Iga organism on terviklik elussüsteem.

Vaatamata erinevate funktsioonide täitmisele ja erinevale suurusele on raku struktuuri üldplaan sarnane.

See koosneb kolmest lahutamatult seotud osast:

1. kestad,

2. tsütoplasma,

3. tuum.

Tüüpilises vormis looma puur eristada järgmisi struktuure:

1.membraan;

2.core;

3.tsütoplasma;

4.endoplasmaatiline retikulum (ER) ;

5.Golgi kompleks;

6.lüsosoomid;

7.mitokondrid;

8.ribosoomid;

9.rakukeskus;

10. liikumisorganellid .

7. Mis on osmootne rõhk ?

Osmootne rõhk, difuusne rõhk, termodünaamiline parameeter, mis iseloomustab lahuse kalduvust kontsentratsiooni vähenemisele kokkupuutel puhta lahustiga lahustunud aine ja lahusti molekulide vastudifusiooni tõttu.

Keskvakuooli rakumahlas on ioonide ja suhkrute kontsentratsioon tavaliselt suurem kui rakuseinas; tonoplast aeglustab oluliselt nende ainete difusiooni vakuoolist ja on samas kergesti vett läbilaskev.

Seetõttu voolab vesi sisse vakuool. Seda vee ühesuunalist difusiooniprotsessi läbi selektiivselt läbilaskva membraani nimetatakse osmoos a. Rakumahla sisenev vesi avaldab survet parietaalsele protoplastile ja selle kaudu rakuseinale, põhjustades selle pinges, elastse oleku või raku turgor.

Turgor tagab, et taime lignifitseerimata elundid säilitavad oma kuju ja asukoha ruumis, samuti vastupidavuse mehaaniliste tegurite mõjule.

Kui rakk asetatakse mõne mittetoksilise soola või suhkru hüpertoonilisse lahusesse (st rakumahla kontsentratsioonist suurema kontsentratsiooniga lahusesse), toimub vee osmootne vabanemine vakuoolist. Selle tulemusena väheneb selle maht, elastne parietaalne protoplast eemaldub rakuseinast, turgor kaob ja rakuplasmolüüs .

Plasmolüüs on tavaliselt pöörduv. Kui rakk asetatakse vette või hüpotoonilisse lahusesse, imendub vesi taas jõuliselt keskvakuoolis, protoplast surutakse uuesti vastu rakuseina ja turgor taastub. Plasmolüüs võib olla raku elusoleku indikaator, surnud rakk ei plasmolüüsi, kuna sellel puuduvad selektiivselt läbilaskvad membraanid.

Turgori kadumine põhjustab taime närbumist. Ebapiisava veevarustuse tingimustes õhu käes närbumisel tõmbuvad õhukesed rakuseinad samaaegselt kokku protoplastiga ja tõmbuvad kokku.

Turgori rõhk mitte ainult ei säilita lignifitseerimata taimeosade kuju, vaid on ka üks raku kasvufaktoreid, mis tagab rakkude kasvu pikenemise teel, st tänu vee imendumisele ja vakuooli suuruse suurenemisele. Loomarakkudel puudub tsentraalne vakuool, nende kasv toimub peamiselt tsütoplasma hulga suurenemise tõttu, mistõttu on loomarakkude suurus tavaliselt väiksem kui taimerakkudel.

Keskne vakuool tekib meristemaatilistes (embrüonaalsetes) rakkudes esinevate arvukate väikeste vakuoolide ühinemisel. Arvatakse, et need tsütoplasmaatilised vakuoolid moodustuvad endoplasmaatilise retikulumi või Golgi aparaadi membraanidest.

8. Mis on tsütoplasma?

Tsütoplasma - elusraku sisekeskkond, välja arvatud tuum, mida piirab plasmamembraan. See hõlmab hüaloplasmat - tsütoplasma peamist läbipaistvat ainet, selles sisalduvaid kohustuslikke rakulisi komponente - organelle, aga ka mitmesuguseid mittepüsivaid struktuure - kandmisi.

Tsütoplasma koostis sisaldab igat tüüpi orgaanilisi ja anorgaanilisi aineid. Samuti sisaldab see ainevahetusprotsesside lahustumatuid jääkaineid ja varutoitaineid. Tsütoplasma põhiaine on vesi.

Tsütoplasma on pidevas liikumises, voolates elusraku sees, liikudes koos sellega erinevaid aineid, inklusioone ja organelle. Seda liikumist nimetatakse tsüklosiks. Selles toimuvad kõik ainevahetusprotsessid.

