad, või kinetosoomid asuvad nende baasis.
Ripsmete pikkus on umbes 10-15 nm ja lipu pikkus 20-50 µm. Vippude ja ripsmete rangelt suunatud liigutuste tõttu ei toimu mitte ainult üherakuliste loomade, spermatosoidide jms liikumine, vaid ka hingamisteed puhastatakse, munarakk liigub mööda. munajuhad, kuna kõik need inimkehaosad on vooderdatud ripsmelise epiteeliga.
Kaasamised
Kaasamised- Need on raku mittepüsivad komponendid, mis tekivad ja kaovad selle eluea jooksul. Nende hulka kuuluvad nii varuained, näiteks tärklise või valgu terad taimerakkudes, glükogeeni graanulid loomade ja seente rakkudes, volutiin bakterites, rasvatilgad igat tüüpi rakkudes ja jääkained, eelkõige toidujäägid. fagotsütoosi tagajärjel seedimata, moodustades nn jääkkehasid.
Raku osade ja organellide struktuuri ja funktsioonide suhe on selle terviklikkuse aluseks
Kõik raku osad on ühest küljest eraldi struktuur, millel on spetsiifiline struktuur ja funktsioonid, ja teiselt poolt keerukama süsteemi komponent, mida nimetatakse rakuks. Suurem osa eukarüootse raku pärilikust informatsioonist on koondunud tuumasse, kuid tuum ise ei suuda selle teostumist tagada, kuna selleks on vaja vähemalt tsütoplasmat, mis toimib põhiainena, ja ribosoome, millel see süntees toimub. . Enamik ribosoome paikneb granulaarsel endoplasmaatilisel retikulumil, kust valgud transporditakse kõige sagedamini Golgi kompleksi ja seejärel pärast modifitseerimist nendesse rakuosadesse, mille jaoks need on mõeldud või erituvad. Valkude ja süsivesikute membraanpakendeid saab sisestada organellide membraanidesse ja tsütoplasma membraani, tagades nende pideva uuenemise. Golgi kompleksist eralduvad ka lüsosoomid ja vakuoolid, mis täidavad olulisi funktsioone. Näiteks ilma lüsosoomideta muutuksid rakud kiiresti omamoodi jäätmemolekulide ja -struktuuride prügimäeks.
Kõigi nende protsesside toimumiseks on vaja energiat, mida toodavad mitokondrid ja taimedes kloroplastid. Ja kuigi need organellid on suhteliselt autonoomsed, kuna neil on oma DNA molekulid, kodeerib osa nende valke endiselt tuumagenoomi poolt ja sünteesitakse tsütoplasmas.
Seega on rakk selle koostisosade lahutamatu ühtsus, millest igaüks täidab oma ainulaadset funktsiooni.
Ainevahetus ja energia muundamine on elusorganismide omadused. Energia ja plastiline ainevahetus, nende seos. Energia metabolismi etapid. Käärimine ja hingamine. Fotosüntees, selle tähendus, kosmiline roll. Fotosünteesi faasid. Fotosünteesi valguse ja tumedad reaktsioonid, nende seos. Kemosüntees. Kemosünteetiliste bakterite roll Maal
Ainevahetus ja energia muundamine - elusorganismide omadused
Rakku võib võrrelda miniatuurse keemiatehasega, milles toimuvad sadu ja tuhandeid keemilisi reaktsioone.
Ainevahetus- keemiliste transformatsioonide kogum, mis on suunatud bioloogiliste süsteemide säilimisele ja taastootmisele.
See hõlmab ainete sattumist organismi toitumise ja hingamise, rakusisese ainevahetuse või ainevahetus, samuti ainevahetuse lõpptoodete eraldamine.
Ainevahetus on lahutamatult seotud ühe energialiigi teiseks muutmise protsessidega. Näiteks fotosünteesi käigus salvestatakse valgusenergia keeruliste orgaaniliste molekulide keemiliste sidemete energia kujul ning hingamisprotsessi käigus vabaneb see ja kulutatakse uute molekulide sünteesiks, mehaaniliseks ja osmootseks tööks, hajub soojuse kujul jne.
Keemiliste reaktsioonide toimumine elusorganismides on tagatud tänu valgulise iseloomuga bioloogilistele katalüsaatoritele - ensüümid, või ensüümid. Nagu teised katalüsaatorid, kiirendavad ensüümid keemiliste reaktsioonide toimumist rakus kümneid ja sadu tuhandeid kordi ning mõnikord isegi muudavad need võimalikuks, kuid ei muuda reaktsiooni lõpp-produkti(de) olemust ega omadusi. ei muuda ennast. Ensüümid võivad olla nii lihtsad kui ka kompleksvalgud, mis sisaldavad lisaks valgulisele osale ka mittevalgulist osa - kofaktor (koensüüm). Ensüümid on näiteks sülje amülaas, mis lõhustab polüsahhariide pikaajalisel närimisel, ja pepsiin, mis tagab valkude seedimise maos.
Ensüümid erinevad mittevalgulistest katalüsaatoritest oma kõrge toime spetsiifilisuse, reaktsioonikiiruse olulise suurenemise nende abiga, aga ka võime reguleerida toimet, muutes reaktsiooni tingimusi või erinevate ainete koostoimet nendega. Lisaks erinevad tingimused, milles toimub ensümaatiline katalüüs, oluliselt nendest, mille korral toimub mitteensümaatiline katalüüs: optimaalne temperatuur ensüümide toimimiseks inimkehas on $37°C$, rõhk peaks olema atmosfäärilähedane ja $ pH $ võib oluliselt kõhkleda. Niisiis, amülaasi jaoks on see vajalik aluseline keskkond ja pepsiini jaoks on see happeline.
Ensüümide toimemehhanism on vähendada ainete (substraatide) aktivatsioonienergiat, mis satuvad reaktsiooni ensüümi-substraadi vahepealsete komplekside moodustumise tõttu.
Energia ja plastiline ainevahetus, nende seos
Ainevahetus koosneb kahest rakus samaaegselt toimuvast protsessist: plastilisest ja energia metabolismist.
Plastiline ainevahetus (anabolism, assimilatsioon) on sünteesireaktsioonide kogum, mis hõlmab ATP energia kulutamist. Plastilise ainevahetuse käigus sünteesitakse raku jaoks vajalikke orgaanilisi aineid. Plastilise vahetusreaktsioonide näideteks on fotosüntees, valkude biosüntees ja DNA replikatsioon (eneseduplikatsioon).
Energia metabolism (katabolism, dissimilatsioon) on reaktsioonide kogum, mis lagundab keerulised ained lihtsamateks. Energia metabolismi tulemusena vabaneb ja salvestatakse energia ATP kujul. Energia ainevahetuse olulisemad protsessid on hingamine ja käärimine.
Plasti- ja energiavahetus on omavahel lahutamatult seotud, kuna plastivahetuse käigus sünteesitakse orgaanilisi aineid ja selleks on vaja ATP-energiat ning energiavahetuse käigus lagunevad orgaanilised ained ja vabaneb energia, mis seejärel kulub sünteesiprotsessidele. .
Organismid saavad energiat toitumise käigus ning vabastavad selle ja muundavad kättesaadavaks vormiks peamiselt hingamise käigus. Toitumise meetodi järgi jagunevad kõik organismid autotroofideks ja heterotroofideks. Autotroofid võimelised iseseisvalt sünteesima orgaanilisi aineid anorgaanilistest ja heterotroofid kasutada eranditult valmistatud orgaanilisi aineid.
Energia metabolismi etapid
Vaatamata energia metabolismi reaktsioonide keerukusele jaguneb see tinglikult kolmeks: ettevalmistav, anaeroobne (hapnikuvaba) ja aeroobne (hapnik).
Peal ettevalmistav etapp polüsahhariidide, lipiidide, valkude, nukleiinhapete molekulid lagunevad lihtsamateks, näiteks glükoosiks, glütserooliks ja rasvhapeteks, aminohapeteks, nukleotiidideks jne. See staadium võib toimuda otse rakkudes või soolestikus, kust puruneb. allapoole suunatud ained tarnitakse vereringe kaudu.
Anaeroobne etapp energia metabolismiga kaasneb orgaaniliste ühendite monomeeride edasine lagunemine veelgi lihtsamateks vaheproduktideks, näiteks püroviinamarihappeks või püruvaadiks. See ei nõua hapniku olemasolu ja paljudele soode mudas või inimese soolestikus elavatele organismidele on see ainus viis energia saamiseks. Energia metabolismi anaeroobne etapp toimub tsütoplasmas.
Erinevad ained võivad läbida hapnikuvaba lõhustumise, kuid üsna sageli on reaktsioonide substraadiks glükoos. Selle hapnikuvaba lõhenemise protsessi nimetatakse glükolüüs. Glükolüüsi käigus kaotab glükoosimolekul neli vesinikuaatomit, st oksüdeerub ja moodustub kaks püroviinamarihappe molekuli, kaks ATP molekuli ja kaks redutseeritud vesinikukandja molekuli $NADH + H^(+)$:
$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP + 2NAD → 2C_3H_4O_3 + 2ATP + 2NADH + H^(+) + 2H_2O$.
ATP moodustumine ADP-st toimub fosfaataniooni otsese ülekande tõttu eelfosforüülitud suhkrust ja seda nimetatakse substraadi fosforüülimine.
Aeroobne etapp energiavahetus saab toimuda ainult hapniku juuresolekul, samas kui hapnikuvaba lõhustamise käigus tekkivad vaheühendid oksüdeeritakse lõppproduktideks (süsinikdioksiid ja vesi) ning vabaneb suurem osa orgaaniliste ühendite keemilistes sidemetes salvestunud energiast. See muutub 36 ATP molekuli suure energiaga sidemete energiaks. Seda etappi nimetatakse ka kudede hingamine. Hapniku puudumisel muundatakse vaheühendid teisteks orgaanilisteks aineteks, seda protsessi nimetatakse kääritamine.
Hingetõmme
Rakulise hingamise mehhanism on skemaatiliselt kujutatud joonisel fig.
Aeroobne hingamine toimub mitokondrites, kusjuures püroviinamarihape kaotab esmalt ühe süsinikuaatomi, millega kaasneb ühe redutseeriva ekvivalendi $NADH + H^(+)$ ja atsetüülkoensüümi A (atsetüül-CoA) molekuli süntees:
$C_3H_4O_3 + NAD + H~CoA → CH_3CO~CoA + NADH + H^(+) + CO_2$.
Atsetüül-CoA mitokondriaalses maatriksis osaleb keemiliste reaktsioonide ahelas, mille kogusumma on nn. Krebsi tsükkel (trikarboksüülhappe tsükkel, tsükkel sidrunhape ). Nende transformatsioonide käigus moodustub kaks ATP molekuli, atsetüül-CoA oksüdeerub täielikult süsinikdioksiidiks ning selle vesinikuioonid ja elektronid lisatakse vesinikukandjatele $NADH + H^(+)$ ja $FADH_2$. Kandjad transpordivad vesiniku prootoneid ja elektrone mitokondrite sisemembraanidele, moodustades kristlasi. Kandevalkude abil pumbatakse vesiniku prootoneid membraanidevahelisse ruumi ning elektronid edastatakse mitokondrite sisemembraanil paikneva ensüümide niinimetatud hingamisahela kaudu ja väljutatakse hapnikuaatomitele:
$O_2+2e^(-)→O_2^-$.
Tuleb märkida, et mõned hingamisteede ahela valgud sisaldavad rauda ja väävlit.
Membraanidevahelisest ruumist transporditakse vesiniku prootonid spetsiaalsete ensüümide - ATP süntaaside abil tagasi mitokondriaalsesse maatriksisse ning sel juhul vabanev energia kulub igast glükoosi molekulist 34 ATP molekuli sünteesiks. Seda protsessi nimetatakse oksüdatiivne fosforüülimine. Mitokondriaalses maatriksis reageerivad vesiniku prootonid hapnikuradikaalidega, moodustades vett:
$4H^(+)+O_2^-→2H_2O$.
Hapniku hingamise reaktsioonide kogumit saab väljendada järgmiselt:
$2C_3H_4O_3 + 6O_2 + 36H_3PO_4 + 36ADP → 6CO_2 + 38H_2O + 36ATP.$
Üldine hingamisvõrrand näeb välja selline:
$C_6H_(12)O_6 + 6O_2 + 38H_3PO_4 + 38ADP → 6CO_2 + 40H_2O + 38ATP.$
Käärimine
Hapniku puudumisel või selle puudusel toimub käärimine. Käärimine on evolutsiooniliselt rohkem varakult energia saamine kui hingamine on aga energeetiliselt ebasoodsam, kuna käärimise tulemusena tekivad orgaanilised ained, mis on veel energiarikkad. Kääritamisel on mitu peamist tüüpi: piimhape, alkohoolne, äädikhape jne Niisiis, sisse skeletilihased hapniku puudumisel fermentatsiooni ajal redutseeritakse püroviinamarihape piimhappeks, samal ajal kui varem moodustunud redutseerivad ekvivalendid tarbitakse ja järele jääb ainult kaks ATP molekuli:
$2C_3H_4O_3 + 2NADH + H^(+) → 2C_3H_6O_3 + 2NAD$.
Pärmi abil kääritamisel muundatakse püroviinamarihape hapniku juuresolekul etüülalkoholiks ja süsinikmonooksiidiks (IV):
$C_3H_4O_3 + NADH + H^(+) → C_2H_5OH + CO_2 + NAD^(+)$.
Mikroorganismide kaasabil käärimisel võib püroviinamarihappest tekkida ka äädik-, või-, sipelghapet jne.
Energia metabolismi tulemusena saadud ATP-d kulutatakse rakus erinevat tüüpi töödeks: keemiline, osmootne, elektriline, mehaaniline ja reguleeriv. Keemiatöö hõlmab valkude, lipiidide, süsivesikute, nukleiinhapete ja muude elutähtsate ühendite biosünteesi. Osmootne töö hõlmab raku imendumise protsesse ja rakuvälises ruumis olevate ainete eemaldamist sellest suuremas kontsentratsioonis kui rakus endas. Elektritöö on tihedalt seotud osmootse tööga, kuna laetud osakeste liikumisel läbi membraanide tekib membraanilaeng ning omandatakse erutuvuse ja juhtivuse omadused. Mehaaniline töö hõlmab ainete ja struktuuride liikumist raku sees, aga ka rakku tervikuna. Regulatiivtöö hõlmab kõiki protsesse, mis on suunatud protsesside koordineerimisele rakus.
Fotosüntees, selle tähendus, kosmiline roll
Fotosüntees on valgusenergia muundamine orgaaniliste ühendite keemiliste sidemete energiaks klorofülli osalusel.
Fotosünteesi tulemusena toodetakse aastas umbes 150 miljardit tonni orgaanilist ainet ja ligikaudu 200 miljardit tonni hapnikku. See protsess tagab süsiniku ringluse biosfääris, takistades süsihappegaasi kogunemist ja seeläbi selle tekkimist. kasvuhooneefekt ja Maa ülekuumenemine. Fotosünteesi tulemusena tekkivaid orgaanilisi aineid teised organismid täielikult ei tarbi, oluline osa neist on miljonite aastate jooksul moodustanud mineraalide (kivi- ja pruunsüsi, nafta) ladestusi. Viimasel ajal on hakatud kütusena kasutama ka rapsiõli (“biodiislikütust”) ja taimejääkidest saadud alkoholi. Osoon tekib hapnikust elektrilahenduste mõjul, mis moodustab osooniekraani, mis kaitseb kogu elu Maal ultraviolettkiirte hävitava mõju eest.
Meie kaasmaalane, silmapaistev taimefüsioloog K. A. Timiryazev (1843-1920), nimetas fotosünteesi rolli "kosmiliseks", kuna see ühendab Maad Päikesega (kosmosega), pakkudes planeedile energia sissevoolu.
Fotosünteesi faasid. Fotosünteesi valguse ja tumedad reaktsioonid, nende seos
1905. aastal avastas inglise taimefüsioloog F. Blackman, et fotosünteesi kiirus ei saa lõputult kasvada, mõni tegur piirab seda. Selle põhjal püstitas ta hüpoteesi, et fotosünteesil on kaks faasi: valgus Ja tume. Madala valguse intensiivsuse korral suureneb valgusreaktsioonide kiirus proportsionaalselt valguse intensiivsuse suurenemisega ja lisaks ei sõltu need reaktsioonid temperatuurist, kuna nende toimumiseks ei ole vaja ensüüme. Valgusreaktsioonid tekivad tülakoidmembraanidel.
Pimedate reaktsioonide kiirus seevastu suureneb temperatuuri tõustes, kuid temperatuuriläve 30 °C $ saavutamisel see tõus peatub, mis näitab nende stroomas toimuvate transformatsioonide ensümaatilist olemust. Tuleb märkida, et valgusel on teatud mõju ka pimeduse reaktsioonidele, hoolimata sellest, et neid nimetatakse tumedateks reaktsioonideks.
Fotosünteesi valgusfaas toimub tülakoidmembraanidel, mis kannavad mitut tüüpi valgukomplekse, millest peamised on fotosüsteemid I ja II, samuti ATP süntaas. Fotosüsteemide hulka kuuluvad pigmendikompleksid, mis sisaldavad lisaks klorofüllile ka karotenoide. Karotenoidid püüavad valgust spektri piirkondades, kus klorofüll seda ei tee, ning kaitsevad ka klorofülli hävitamise eest tugeva valgusega.
Lisaks pigmendikompleksidele sisaldavad fotosüsteemid ka mitmeid elektroniaktseptorvalke, mis kannavad järjestikuselt elektrone klorofülli molekulidelt üksteisele. Nende valkude järjestust nimetatakse kloroplastide elektronide transpordiahel.
Fotosüsteemiga II on seotud ka spetsiaalne valkude kompleks, mis tagab hapniku vabanemise fotosünteesi käigus. See hapnikku vabastav kompleks sisaldab mangaani ja kloori ioone.
IN kerge faas valguskvandid ehk footonid, mis langevad tülakoidmembraanidel paiknevatele klorofülli molekulidele, viivad need üle ergastatud olekusse, mida iseloomustab suurem elektronenergia. Sel juhul kantakse fotosüsteemi I klorofüllist ergastatud elektronid läbi vaheühendite ahela vesinikukandjale NADP, mis seob vesiniku prootoneid, mis on alati vesilahuses:
$NADP + 2e^(-) + 2H^(+) → NADPH + H^(+)$.
Vähendatud $NADPH + H^(+)$ kasutatakse edaspidi pimedas faasis. Fotosüsteemi II klorofülli elektronid kanduvad samuti mööda elektronide transpordiahelat, kuid need täidavad fotosüsteemi I klorofülli “elektroniaugud”. Fotosüsteemi II klorofülli elektronide puudus täidetakse veemolekulide äravõtmisega, mis toimub juba eespool mainitud hapnikku vabastava kompleksi osalusel. Veemolekulide lagunemise tulemusena, mida nimetatakse fotolüüs moodustuvad vesiniku prootonid ja eraldub molekulaarne hapnik, mis on fotosünteesi kõrvalsaadus:
$H_2O → 2H^(+) + 2e^(-) + (1)/(2)O_2$.
Geneetiline teave rakus. Geenid, geneetiline kood ja selle omadused. Biosünteesireaktsioonide maatriks olemus. Valkude ja nukleiinhapete biosüntees
Geneetiline teave rakus
Omasuguste paljunemine on elusolendite üks põhiomadusi. Tänu sellele nähtusele on sarnasus mitte ainult organismide, vaid ka üksikute rakkude, aga ka nende organellide (mitokondrid ja plastiidid) vahel. Selle sarnasuse materiaalseks aluseks on DNA nukleotiidjärjestuses krüpteeritud geneetilise teabe edastamine, mis toimub DNA replikatsiooni (eneseduplikatsiooni) protsesside kaudu. Kõik rakkude ja organismide omadused ja omadused realiseeruvad tänu valkudele, mille struktuuri määrab eelkõige DNA nukleotiidide järjestus. Seetõttu on nukleiinhapete ja valkude biosüntees metaboolsetes protsessides ülimalt oluline. Päriliku informatsiooni struktuuriüksus on geen.