Tsütoplasma on võimeline kasvama ja paljunema ning kui see osaliselt eemaldatakse, saab seda taastada. Tsütoplasma toimib normaalselt aga ainult tuuma juuresolekul.

Ilma selleta ei saa tsütoplasma pikka aega eksisteerida, nagu ka tuum ilma tsütoplasmata. Tsütoplasma kõige olulisem roll on ühendada kõik rakustruktuurid (komponendid) ja tagada nende keemiline koostoime.

Järgnev

Raku struktuur

Kamber- elusorganismide ehituse ja elutegevuse elementaarne üksus, millel on oma ainevahetus ja mis on võimeline ise paljunema ja arenema.

eukarüootsed rakud sisaldavad tsütoplasmast membraaniga eraldatud tuuma. Need on iseloomulikud taimedele, seentele ja loomadele.

Eukarüootse raku arenemise ja diferentseerumise käigus võib tuum mõnikord hävida, nagu juhtub näiteks imetajate küpsetes erütrotsüütides.

Tsütoplasma- raku sisekeskkond, mis tagab kõigi rakustruktuuride keemilise koostoime.

See sisaldab hüaloplasma(läbipaistev aine, mille aluseks on vesi) ja selles paiknevad rakulised komponendid ( organellid ja kaasamine). Raku tsütoplasma liigub pidevalt, koos sellega liiguvad organellid ja kandmised.

Tsütoplasma kasvu- ja paljunemisvõimeline, osalise eemaldamise korral taastub. Tsütoplasma toimib normaalselt aga ainult tuuma juuresolekul. Ilma selleta ei saa tsütoplasma pikka aega eksisteerida, nagu ka tuum ilma tsütoplasmata.

Hoone omadused:

• Viskoosne värvitu aine.
• On pidevas liikumises.
• Sisaldab organelle - püsivaid struktuurikomponente ja rakulisi inklusioone - raku mittepüsivaid struktuure.
• Lisamine võib olla tilkade (rasvade) ja terade (valgud, süsivesikud) kujul.

Teostatud funktsioonid:

• Ühendab kõik raku osad ühtseks tervikuks.
• Teostab ainete transporti.
• Selles toimuvad keemilised protsessid.
• Täidab toetavat funktsiooni.

Tsütoplasma kõige olulisem roll on ühendada kõik rakustruktuurid (komponendid) ja tagada nende keemiline koostoime.

Igal rakul on väga keeruline struktuur. Raku sisu, nagu ka paljud rakusisesed struktuurid, on piiratud bioloogilised membraanid(lat. membraan- "nahk", "kile") - kõige õhemad kiled (paksused 3,5-10 nm), mis koosnevad peamiselt valkudest ja lipiididest.

rakumembraan(või plasmamembraan) eraldab mis tahes raku sisu väliskeskkonnast, tagades selle terviklikkuse.

Rakumembraan on kahekordne molekulide kiht (kakskiht). fosfolipiidid. Neil on hüdrofiilne ("pea") ja hüdrofoobne ("saba") osa. Hüdrofoobsed alad on suunatud sissepoole, hüdrofiilsed alad aga väljapoole.

Bioloogilise membraani koostis sisaldab valke: lahutamatu(läbi membraani tungimine), poolintegraalne(kastetud ühest otsast välimisse või sisemisse lipiidikihti) ja pinnapealne(asub membraani välisküljel või selle sisekülje kõrval). Mõned neist on kontaktis raku tsütoskeletiga ning toimivad kanalite ja retseptoritena.

Samuti võivad membraanid sisaldada süsivesikuid, mis on seotud valgu molekulidega ( glükoproteiinid) või lipiidid ( glükolipiidid). Süsivesikud asuvad tavaliselt membraani välispinnal ja täidavad retseptori funktsioone.

Membraani funktsioonid

• barjäär – tagab reguleeritud, selektiivse, passiivse ja aktiivse ainevahetuse keskkond;
• transport - läbi membraani toimub ainete transport rakku ja rakust välja (vastuvõtt toitaineid raku sees ainevahetuse lõpp-produktide eemaldamine, ioonide konstantse kontsentratsiooni säilitamine);
• retseptor (hormoone ja muid regulatoorseid molekule siduv);
• mitmerakulistes organismides tagab rakkudevahelise kontakti ja kudede moodustumise.

Rakumembraanidel on poolläbilaskvus, või selektiivne läbilaskvus. Need on paigutatud nii, et reguleerivad ainete rakku transportimise protsessi: osad ained läbivad, teised aga mitte. Nende kaudu hajub aeglaselt glükoos, aminohapped, rasvhapped ja ioonid.