Geenid, geneetiline kood ja selle omadused
Pärilik teave rakus ei ole monoliitne, see on jagatud eraldi "sõnadeks" - geenideks.
Gene on geneetilise informatsiooni elementaarne üksus.
Mitmes riigis samaaegselt läbiviidud ja selle sajandi alguses valminud töö “Inimese genoomi” programmi kallal andis meile arusaama, et inimesel on vaid umbes 25-30 tuhat geeni, kuid info enamikust meie DNA-st. ei loeta kunagi, kuna see sisaldab tohutul hulgal mõttetuid lõike, kordusi ja geene, mis kodeerivad inimese jaoks tähenduse kaotanud tunnuseid (saba, kehakarvad jne). Lisaks on dešifreeritud hulk geene, mis vastutavad pärilike haiguste tekke eest, samuti ravimite sihtgeenid. Kuid praktiline kasutamine Selle programmi elluviimisel saadud tulemused lükatakse edasi, kuni enamate inimeste genoomid on lahti mõtestatud ja selgub, mille poolest need erinevad.
Nimetatakse geene, mis kodeerivad valgu primaarset struktuuri, ribosomaalset või ülekande-RNA-d struktuurne ja geenid, mis aktiveerivad või pärsivad struktuurigeenide teabe lugemist - regulatiivsed. Kuid isegi struktuursed geenid sisaldavad reguleerivaid piirkondi.
Organismide pärilik teave krüpteeritakse DNA-s teatud nukleotiidide kombinatsioonide ja nende järjestuse kujul - geneetiline kood. Selle omadused on: kolmik, spetsiifilisus, universaalsus, liiasus ja mittekattuvus. Lisaks puuduvad geneetilises koodis kirjavahemärgid.
Iga aminohapet kodeerib DNA kolm nukleotiidi - kolmik, näiteks metioniini kodeerib TAC-triplet, see tähendab, et kood on triplett. Teisest küljest kodeerib iga kolmik ainult ühte aminohapet, mis on selle spetsiifilisus või ühemõttelisus. Geneetiline kood on universaalne kõigile elusorganismidele, see tähendab, et pärilikku teavet inimese valkude kohta saavad lugeda bakterid ja vastupidi. See näitab orgaanilise maailma päritolu ühtsust. 64 kolme nukleotiidi kombinatsiooni vastavad aga vaid 20 aminohappele, mille tulemusena saab ühte aminohapet kodeerida 2-6 tripletti ehk geneetiline kood on üleliigne või degenereerunud. Kolmel kolmikul pole vastavaid aminohappeid, neid nimetatakse stoppkoodonid, kuna need näitavad polüpeptiidahela sünteesi lõppu.
Aluste järjestus DNA kolmikutes ja aminohapped, mida need kodeerivad
*Stoppkoodon, mis näitab polüpeptiidahela sünteesi lõppu.
Aminohapete nimetuste lühendid:
Ala - alaniin
Arg - arginiin
Asn - asparagiin
Asp - asparagiinhape
Val - valiin
Tema - histidiin
Gly - glütsiin
Gln – glutamiin
Glu - glutamiinhape
Ile - isoleutsiin
Leu - leutsiin
Liz - lüsiin
Meth - metioniin
Pro - proliin
Ser - seriin
Tyr - türosiin
Tre - treoniin
Kolm - trüptofaan
Fen - fenüülalaniin
Cis - tsüsteiin
Kui hakata lugema geneetilist teavet mitte tripleti esimesest nukleotiidist, vaid teisest, siis mitte ainult lugemisraam ei nihku, vaid sel viisil sünteesitud valk on täiesti erinev mitte ainult nukleotiidjärjestuses, vaid ka nukleotiidjärjestuses. struktuur ja omadused. Kolmikute vahel ei ole kirjavahemärke, seega pole takistusi lugemisraami nihutamisel, mis avab ruumi mutatsioonide tekkeks ja säilimiseks.
Biosünteesireaktsioonide maatriks olemus
Bakterirakud on võimelised kahekordistuma iga 20-30 minuti järel ja eukarüootsed rakud - iga päev ja veelgi sagedamini, mis nõuab DNA replikatsiooni suurt kiirust ja täpsust. Lisaks sisaldab iga rakk sadu ja tuhandeid koopiaid paljudest valkudest, eriti ensüümidest, seetõttu on nende tootmise "tükikaupa" meetod nende paljunemiseks vastuvõetamatu. Progressiivsem meetod on tembeldamine, mis võimaldab saada tootest arvukalt täpseid koopiaid ja ka vähendada selle maksumust. Tembeldamiseks on vaja maatriksit, millest jäljend tehakse.
Rakkudes on matriitsi sünteesi põhimõte, et uued valkude ja nukleiinhapete molekulid sünteesitakse vastavalt programmile, mis on põimitud samade nukleiinhapete (DNA või RNA) juba olemasolevate molekulide struktuuri.
Valkude ja nukleiinhapete biosüntees
DNA replikatsioon. DNA on kaheahelaline biopolümeer, mille monomeerideks on nukleotiidid. Kui DNA biosüntees toimuks fotokopeerimise põhimõttel, tekiks paratamatult arvukalt päriliku teabe moonutusi ja vigu, mis viivad lõpuks uute organismide surmani. Seetõttu toimub DNA kahekordistumise protsess erinevalt, poolkonservatiivsel viisil: DNA molekul rullub lahti ja igale ahelale sünteesitakse uus ahel vastavalt komplementaarsuse põhimõttele. DNA molekuli isepaljunemise protsessi, mis tagab päriliku teabe täpse kopeerimise ja selle edasikandmise põlvest põlve, nimetatakse nn. replikatsioon(alates lat. replikatsioon- kordamine). Replikatsiooni tulemusena moodustuvad kaks absoluutselt täpset ema-DNA molekuli koopiat, millest igaüks kannab ühte ema-DNA molekuli koopiat.
Replikatsiooniprotsess on tegelikult äärmiselt keeruline, kuna selles osalevad mitmed valgud. Mõned neist kerivad lahti DNA kaksikheeliksi, teised lõhuvad komplementaarsete ahelate nukleotiidide vahelisi vesiniksidemeid, teised (näiteks ensüüm DNA polümeraas) selekteerivad komplementaarsuse põhimõttel uusi nukleotiide jne. Kaks DNA molekuli moodustuvad replikatsiooni tulemus jaguneb äsja moodustunud tütarrakkude jagunemise käigus kaheks.
Vigu replikatsiooniprotsessis esineb üliharva, kuid kui need siiski esinevad, elimineeritakse need väga kiiresti nii DNA polümeraaside kui ka spetsiaalsete parandusensüümide poolt, kuna iga viga nukleotiidjärjestuses võib põhjustada pöördumatuid muutusi valgu struktuuris ja funktsioonides. ja lõppkokkuvõttes kahjustab elujõulisust uus rakk või isegi üksikisikud.
Valkude biosüntees. Nagu 19. sajandi silmapaistev filosoof F. Engels piltlikult ütles: "Elu on valgukehade eksisteerimise vorm." Valgumolekulide struktuuri ja omadused määrab nende esmane struktuur, st DNA-s kodeeritud aminohapete järjestus. Selle teabe reprodutseerimise täpsusest ei sõltu mitte ainult polüpeptiidi enda olemasolu, vaid ka raku kui terviku toimimine, seega on valkude sünteesi protsessil suur tähtsus. See näib olevat kõige keerulisem sünteesiprotsess rakus, kuna see hõlmab kuni kolmsada erinevat ensüümi ja muud makromolekuli. Lisaks voolab see suurel kiirusel, mis nõuab veelgi suuremat täpsust.
Valkude biosünteesil on kaks peamist etappi: transkriptsioon ja translatsioon.
Transkriptsioon(alates lat. transkriptsioon- ümberkirjutamine) on mRNA molekulide biosüntees DNA maatriksil.
Kuna DNA molekul sisaldab kahte antiparalleelset ahelat, siis mõlemast ahelast info lugemine tooks kaasa täiesti erinevate mRNA-de moodustumise, mistõttu on nende biosüntees võimalik ainult ühes ahelas, mida nimetatakse kodeerivaks ehk kodogeenseks, erinevalt teisest. mittekodeerivad või mittekodogeensed. Ümberkirjutamise protsessi tagab spetsiaalne ensüüm RNA polümeraas, mis selekteerib RNA nukleotiide vastavalt komplementaarsuse põhimõttele. See protsess võib toimuda nii tuumas kui ka organellides, millel on oma DNA – mitokondrites ja plastiidides.
Transkriptsiooni käigus sünteesitud mRNA molekulid läbivad keerulise translatsiooni ettevalmistamise protsessi (mitokondriaalsed ja plastiidsed mRNA-d võivad jääda organellidesse, kus toimub valgu biosünteesi teine etapp). MRNA küpsemise käigus kinnituvad sellele kolm esimest nukleotiidi (AUG) ja adenüülnukleotiidide saba, mille pikkus määrab, mitu valgu koopiat saab antud molekulil sünteesida. Alles siis lahkuvad küpsed mRNA-d tuumast läbi tuumapooride.
Paralleelselt toimub tsütoplasmas aminohapete aktiveerimise protsess, mille käigus aminohape liitub vastava vaba tRNA-ga. Seda protsessi katalüüsib spetsiaalne ensüüm ja see nõuab ATP-d.
Saade(alates lat. saade- ülekanne) on polüpeptiidahela biosüntees mRNA maatriksil, mille käigus geneetiline informatsioon transleeritakse polüpeptiidahela aminohappejärjestusse.
Valgu sünteesi teine etapp toimub kõige sagedamini tsütoplasmas, näiteks töötlemata ER-l. Selle esinemiseks on vajalik ribosoomide olemasolu, tRNA aktiveerimine, mille käigus need seovad vastavad aminohapped, Mg2+ ioonide olemasolu, aga ka optimaalsed keskkonnatingimused (temperatuur, pH, rõhk jne).