Ainete rakku sisenemiseks või nende väljutamiseks väljapoole on mitu mehhanismi: difusioon, osmoos, aktiivne transport ja ekso- või endotsütoos. Difusioon ja osmoos on passiivsed ega vaja energiat. Ülejäänud mehhanismid tulevad energiatarbimisega.

Passiivne transport- ainete läbimise protsess läbi membraani ilma energiakuluta. Sel juhul liigub aine kõrge kontsentratsiooniga piirkonnast madalasse, st piki kontsentratsioonigradienti.

Passiivse transpordi tüübid on järgmised:

• lihtne difusioon(väikeste neutraalsete molekulide (H 2 O, CO 2, O 2), samuti hüdrofoobsete madala molekulmassiga orgaaniliste ainete puhul, mis läbivad kontsentratsioonigradienti mööda kergesti membraani fosfolipiidide;
• hõlbustatud difusioon(hüdrofiilsetele molekulidele, mida transporditakse mööda kontsentratsioonigradienti, kuid spetsiaalsete integraalsete valkude abil, mis moodustavad membraanis kanaleid, mis tagavad selektiivse läbilaskvuse. Elementidel nagu K, Na ja Cl on oma kanalid. Pealegi on kaaliumikanalid alati avatud.

aktiivne transport on ainete liikumine läbi membraani kontsentratsioonigradiendi vastu. Selline ülekanne nõuab raku energiakulu. Energiaallikaks on tavaliselt ATP.

Teema: Raku koostis ja struktuur.

Ülesanded:

• hariv: korrata, üldistada ja süstematiseerida õpilaste teadmisi antud teemal.
• Hariduslik: jätkata oskuste arendamist analüüsida, tuua välja põhiline, üldistada ja süstematiseerida materjali.
• Hariduslik: kasvatada kollektivismitunnet, parandada rühmatööoskusi.

Varustus: kaks plakatit, markerid, päevalilleseemned, kartulitärklis, ekraan õpilaste tegevuste salvestamiseks.

TUNNIDE AJAL

I. Organisatsioonimoment

II. Ettevalmistav etapp

Õpilased jagunevad kahte meeskonda. Tunni on oodatud lapsevanemad, klassijuhataja, õpetajad (žürii liikmed). Igal õpilasel on märk nr. Tahvlil on ekraan õpilaste tegevuste salvestamiseks.

III. terminoloogiline etapp

1. Soojendama

Õpetaja loeb kordamööda igale meeskonnale mõistete definitsiooni. Võidab meeskond, kes arvab kõige rohkem termineid.

1. Optiline seade, mis võimaldab näha väikeste objektide suurenduspilti. (mikroskoop)
2. Raku sisemine viskoosne poolvedel sisaldus. (tsütoplasma)
3. Organoid, mis toimib valkude kogumiskohana. (Ribosoom)
4. Bakteriviirus. (Bakteriofaag)
5. Orgaaniliste ainete suurte molekulide neeldumise protsess rakus. (fagotsütoos)
6. Rohelised plastiidid. (kloroplastid)
7. Organoid, mis osaleb rakkude jagunemises ja sisaldab tsentrioole. (Käbikeskus)
8. Värvusetud sfäärilised plastiidid. (Leukoplastid)
9. See organoid kaitseb raku sisu väliskeskkonna mõjude eest. (plasma membraan)
10. Raku organoid, kus hoitakse pärilikku teavet. (Tuum)
11. Taimeraku organoid, mis on rakumahlaga täidetud läbipaistvad vesiikulid. (vakuool)
12. Levinuim rakuaine. (Vesi)
13. Raku anorgaaniline aine, mis moodustab kuni 30% kogu selles olevast vajalikust energiast. (rasvad)
14. See organoid kaitseb raku sisu väliskeskkonna mõjude eest. (plasma membraan)
15. Plasmamembraani välisküljel taimerakkudes tihe tselluloosikiht. (Shell)
16. Organoid, mis toimib valkude kogumiskohana. (Ribosoom)
17. Organoid, milles energia moodustub ja talletatakse. (mitokondrid)
18. Tuuma komponent; neid võib olla mitu. (tuuma)
19. mitterakuline vorm elu. (Viirus)
20. Vedeliku püüdmise ja neelamise protsess selles lahustunud ainetega raku poolt. (pinotsütoos)

2. Test

Võistkondadele antakse erineva tasemega ülesandeid.

1. Kaks seost ühendatakse teatud atribuudi järgi ja kolmas on üleliigne. Otsige üles ja tõstke esile. Põhjenda oma vastust. (3 punkti)

a) kitiin, tärklis, vesi;
b) kaltsiumisoolad, kaaliumisoolad, kiudained;
c) rasvad, süsivesikud, vesi;
d) mineraalsoolad, vesi, valk;
e) maomürk, karvad, tärklis.