Saate alustamiseks ( algatus) sünteesiks valmis oleva mRNA molekuli külge kinnitatakse väike ribosomaalne subühik ja seejärel valitakse esimese koodoni (AUG) komplementaarsuse põhimõtte kohaselt aminohapet metioniini kandev tRNA. Alles pärast seda kinnitub suur ribosomaalne subühik. Kokkupandud ribosoomi sees on kaks mRNA koodonit, millest esimene on juba hõivatud. Selle kõrval asuvale koodonile lisatakse teine, samuti aminohapet kandev tRNA, misjärel tekib ensüümide abil aminohappejääkide vahel peptiidside. Ribosoom liigutab ühte mRNA koodonit; esimene aminohappest vabastatud tRNA naaseb pärast järgmist aminohapet tsütoplasmasse ja tulevase polüpeptiidahela fragment ripub justkui ülejäänud tRNA küljes. Järgmine tRNA kinnitub ribosoomi sees leiduvale uuele koodonile, protsessi korratakse ja samm-sammult polüpeptiidahel pikeneb, s.t. pikenemine.
Valgu sünteesi lõpp ( lõpetamine) tekib niipea, kui mRNA molekulis avastatakse spetsiifiline nukleotiidjärjestus, mis ei kodeeri aminohapet (stoppkoodon). Pärast seda eraldatakse ribosoom, mRNA ja polüpeptiidahel ning äsja sünteesitud valk omandab sobiva struktuuri ja transporditakse raku sellesse ossa, kus see hakkab oma funktsioone täitma.
Translatsioon on väga energiamahukas protsess, kuna ühe ATP molekuli energia kulub ühe aminohappe kinnitamiseks tRNA-le ja veel mitut kasutatakse ribosoomi liigutamiseks mööda mRNA molekuli.
Teatud valgumolekulide sünteesi kiirendamiseks saab mRNA molekuli külge järjestikku kinnitada mitu ribosoomi, mis moodustavad ühtse struktuuri. polüsoom.
Rakk on elusolendi geneetiline üksus. Kromosoomid, nende struktuur (kuju ja suurus) ja funktsioonid. Kromosoomide arv ja nende liigiline püsivus. Somaatilised ja sugurakud. Raku elutsükkel: interfaas ja mitoos. Mitoos on somaatiliste rakkude jagunemine. Meioos. Mitoosi ja meioosi faasid. Sugurakkude areng taimedes ja loomades. Rakkude jagunemine on organismide kasvu, arengu ja paljunemise aluseks. Meioosi ja mitoosi roll
Rakk on elusolendi geneetiline üksus.
Hoolimata asjaolust, et nukleiinhapped on geneetilise teabe kandjad, on selle teabe rakendamine väljaspool rakku võimatu, mida on lihtne tõestada viiruste näitel. Need organismid, mis sisaldavad sageli ainult DNA-d või RNA-d, ei saa iseseisvalt paljuneda, selleks peavad nad kasutama raku pärilikku aparaati. Nad ei suuda isegi rakku tungida ilma raku enda abita, välja arvatud membraani transpordimehhanismide kasutamise või rakukahjustuse tõttu. Enamik viirusi on ebastabiilsed; nad surevad juba mõnetunnise vabas õhus viibimise järel. Järelikult on rakk elusolendi geneetiline üksus, millel on minimaalne komponentide komplekt päriliku teabe säilitamiseks, muutmiseks ja juurutamiseks ning selle edasiandmiseks järglastele.
Suurem osa eukarüootse raku geneetilisest informatsioonist asub tuumas. Selle organisatsiooni eripära seisneb selles, et erinevalt prokarüootse raku DNA-st ei ole eukarüootide DNA molekulid suletud ja moodustavad valkudega kompleksseid komplekse - kromosoome.
Kromosoomid, nende struktuur (kuju ja suurus) ja funktsioonid
Kromosoom(kreeka keelest kroom- värv, värvimine ja soma- keha) on raku tuuma struktuur, mis sisaldab geene ja kannab teatud pärilikku teavet organismi omaduste ja omaduste kohta.
Mõnikord nimetatakse prokarüootide ringikujulisi DNA molekule ka kromosoomideks. Kromosoomid on võimelised ise dubleerima, neil on struktuurne ja funktsionaalne individuaalsus ning nad säilitavad selle põlvkondade jooksul. Iga rakk kannab endas kogu keha pärilikku informatsiooni, kuid selles töötab vaid väike osa.
Kromosoomi aluseks on kaheahelaline DNA molekul, mis on täis valke. Eukarüootides interakteeruvad histooni ja mittehistooni valgud DNA-ga, samas kui prokarüootides histooni valgud puuduvad.
Kromosoomid on kõige paremini nähtavad valgusmikroskoobi all rakkude jagunemise ajal, kui nad tihenemise tulemusena omandavad vardakujuliste kehade välimuse, mis on eraldatud esmase kitsendusega - tsentromeer — õlgadele. Kromosoomis võib ka olla sekundaarne kitsendus, mis mõnel juhul eraldab nn satelliit. Kromosoomide otsad on nn telomeerid. Telomeerid takistavad kromosoomide otste kokkukleepumist ja tagavad nende kinnitumise tuumamembraanile mittejagunevas rakus. Jagunemise alguses on kromosoomid kahekordistunud ja koosnevad kahest tütarkromosoomist - kromatiidid, kinnitatud tsentromeerile.
Kuju järgi jagunevad kromosoomid võrdse käega, ebavõrdse käega ja vardakujulisteks kromosoomideks. Kromosoomide suurused on märkimisväärselt erinevad, kuid keskmise kromosoomi mõõtmed on 5 $ × $ 1,4 mikronit.
Mõnel juhul sisaldavad kromosoomid arvukate DNA dubleerimise tulemusena sadu ja tuhandeid kromatiide: selliseid hiiglaslikke kromosoome nimetatakse nn. polüteen. Neid leidub Drosophila vastsete süljenäärmetes, aga ka ümarusside seedenäärmetes.
Kromosoomide arv ja nende liigiline püsivus. Somaatilised ja sugurakud
Rakkude teooria järgi on rakk organismi struktuuri, elutegevuse ja arengu üksus. Seega on rakutasandil tagatud elusolendite sellised olulised funktsioonid nagu organismi kasv, paljunemine ja areng. Mitmerakuliste organismide rakud võib jagada somaatilisteks ja reproduktiivrakkudeks.
Somaatilised rakud- need on kõik keharakud, mis on moodustunud mitootilise jagunemise tulemusena.
Kromosoomide uurimine on võimaldanud kindlaks teha, et iga bioloogilise liigi keha somaatilisi rakke iseloomustab konstantne kromosoomide arv. Näiteks inimesel on neid 46. Somaatiliste rakkude kromosoomide komplekti nimetatakse diploidne(2n) või topelt.
Sugurakud, või sugurakud, on spetsiaalsed rakud, mida kasutatakse seksuaalseks paljunemiseks.
Sugurakud sisaldavad alati poole vähem kromosoome kui somaatilised rakud (inimesel - 23), seetõttu nimetatakse sugurakkude kromosoomide komplekti nn. haploidne(n) või üksik. Selle teket seostatakse meiootiliste rakkude jagunemisega.
DNA kogus somaatilistes rakkudes on tähistatud kui 2c ja sugurakkudes - 1c. Somaatiliste rakkude geneetiline valem on kirjutatud kui 2n2c ja seksuaalrakkude - 1n1c.
Mõnede somaatiliste rakkude tuumades võib kromosoomide arv erineda nende arvust somaatilistes rakkudes. Kui see erinevus on suurem kui üks, kaks, kolm jne haploidset hulka, siis nimetatakse selliseid rakke polüploidne(vastavalt tri-, tetra-, pentaploidne). Sellistes rakkudes kulgevad ainevahetusprotsessid tavaliselt väga intensiivselt.
Kromosoomide arv iseenesest ei ole liigispetsiifiline tunnus, kuna erinevatel organismidel võib olla võrdne arv kromosoome, kuid sugulastel võib olla erinev arv. Näiteks malaariaplasmoodiumil ja hobuste ümarussil on mõlemal kaks kromosoomi, samal ajal kui inimestel ja šimpansitel on vastavalt 46 ja 48.
Inimese kromosoomid jagunevad kahte rühma: autosoomid ja sugukromosoomid (heterokromosoomid). Autosoom inimese somaatilistes rakkudes on 22 paari, need on meestel ja naistel ühesugused ning sugukromosoomid ainult üks paar, kuid just see määrab isendi soo. Sugukromosoome on kahte tüüpi – X ja Y. Naiste keharakud kannavad kahte X-kromosoomi ning meeste omad – X ja Y.
Karüotüüp- see on organismi kromosoomikomplekti omaduste kogum (kromosoomide arv, kuju ja suurus).
Kariotüübi tingimuslik rekord sisaldab kromosoomide koguarvu, sugukromosoome ja võimalikke kõrvalekaldeid kromosoomide komplektis. Näiteks normaalse mehe karüotüüp on kirjutatud 46, XY ja karüotüüp normaalne naine- 46, XX.
Raku elutsükkel: interfaas ja mitoos
Rakud ei teki iga kord uuesti, need tekivad ainult emarakkude jagunemise tulemusena. Tütarrakud vajavad pärast jagunemist mõnda aega, et moodustada organellid ja omandada sobiv struktuur, mis tagaks konkreetse funktsiooni täitmise. Seda ajaperioodi nimetatakse küpsemine.
Nimetatakse ajavahemikku raku ilmumisest jagunemise tulemusena kuni selle jagunemiseni või surmani raku elutsükkel.
Eukarüootsetes rakkudes jaguneb elutsükkel kaheks põhifaasiks: interfaas ja mitoos.
Interfaas- see on ajavahemik elutsüklis, mille jooksul rakk ei jagune ja toimib normaalselt. Interfaas jaguneb kolmeks perioodiks: G 1 -, S- ja G 2 -periood.
G 1 -periood(presünteetiline, postmitootiline) on rakkude kasvu- ja arenguperiood, mille jooksul toimub RNA, valkude ja muude vastloodud raku täielikuks elutegevuseks vajalike ainete aktiivne süntees. Selle perioodi lõpu poole võib rakk hakata valmistuma oma DNA dubleerimiseks.
IN S-periood(sünteetiline) toimub DNA replikatsiooniprotsess ise. Ainus kromosoomi osa, mis ei läbi replikatsiooni, on tsentromeer, mistõttu tekkivad DNA molekulid ei lahkne täielikult, vaid jäävad selles kokku hoidma ning jagunemise alguses on kromosoom X-kujuline. Raku geneetiline valem pärast DNA kahekordistamist on 2n4c. Ka S-perioodil on rakukeskuse tsentrioolid kahekordistunud.
G 2 -periood(postsünteetiline, premitootiline) iseloomustab raku jagunemise protsessiks vajalik RNA, valkude ja ATP intensiivne süntees, samuti tsentrioolide, mitokondrite ja plastiidide eraldamine. Kuni interfaasi lõpuni jäävad kromatiin ja tuum selgelt eristatavaks, tuumaümbrise terviklikkus ei ole häiritud ja organellid ei muutu.
Mõned keharakud on võimelised täitma oma ülesandeid kogu keha eluea jooksul (meie aju neuronid, südame lihasrakud), teised eksisteerivad lühikest aega, misjärel surevad (sooleepiteelirakud, nahk). Järelikult peab keha pidevalt läbima rakkude jagunemisprotsesse ja uute moodustumist, mis asendaksid surnud. Jagunemisvõimelisi rakke nimetatakse varre. Inimkehas leidub neid punases luuüdis, naha epidermise sügavates kihtides ja mujal. Neid rakke kasutades saate kasvatada uue organi, saavutada noorendamise ja ka keha kloonida. Tüvirakkude kasutamise väljavaated on täiesti selged, kuid selle probleemi moraalsed ja eetilised aspektid on endiselt arutlusel, kuna enamasti kasutatakse abordi käigus hukkunud inimese embrüotest saadud embrüonaalseid tüvirakke.
Interfaasi kestus taime- ja loomarakkudes on keskmiselt 10-20 tundi, mitoos aga umbes 1-2 tundi.
Mitmerakuliste organismide järjestikuste jagunemiste käigus muutuvad tütarrakud üha mitmekesisemaks, kuna nad loevad teavet järjest suuremalt arvult geenidelt.
Mõned rakud lõpetavad aja jooksul jagunemise ja surevad, mis võib olla tingitud teatud funktsioonide täitumisest, nagu epidermise naharakkude ja vererakkude puhul, või nende rakkude kahjustamisest keskkonnategurite, eelkõige patogeenide poolt. Geneetiliselt programmeeritud rakusurma nimetatakse apoptoos, kui juhuslik surm - nekroos.
Mitoos on somaatiliste rakkude jagunemine. Mitoosi faasid
Mitoos- somaatiliste rakkude kaudse jagunemise meetod.
Mitoosi käigus läbib rakk järjestikuste faaside jada, mille tulemusena saab iga tütarrakk samasuguse kromosoomikomplekti, mis emarakus.
Mitoos jaguneb neljaks põhifaasiks: profaas, metafaas, anafaas ja telofaas. Profaas- mitoosi pikim staadium, mille käigus kromatiin kondenseerub, mille tulemusena muutuvad nähtavaks kahest kromatiidist (tütarkromosoomidest) koosnevad X-kujulised kromosoomid. Sel juhul tuum kaob, tsentrioolid lahknevad raku poolustele ja hakkab moodustuma mikrotuubulitest akromatiini spindel (jaotusspindel). Profaasi lõpus laguneb tuumamembraan eraldi vesiikuliteks.
IN metafaas Kromosoomid paiknevad piki raku ekvaatorit oma tsentromeeridega, mille külge kinnituvad täielikult moodustunud spindli mikrotuubulid. Selles jagunemisetapis on kromosoomid kõige rohkem tihendatud ja iseloomuliku kujuga, mis võimaldab uurida karüotüüpi.
IN anafaasis Tsentromeerides toimub DNA kiire replikatsioon, mille tulemusena kromosoomid lõhenevad ja kromatiidid lahknevad mikrotuubulitega venitatuna raku poolustele. Kromatiidide jaotus peab olema absoluutselt võrdne, kuna just see protsess tagab keharakkudes püsiva kromosoomide arvu säilimise.
Laval telofaasid poolustele kogunevad tütarkromosoomid, despiraal, nende ümber moodustuvad vesiikulitest tuumamembraanid ja äsja moodustunud tuumadesse tekivad tuumakesed.
Pärast tuuma jagunemist toimub tsütoplasmaatiline jagunemine - tsütokinees, mille käigus toimub emaraku kõigi organellide enam-vähem ühtlane jaotus.
Seega moodustub mitoosi tulemusena ühest emarakust kaks tütarrakku, millest igaüks on emaraku geneetiline koopia (2n2c).
Haigetes, kahjustatud, vananevates rakkudes ja keha spetsialiseeritud kudedes võib toimuda veidi erinev jagunemisprotsess – amitoos. Amitoos nimetatakse eukarüootsete rakkude otseseks jagunemiseks, kus geneetiliselt ekvivalentsete rakkude moodustumist ei toimu, kuna rakukomponendid jaotuvad ebaühtlaselt. Seda leidub taimedes endospermis ja loomadel - maksas, kõhres ja silma sarvkestas.
Meioos. Meioosi faasid
Meioos on primaarsete sugurakkude (2n2c) kaudse jagunemise meetod, mille tulemusena moodustuvad haploidsed rakud (1n1c), kõige sagedamini sugurakud.
Erinevalt mitoosist koosneb meioos kahest järjestikusest raku jagunemisest, millest igaühele eelneb interfaas. Meioosi esimest jagunemist (meioosi I) nimetatakse reduktsionist, kuna sel juhul väheneb kromosoomide arv poole võrra ja teine jagunemine (meioos II) - võrrand, kuna selle käigus säilib kromosoomide arv.
I interfaas kulgeb nagu mitoosi interfaas. Meioos I jaguneb neljaks faasiks: profaas I, metafaas I, anafaas I ja telofaas I. B profaas I Toimub kaks olulist protsessi: konjugatsioon ja üleminek. Konjugatsioon- See on homoloogsete (paaritud) kromosoomide liitmise protsess kogu pikkuses. Konjugatsiooni käigus tekkinud kromosoomipaarid säilivad kuni metafaasi I lõpuni.
Üleminek- homoloogsete kromosoomide homoloogsete piirkondade vastastikune vahetus. Ületamise tulemusena omandavad mõlemalt vanemalt organismi saadud kromosoomid uued geenikombinatsioonid, mis põhjustab geneetiliselt mitmekesiste järglaste ilmumist. Profaasi I lõpus, nagu ka mitoosi profaasis, kaob tuum, tsentrioolid lahknevad raku poolustele ja tuumamembraan laguneb.
IN metafaas I kromosoomipaarid on joondatud piki raku ekvaatorit ja nende tsentromeeride külge on kinnitatud spindli mikrotuubulid.
IN anafaas I Terved homoloogsed kromosoomid, mis koosnevad kahest kromatiidist, lahknevad poolustele.
IN telofaas I Raku pooluste ümber kromosoomiklastrite ümber moodustuvad tuumamembraanid ja moodustuvad tuumakesed.
Tsütokinees I tagab tütarrakkude tsütoplasmade eraldumise.
I meioosi tulemusena tekkinud tütarrakud (1n2c) on geneetiliselt heterogeensed, kuna nende kromosoomid, mis on juhuslikult rakupoolustele hajutatud, sisaldavad erinevaid geene.
Mitoosi ja meioosi võrdlevad omadused
Sign | Mitoos | Meioos | |
Millised rakud hakkavad jagunema? | Somaatiline (2n) | Primaarsed sugurakud (2n) | |
Osakondade arv | 1 | 2 | |
Kui palju ja milliseid rakke tekib jagunemisel? | 2 somaatilist (2n) | 4 seksuaalset (n) | |
Interfaas | Raku ettevalmistamine jagunemiseks, DNA kahekordistumiseks | Väga lühike, DNA kahekordistumist ei toimu | |
Faasid | Meioos I | Meioos II | |
Profaas | Võib tekkida kromosoomide kondenseerumine, tuuma kadumine, tuumamembraani lagunemine, konjugatsioon ja ristumine | Kromosoomide kondenseerumine, tuuma kadumine, tuumamembraani lagunemine | |
Metafaas | Kromosoomipaarid paiknevad piki ekvaatorit, moodustub spindel | Kromosoomid reastuvad piki ekvaatorit, moodustub spindel | |
Anafaas | Kahe kromatiidi homoloogsed kromosoomid liiguvad pooluste suunas | Kromatiidid liiguvad pooluste suunas | |
Telofaas | Kromosoomid lähevad välja, moodustuvad uued tuumamembraanid ja tuumad | Kromosoomid lähevad välja, moodustuvad uued tuumamembraanid ja tuumad |
II faas väga lühike, kuna selles DNA kahekordistumist ei toimu, st S-perioodi pole.
Meioos II samuti jagatud neljaks faasiks: II faas, II metafaas, II anafaas ja II telofaas. IN profaas II toimuvad samad protsessid, mis I profaasis, välja arvatud konjugatsioon ja üleminek.
IN metafaas II kromosoomid asuvad piki raku ekvaatorit.
IN anafaas II kromosoomid jagunevad tsentromeeridel ja kromatiidid venitatakse pooluste suunas.
IN telofaas II Tütarkromosoomide klastrite ümber moodustuvad tuumamembraanid ja nukleoolid.
Pärast tsütokinees II Kõigi nelja tütarraku geneetiline valem on 1n1c, kuid neil kõigil on erinev geenide komplekt, mis tuleneb ema- ja isaorganismide kromosoomide ristumisest ja juhuslikust kombinatsioonist tütarrakkudes.
Sugurakkude areng taimedes ja loomades
Gametogenees(kreeka keelest sugurakud- naine, sugurakud- abikaasa ja genees- päritolu, tekkimine) on küpsete sugurakkude moodustumise protsess.
Kuna sugulisel paljunemisel on kõige sagedamini vaja kahte isendit - emast ja isast, kes toodavad erinevaid sugurakke - munarakke ja seemnerakke, siis peavad nende sugurakkude moodustumise protsessid olema erinevad.
Protsessi iseloom sõltub olulisel määral sellest, kas see toimub taime- või loomarakus, kuna taimedes toimub sugurakkude moodustumisel ainult mitoos ja loomadel nii mitoos kui ka meioos.
Sugurakkude areng taimedes. U katteseemnetaimed Isas- ja emassugurakkude moodustumine toimub õie erinevates osades – vastavalt tolmukates ja pesades.
Enne meeste sugurakkude moodustumist - mikrogametogenees(kreeka keelest mikros- väike) - juhtub mikrosporogenees, see tähendab tolmukate tolmukatesse mikroeoste teket. Seda protsessi seostatakse emaraku meiootilise jagunemisega, mille tulemuseks on neli haploidset mikrospoori. Mikrogametogenees on seotud mikroeoste mitootilise jagunemisega, mille tulemusena saadakse kahest rakust isane gametofüüt - suur vegetatiivne(sifonogeenne) ja madal generatiivne. Pärast jagunemist kattub isane gametofüüt tihedate membraanidega ja moodustab õietolmutera. Mõnel juhul jaguneb generatiivne rakk mitootiliselt isegi õietolmu küpsemise ajal ja mõnikord alles pärast emaka häbimärgisesse ülekandumist, moodustades kaks liikumatut isase sugurakku - sperma. Pärast tolmeldamist moodustub vegetatiivsest rakust õietolmutoru, mille kaudu tungivad spermatosoidid viljastamiseks pesa munasarja.
Naiste sugurakkude arengut taimedes nimetatakse megagametogenees(kreeka keelest megas- suur). See esineb pesa munasarjas, millele eelneb megasporogenees, mille tulemusena moodustub tuumas paikneva megaspoori emarakust meiootilise jagunemise teel neli megaspoori. Üks megaspooridest jaguneb mitootiliselt kolm korda, andes emasele gametofüüdile - kaheksa tuumaga embrüokoti. Järgneva tütarrakkude tsütoplasmade eraldamisega saab ühest saadud rakkudest munarakk, mille külgedel asuvad nn sünergiidid, embrüokoti vastasotsas moodustuvad kolm antipoodi ja keskel. , kahe haploidse tuuma ühinemise tulemusena moodustub diploidne keskrakk.
Sugurakkude areng loomadel. Loomadel toimub sugurakkude moodustumise kaks protsessi – spermatogenees ja oogenees.
Spermatogenees(kreeka keelest sperma, spermatosoidid- seeme ja genees- päritolu, esinemine) on küpsete meessoost sugurakkude - spermatosoidide - moodustumise protsess. Inimestel esineb see munandites ehk munandites ning jaguneb neljaks perioodiks: paljunemine, kasv, küpsemine ja moodustumine.
IN paaritumis hooaegürgsed sugurakud jagunevad mitootiliselt, mille tulemusena moodustuvad diploidid spermatogoonia. IN kasvuperiood spermatogooniad koguvad toitaineid tsütoplasmasse, suurenevad ja muutuvad primaarsed spermatotsüüdid, või 1. järku spermatotsüüdid. Alles pärast seda sisenevad nad meioosi ( küpsemisperiood), mille tulemusena moodustuvad kaks esimest sekundaarne spermatotsüüt, või 2. järku spermatotsüüdid, ja siis - neli haploidset rakku, millel on endiselt üsna palju tsütoplasma - spermatiidid. IN kujunemisperiood nad kaotavad peaaegu kogu oma tsütoplasma ja moodustavad lipu, mis muutub sperma.
Sperma, või elavaloomulised, - väga väikesed liikuvad isase sugurakud pea, kaela ja sabaga.
IN pea, lisaks tuumale on akrosoom- modifitseeritud Golgi kompleks, mis tagab munaraku membraanide lahustumise viljastamise ajal. IN emakakael on rakukeskuse ja aluse tsentrioolid hobusesaba moodustavad mikrotuubulid, mis toetavad otseselt spermatosoidide liikumist. See sisaldab ka mitokondreid, mis annavad sperma liikumiseks ATP-energiat.
Oogenees(kreeka keelest ÜRO- muna ja genees- päritolu, esinemine) on küpsete naiste sugurakkude - munade moodustumise protsess. Inimestel esineb see munasarjades ja koosneb kolmest perioodist: paljunemine, kasv ja küpsemine. Emakasisese arengu ajal esinevad spermatogeneesiga sarnased paljunemis- ja kasvuperioodid. Sel juhul moodustuvad mitoosi tulemusena esmastest sugurakkudest diploidsed rakud. oogonia, mis seejärel muutuvad diploidseks primaarseks munarakud, või 1. järku munarakud. aastal esinev meioos ja sellele järgnev tsütokinees küpsemisperiood, mida iseloomustab emaraku tsütoplasma ebaühtlane jagunemine, nii et selle tulemusel saadakse algul üks sekundaarne munarakk, või 2. järku munarakk, Ja esimene polaarkeha, ja seejärel sekundaarsest munarakust - munarakk, mis säilitab kogu toitainete varu, ja teine polaarkeha, samas kui esimene polaarkeha jaguneb kaheks. Polaarkehad võtavad endasse liigse geneetilise materjali.
Inimestel toodetakse mune 28-29-päevase intervalliga. Munarakkude küpsemise ja vabanemisega seotud tsüklit nimetatakse menstruatsiooniks.
Muna- suur emane sugurakk, mis ei kanna mitte ainult haploidset kromosoomikomplekti, vaid ka märkimisväärset toitainetega varustamist embrüo järgnevaks arenguks.
Imetajate muna on kaetud nelja membraaniga, mis vähendab kahjustuste tõenäosust. erinevaid tegureid. Muna läbimõõt inimestel ulatub 150–200 mikronini, jaanalinnul võib see olla mitu sentimeetrit.
Rakkude jagunemine on organismide kasvu, arengu ja paljunemise aluseks. Mitoosi ja meioosi roll
Kui ainuraksetes organismides viib rakkude jagunemine isendite arvu suurenemiseni, s.o paljunemiseni, siis hulkraksetes organismides võib sellel protsessil olla erinev tähendus. Seega on embrüonaalsete rakkude jagunemine, alustades sigootist, omavahel seotud kasvu- ja arenguprotsesside bioloogiliseks aluseks. Sarnaseid muutusi täheldatakse inimestel ka noorukieas, kui mitte ainult ei suurene rakkude arv, vaid toimub ka kvalitatiivne muutus kehas. Paljurakuliste organismide paljunemine põhineb ka rakkude jagunemisel, näiteks mittesugulisel paljunemisel taastub tänu sellele protsessile terve osa organismist ning sugulisel paljunemisel gametogeneesi protsessis tekivad sugurakud, mis tekitavad hiljem uue organismi. Tuleb märkida, et eukarüootse raku jagunemise peamised meetodid - mitoos ja meioos - on erineva tähendusega. elutsüklid organismid.
Mitoosi tulemusena toimub päriliku materjali ühtlane jaotumine tütarrakkude vahel – ema täpsed koopiad. Ilma mitoosita oleks ühest rakust, sigootist, arenevate mitmerakuliste organismide olemasolu ja kasv võimatu, kuna kõik selliste organismide rakud peavad sisaldama sama geneetilist informatsiooni.
Jagunemisprotsessi käigus muutuvad tütarrakud struktuurilt ja funktsioonidelt järjest mitmekesisemaks, mis on seotud rakkudevahelise interaktsiooni tõttu üha uute ja uute geenirühmade aktiveerumisega neis. Seega on mitoos organismi arenguks vajalik.
See rakkude jagunemise meetod on vajalik kahjustatud kudede, aga ka elundite mittesugulise paljunemise ja regenereerimise (taastamise) protsesside jaoks.
Meioos omakorda tagab karüotüübi püsivuse sugulisel paljunemisel, kuna poolitab enne sugulist paljunemist kromosoomide komplekti, mis seejärel viljastamise tulemusena taastub. Lisaks põhjustab meioos vanemate geenide uute kombinatsioonide tekkimist, mis on tingitud kromosoomide ristumisest ja juhuslikust kombinatsioonist tütarrakkudes. Tänu sellele osutuvad järglased geneetiliselt mitmekesiseks, mis annab materjali looduslikuks valikuks ja on materiaalseks aluseks evolutsioonile. Kromosoomide arvu, kuju ja suuruse muutumine võib ühelt poolt kaasa tuua erinevate kõrvalekallete ilmnemise organismi arengus ja isegi selle surma, teisalt aga indiviidide ilmumiseni. keskkonnaga paremini kohanenud.
Seega on rakk organismide kasvu, arengu ja paljunemise üksus.
Riigieelarveline õppeasutus
"Peterburi olümpiareservi kool nr 2 (tehniline kool)"
HARIDUSJUHEND
RAKU STRUKTUUR
KÜSIMUSED ISESEISEV TÖÖKS
lahkumine treeninglaagritesse
Käsiraamat koostati
d) pinotsütootiliste ja fagotsütootiliste vesiikulite liitmine
11. Pinotsütoosi nimetatakse
a) bakterite imendumine leukotsüütide poolt
b) bakterite imendumine amööbide poolt
c) vedelikutilkade tungimine läbi membraani
d) väikeste vesiikulite liitmine rakus üheks suureks
Illustreeritud ülesanded
taimerakk
1. harjutus.
1. Vaatleme taimeraku ehituse diagrammi.
2. Vasta küsimustele
Milliseid teid pidi võivad ained taimerakku siseneda ja sealt lahkuda? Mis funktsioon on rakuseinal taimeraku jaoks? Millist rolli mängib vakuool taimerakus? Millist rolli mängivad kloroplastid taimerakus? Mis on plasmodesma? Kas pilt kujutab kõrgemate või madalamate taimede rakku? Miks sa nii otsustasid?
Illustreeritud ülesanded
loomarakk
2. ülesanne.
1. Vaatleme loomaraku ehituse diagrammi.
2. Vasta küsimustele
Mis on raku kolm põhikomponenti? Miks on loomaraku membraan võimeline endotsütoosiks? Milliseid organelle loomarakus ei ole? Miks on mikrovilli liikumised võimalikud? Millist organelli võib nimetada raku "energiajaamaks"? Miks? Milliseid kahte tüüpi EPS-i teate?
Küsimused enesekontrolliks
Raku struktuur
1. Milliseid raku osi uuriti valgusmikroskoobiga?
2. Milliseid rakuorganelle tuvastati elektronmikroskoobi abil?
3. Millest koosneb elusraku membraan?
4. Millised omadused on membraanil?
5. Milliseid funktsioone täidab tsütoplasmat kattev elusraku membraan?
6. Millistel raku organellidel on membraani struktuur?
7. Millistel organellidel on topeltmembraanid?
8. Millistel organellidel ei ole membraanistruktuuri?
9. Millised organellid on osa tsütoplasmaatilisest süsteemist?
10. Milline on endoplasmaatilise retikulumi ehitus ja ülesanded?
11. Milline on mitokondrite ehitus ja ülesanded?
12. Millised Golgi aparaadi ehituslikud tunnused on seotud selle funktsioonidega?
13. Millist funktsiooni täidavad ribosoomid?
14. Milliseid plastiide sisaldavad taimerakud?
15. Mis tunne see on sisemine struktuur kloroplast?
16. Milliseid pigmente leidub kloroplastides ja kromoplastides?
17. Milline on kromoplastide ja leukoplastide ehitus ja funktsioon?
18. Kuidas on rakukeskus üles ehitatud ja toimib?
19. Millistest komponentidest koosneb põhisüsteem?
20. Millised on tuuma peamised funktsioonid?
21. Kuidas on tuumamembraan struktureeritud?
22. Millised tuumastruktuurid sisaldavad DNA molekule?
23. Mis on tuumamahl? Mis on selle funktsioon?
24. Mis on ühist tuumamahlal ja hüaloplasmal?
Koolitusülesanded
Töö 1.
1. Määratlege mõisted.
Plasmalemma on _____________________
Tuum on ______________________________
Retseptorvalgud on __________________
Ensüümvalgud on _______________________
Fagotsütoos on ________________________________
Pinotsütoos on _________________________________________
2.Vaadake tabelit ja vastake küsimusele.
Kromosoomide arv mõnedes loomades ja taimedes.
Malaaria plasmoodium | |||
Kartul | Vihmauss | ||
Aia kirss | |||
Kuidas seletada tõsiasja, et kromosoomide arv on tavaliselt esindatud paarisarvuga?
3. Vasta küsimustele.
Milliste membraaniainetega süsivesikud komplekse teevad? Kas kõigil eukarüootsetel rakkudel on tuum? Mitu DNA molekuli moodustavad ühe kromosoomi?
4. Lahenda test.
1. Plasmamembraan ei sisalda:
a) valgud b) nukleiinhapped c) süsivesikud d) lipiidid
2. Kui võrrelda puuri majaga, siis saab võrrelda katusel olevaid antenne
a) valkudega b) nukleiinhapetega c) süsivesikutega d) lipiididega
3. Plasmalemma ei täida funktsioone
a) loob piiri keskkonnaga
b) edastab pärilikku teavet rakust rakku
c) reguleerib erinevate ainete omastamist ja väljutamist
d) kaitseb rakke väliskeskkonna eest
4. Organismi peamine geneetiline informatsioon on talletatud
a) tuumas b) ribosoomides c) tuumas d) membraanis
5. Kromosoomid rakkude jagunemise ajal
a) muutuda õhukesteks niitideks
b) keeruta pallideks
c) ära muuda
d) paksendada ja lühendada
6. Valke, mis moodustavad kromosoome, nimetatakse
a) kolvid b) kuningakivid c) histoonid d) elukivid
Mõistete sõnastik
Autotroofid(rohelised taimed ja mõned prokarüootid) on organismid, mis on võimelised sünteesima anorgaanilistest ainetest orgaanilisi aineid. Need on organismid, mis saavad energiat anorgaanilistest ühenditest
Anabolism– ehitusmaterjalide protsessid sünteesireaktsioonide tulemusena energiatarbimisega
Bioloogia– teadus elussüsteemidest,
Bioloogia– teadus, mis uurib elusorganisme nende suhete süsteemis keskkonnaga
Viirused– mitterakulised eluvormid
Gametogenees- meeste ja naiste sugurakkude moodustumise protsess
Sugurakud– haploidse kromosoomikomplektiga sugurakud
Gene– DNA molekuli (või kromosoomi) osa, mis määrab teatud tunnuse kujunemise või ühe valgumolekuli sünteesi
Genotüüp– organismi kõigi geenide kogum
Heterotroofid(loomad, seened, mõned prokarüootid) - organismid, kes toituvad võõrorgaanilistest ainetest
Dissimilatsioon (katabolism)- energiavahetus, mis on polümeeride monomeerideks lõhustamise reaktsioonide kogum, mille käigus vabaneb energia
Elavad kehad– avatud, isereguleeruvad, ise taastoodavad süsteemid
Elu- makromolekulaarne avatud süsteem, mida iseloomustab hierarhiline korraldus, võime end taastoota, ainevahetus ja reguleeritud energiavoog
Sügoot- viljastatud munarakk
Kamber– elusolendite struktuurne ja funktsionaalne üksus
Kamber– avatud süsteem, mida iseloomustab ainete ja energia vahetus keskkonnaga, stabiilsus ning võime isereguleeruda ja taastoota.
Elussüsteemide kriteeriumid– elusolendite kui mateeria eksisteerimise erivormide eripärad
Üleminek- kromosoomide ristumine mitoosi ajal
Meioos- rakkude jagunemise eritüüp, mis toimub sugulisel paljunemisel. Meioosi ajal tekivad ühest diploidse kromosoomikomplektiga rakust haploidse kromosoomikomplektiga rakud
Mitoos- rakkude jagunemine, mille tulemusena saavad mõlemad tütarrakud diploidne komplekt kromosoomid
Oogenees– naiste sugurakkude arenguprotsess
Ontogenees– organismi individuaalne areng sügoodi tekke hetkest kuni organismi surmani
Prokarüootid- organismid, millel puudub rakus selgelt määratletud tuum
Spermatogenees– meeste sugurakkude areng
Ensüümid– spetsiifilised valgukatalüsaatorid, mida sünteesivad elusrakud ja millel on kõrge aktiivsus
Fotosüntees– redoksprotsesside kogum, mille käigus moodustuvad anorgaanilistest ainetest valgusenergia kasutamisega klorofülli juuresolekul komplekssed orgaanilised ühendid ()
Fototroofid– organismid, mille rakud sünteesivad päikesevalguse energiat kasutades anorgaanilistest ainetest orgaanilisi aineid
Kemosüntees– orgaaniliste ainete süntees anorgaanilistest ainetest organismides, kus puudub klorofüll. See süntees toimub keemiliste reaktsioonide energia, anorgaaniliste ainete oksüdeerumise tõttu ilma hapniku vabanemiseta
Kemotroof s - organismid, mis kasutavad keemiliste reaktsioonide energiat
Tsütoplasmaatilised mutatsioonid– muutused, mis mõjutavad DNA-d sisaldavaid rakuorganelle
Eukarüootid- organismid, mille rakus on selgelt määratletud tuum
Bibliograafia
1. , . Üldine bioloogia. 10-11 klassid. Õpetus õppeasutused. M.: Bustard, 2006
2... Bioloogia. Kirjastuskeskus "Akadeemia". 2006
3. . Bioloogia. Ülesanded ja harjutused. Juhend ülikoolidesse kandideerijatele. Moskva "Kõrgkool" 1991
4. , . Üldine bioloogia. Õpiku tunnikontroll-ülesanne 10.–11. klassile üldharidusasutustes. M.: Püha Kolmainsus Sergius Lavra. 2010. aasta
5. , . Bioloogia: testisimulaator-eneseõpetus ühtseks riigieksamiks valmistumiseks. Rostov Doni ääres. Phoenix. 2008
6. . Üldine bioloogia. Trükipõhjaga märkmik 11. klassi õpilastele. Saratov: "Lütseum". 1999. aasta
7... Bioloogia. Üldbioloogia.10-11 klass. Töövihik. . 2011
Ülesanded teemal “Taimede rakud ja koed”. Ülesanne nr Kas järgmised hinnangud taimerakkude kohta peavad paika? V. Kõigil elustaimede rakkudel on vakuoolid. B. Kõigil elavatel taimerakkudel on tsütoplasma ja tuum. 1) tõene on ainult A 2) tõene on ainult B 3) mõlemad hinnangud on õiged 4) mõlemad hinnangud on valed Ülesanne nr Rakud, struktuurilt, päritolult ja funktsioonidelt sarnased, vorm 1) elundid 2) elundisüsteemid 3) sisekeskkond 4 ) kudedes Ülesanne nr Parandage järgmised väited taimerakkude kohta? A. Kõik taimerakud sisaldavad kloroplaste. B. Kõigil taimerakkudel on rakusein. 1) tõene on ainult A 2) tõene on ainult B 3) mõlemad otsused on õiged 4) mõlemad hinnangud on valed Ülesanne nr Sisestage pakutud loendist puuduvad terminid teksti "Taimeraku organoidid", kasutades selleks numbrilisi tähiseid. see. Kirjutage valitud vastuste numbrid teksti üles ja seejärel sisestage saadud numbrijada (vastavalt tekstile) allolevasse tabelisse. TAIMERAKU ORGANOIDID Taimerakud sisaldavad rohelisi ovaalseid kehasid – (A). Molekulid (B) on võimelised neelama valgusenergiat. Erinevalt teiste kuningriikide organismidest sünteesivad taimed (B) anorgaanilistest ühenditest. Taimeraku rakusein koosneb peamiselt (D). See täidab olulisi funktsioone. 1) kromoplast 2) vakuool 3) kloroplast 4) klorofüll 5) mitokondrid 6) tselluloos 7) glükogeen 8) glükoos Ülesanne nr Varre jämeduse kasvatamine toimub tänu kudedele 1) puit 2) südamik 3) kast 4) kambium Ülesanne nr Anorgaaniliste rakuainete hulka kuuluvad 1) rasvad 2) vitamiinid 3) vesi 4) süsivesikud Ülesanne nr Taimede juhtiv kude, mille rakkude kaudu liiguvad orgaanilised ained, koosneb 1) anumatest 2) sõelatorudest 3) kiud 4) karvadega rakud Ülesanne nr Taimekoe omaduste ja selle tüübi vastavus. Selleks valige esimese veeru iga elemendi jaoks positsioon teisest veerust. Sisesta tabelisse valitud vastuste numbrid. KANGA OMADUSED A) koosneb kloroplaste sisaldavatest rakkudest B) moodustub paksude tugevate seintega rakkudest C) toimib raamina D) täidab valguses anorgaanilistest ainetest orgaaniliste ainete moodustamise funktsiooni E) on toeks taim E) annab taimele püsiva kuju KANGA TÜÜP 1) mehaaniline 2) Fotosünteetiline Ülesanne nr Milline kude tagab taime kasvu? 1) hariv 2) hoiustamine 3) juhtiv 4) Integumentaalne ülesanne nr Vana taimerakk erineb noorest selle poolest, et 1) on suurema tuumaga 2) sisaldab suurt vakuooli 3) on täidetud tsütoplasmaga 4) sisaldab kloroplaste Ülesanne Nr Struktuurilt, päritolult ja funktsioonilt sarnased rakud, vorm 1) elundid 3) sisekeskkond 2) elundisüsteemid 4) koed Ülesanne nr Sisestage väljapakutud loetelust puuduvad terminid teksti "Plastiidid", kasutades numbrilisi tähiseid. Kirjutage valitud vastuste numbrid teksti üles ja seejärel sisestage saadud numbrijada (vastavalt tekstile) allolevasse tabelisse. Plastiidid Taimerakkudes võib sageli täheldada erineva kuju ja värviga plastiide. Seega pakuvad arvukad rohelised plastiidid - (A) protsessi (B), kuna nende koostises on pigment (C). Lisaks võib rakkudes leida punaseid, oranže või kollaseid pigmente sisaldavaid plastiide. Selliseid plastiide nimetatakse (D). 1) kromoplast 5) vakuool 2) klorofüll 6) hingamine 3) leukoplast 7) kloroplast 4) fotosüntees 8) karoteen Ülesanne nr. Millist funktsiooni lehe viljaliha ei täida? 1) gaasivahetus 2) liigse vee eemaldamine 3) lehe tugevuse andmine 4) fotosüntees
Esimese mikroskoobi leiutas Jansen aastal (_).
Aastal 1665 Robert Hooke (_).
Anthony Van Leeuwenhoek avastas maailma (_).
Robert Brown kirjeldas taimerakkudes (_).
Aastatel 1838–1839 botaanik Matthias Schleiden ja zooloog Theodor Schwann sõnastasid (_).
T. Schwann uskus, et tekivad uued rakud (_).
1855. aastal tõestas Rudolf Virchow, et (_).
Elusorganismide ehituse ja elutegevuse põhiühik on (_).
Kõigil elusorganismide rakkudel on (_).
Rakud moodustuvad ainult (_).
Ülesanne 2. "Rakumembraani struktuur"
Mida tähistavad joonisel numbrid 1–5?
Millisest kahest osast koosneb loomarakumembraan? Taimerakk?
Mis on plasmalemma paksus?
Ülesanne 3. "Plaslamemma struktuur"
Vaata pilti ja vasta küsimustele:
Millise raku membraan pildil? Selgitage oma vastust.
Mida tähistavad joonisel numbrid 1-6?
Millised molekulid moodustavad glükokalüksi?
Ülesanne 4. "Elektrokeemiline gradient"
Vaata pilti ja vasta küsimustele:
Mis on kontsentratsiooni gradient?
Mis on elektrostaatiline gradient?
Mis on elektrokeemiline gradient?
Ülesanne 5. “Ainete transport läbi membraani”
Vaata pilti ja vasta küsimustele:
Milliseid transpordiliike tähistavad numbrid 1–4?
Mis tüüpi transport vajab energiat?
Kuidas rasvlahustuvad ained rakkudesse satuvad?
Kuidas Na + ioonid raku tsütoplasmast väljapoole eemaldatakse?
Ülesanne 6. Vaata pilti “Plasmolüüs”
Vaata pilti ja vasta küsimustele:
Mida nimetatakse plasmolüüsiks?
Kuidas vesi läbi rakumembraani liigub?
Plasmolüüsi põhjused?
Ülesanne 7. "Raku kest"
Kirjutage lausete numbrid ja puuduvad sõnad:
Taime rakuseina tähistab (_).
Plasmamembraan moodustub (_).
Need moodustavad rakumembraani hüdrofoobse aluse (_).
Suurem osa veest siseneb rakku läbi rakumembraani (_).
Tahkete osakeste omastamine plasmamembraanist – (_).
Vedelate tilkade kinnipüüdmine plasmamembraani poolt ja nende rakku tõmbamine - (_).
Ainete sisenemine rakku on (_), ainete eemaldamine rakust on (_).
Ainete transport läbi rakumembraani, mis toimub energia kulutamisel ATP - (_).
Vee sisenemine rakku deplasmolüüsi käigus toimub tänu (_).
Plasmolüüsi nimetatakse (_).
Osmoosi nimetatakse (_).
Ülesanne 8. “Golgi kompleks ja lüsosoomid”
Vaata pilti ja vasta küsimustele:
Mida tähistavad joonisel tähed A-B?
Kus lüsosoomid moodustuvad?
Mitu membraani ümbritseb lüsosoomide sisu?
Millised on lüsosoomide suurused?
Millised on lüsosoomide peamised funktsioonid?
Ülesanne 9. "Ühemembraanilised organellid"
Vaata pilti ja vasta küsimustele:
Millised on Golgi kompleksi põhifunktsioonid?
Milliseid kahte tüüpi EPS-i on teada?
Millised on EPS-i peamised funktsioonid?
Millised on ripsmete ja lipuliste funktsioonid?
Mille poolest erinevad ripsmed flagelladest?
Ülesanne 10. "Mitokondrid"
Vaata pilti ja vasta küsimustele:
Mida tähistavad numbrid 1-5?
Millised on mitokondrite peamised funktsioonid?
Kuidas moodustuvad uued mitokondrid?
Kui suur on mitokondriaalsete ribosoomide mass?
Mida on teada mitokondrite päriliku aparaadi kohta?
Mis on mitokondrite suurus?
Ülesanne 11. “Plastiidid”
Vaata pilti ja vasta küsimustele:
Mida tähistavad numbrid 1–6?
Millised on kloroplastide peamised ülesanded?
Kuidas tekivad uued plastiidid?
Kui suur on plastiidi ribosoomide mass?
Mida teatakse kloroplastide päriliku aparaadi kohta?
Millised on kloroplastide suurused?
Ülesanne 12. “Plastiidide interkonversioonid”
Vaata pilti ja vasta küsimustele:
Tooge näiteid proplastiidide muutumisest erinevat tüüpi plastiidideks.
Tooge näiteid leukoplastide muutumisest kloroplastideks ja vastupidi.
Millised on leukoplastide funktsioonid?
Millised on kromoplastide funktsioonid?
Ülesanne 13. “Mittemembraansed organellid”
Vaata pilti ja vasta küsimustele:
Mida tähistavad numbrid 1-5?
Millised on rakukeskuse peamised funktsioonid?
Kuidas tekivad rakukeskuse tsentrioolid?
Mis on iseloomulik kõrgemate taimede rakukeskusele?
Millised on mikrotuubulite ja mikrofilamentide funktsioonid?
Kus moodustuvad ribosomaalsed subühikud?
Millised on ribosoomide funktsioonid?
Millised on ribosoomide suurused?
Mis sisaldub ribosoomis?
Ülesanne 14. “Rakuorganoidid”
Kirjutage üles testi numbrid, igaühe vastu - õiged vastusevariandid
** Test 1. Ühemembraaniliste rakuorganellide hulka kuuluvad:
Ribosoomid. 6. Lüsosoomid.
Golgi kompleks. 7. EPS.
** Test 2. Topeltmembraansete rakuorganellide hulka kuuluvad:
Ribosoomid. 6. Lüsosoomid.
Golgi kompleks. 7. EPS.
Mitokondrid. 8. Tuum.
Kloroplastid. 9. Eukarüootide ripsmed ja lipud.
Tsütoskelett. 10. Rakukeskus.
** Test 3. Mittemembraansete rakuorganellide hulka kuuluvad:
Ribosoomid. 6. Lüsosoomid.
Golgi kompleks. 7. EPS.
Mitokondrid. 8. Aktiinist ja müosiinist koosnevad müofibrillid.
Kloroplastid. 9. Eukarüootide ripsmed ja lipud.
Tsütoskelett. 10. Rakukeskus.
4. test. Vastutab lüsosoomide moodustumise, ainete kogunemise, muutmise ja rakust eemaldamise eest:
Golgi kompleks.
Mobiilsidekeskus.
Mitokondrid.
Test 5. Valkude biosüntees raku tsütoplasmas toimub:
Mitokondrid.
Kloroplastid.
Golgi kompleks.
Ribosoomid.
6. test."Hingamisteede organoidid", mis varustavad rakku energiaga:
Mitokondrid.
Kloroplastid.
Golgi kompleks.
Ribosoomid.
Test 7. Nad lagundavad keerukad orgaanilised molekulid monomeerideks, isegi oma organellideks ja toiduosakesteks, mis sisenevad rakku fagotsütoosi teel:
Lüsosoomid.
Ribosoomid.
Golgi kompleks.
Test 8. Kõrgemate taimede rakkudel puuduvad:
Mitokondrid.
Kloroplastid.
Golgi kompleks.
Tsentrioolid.
Test 9. Tsütoskeleti moodustumise eest vastutavad:
Golgi kompleks.
Mobiilsidekeskus.
Müofibrillid.
Test 10. On võimeline muutma päikesevalguse energia moodustunud orgaanilise aine keemiliste sidemete energiaks:
Mitokondrid.
Kloroplastid.
Lüsosoomid.
Golgi kompleks.