2. Valgud toimivad rakus:

a) kaitsefunktsioon;
b) teatud ainete ülekandefunktsioon;
c) mõlemad funktsioonid.

3. Rasvad täidavad järgmisi funktsioone:

a) moodustab selle membraani;
b) on sisemine veevaru;
c) vastutab liikumise eest.

4. Süsivesikute põhifunktsioon rakus:

a) toetus;
b) energia;
c) kaitsev.

5. Nukleiinhapped täidavad rakus järgmisi funktsioone:

a) toetus;
b) kaitsev;
c) pärilike tunnuste säilitamine ja edasiandmine.

5 minuti jooksul esitavad õpilased oma töö žüriile, kes teeb kokkuvõtte etapi võistkondlikud ja individuaalsed tulemused.

IV. Keemiline etapp

Igast meeskonnast tuleb kaks õpilast tahvli juurde, et töötada skeemidega "Raku koosseis" ja jagan testi ülejäänud õpilastele.

1. Vesi moodustub kehas:

a) 20%;
b) 60%;
c) 80%.

2. Hammaste email sisaldab vett:

a) 20%;
b) 10%;
aastal 1%.

3. Vastupidavus luukoe anna: soola

a) kaltsium;
b) kaalium;
c) naatrium;

4. Valgud viitavad:

a) anorgaaniline;
b) raku orgaanilised ained.

5. Nukleiinhappeid leidub:

a) Golgi aparaat;
b) mitokondrid;
c) tuumakromosoomid. (žürii)

6. Järjesta lahtri sisu kasvavas järjekorras keemilised elemendid (3 punkti):

Kaltsium, vesinik, süsinik, kaalium

Vastus: kaalium, kaltsium, vesinik, süsinik.

7. Järjesta raku keemiliste elementide sisaldus kahanevas järjekorras (3 punkti):

Hapnik, väävel, fosfor, lämmastik.

Vastus: hapnik, lämmastik, fosfor, väävel.

8. Järjesta raku keemiliste ühendite sisaldus kasvavas järjekorras (3 punkti):

Valgud, vesi, anorgaanilised ühendid, rasvad.

Vastus: anorgaanilised ühendid, rasvad, valgud, vesi.

9. Valige loetletud keemiliste ühendite hulgast

(A) valgud;
(B) rasvad;
(B) süsivesikud.

1) maomürk;
2) tärklis;
3) päevalilleõli;
4) vere hemoglobiin;
5) kiudained;
6) kitiin.

Vastus: A - 1,4; B - 3; B – 2, 5, 6.

Seejärel antakse keerukusastet arvestades ülesanded meeskonnatööks. Meeskonna eesmärk on koguda võimalikult palju punkte. (Aeg - 5 minutit)

Kuni žürii teeb kokkuvõtteid, veedan füüsilise minuti: panen 2 tühja paberilehte stendile, selle kõrvale, stendile - markerid. Mõlemad võistkonnad rivistuvad oma lehe ette ja viivad läbi teatevõistluse "Portree", joonistades välja lahtri mis tahes komponendi. Võidab võistkond, kes joonistab esimesena puuri õige portree.

V. Pilootfaas

1. Esitus laboritööd vastavalt juhiskaardile:

• “Sibula soomuste naharakkude ehitus sibul” (1. meeskond),
• “Elodea lehtede rakkude struktuur” (2. meeskond).

2. Laboratoorsete tööde tegemine. On vaja tuvastada rasvad taimerakus ja tõestada kogemusega tärklise olemasolu - 1. meeskond, rasva olemasolu - 2. meeskond taimeorganismide rakkudes (kutsutakse igast meeskonnast üks õpilane).

Vahepeal pakutakse ülejäänud õpilastele ristsõnu, kus on krüpteeritud taime- ja loomaraku organellide nimed ning definitsioonide asemel nende organellide joonised. Ülesande täitmisel antakse töö üle žüriile, kes teeb kokkuvõtte selle etapi ja tunni koondtulemuse.

3. Ristsõna "Puur"

Tulemused esitatakse žüriile.

4. Ülesandekaart (vali õige vastus):

Mikroskoobiga töötamise reeglid

5. Millised väited on tõesed?

Kõigil elusorganismide rakkudel on tuum.
- Leukorröa moodustub mitokondrites.
Kõikidel elusorganismide rakkudel on plastiidid.
- Kromosoomid on tuumas.
- Mõnel viirusel on rakuline struktuur
Pinotsütoos on plasmamembraani kaudu imendumise protsess tahked osakesed ained.
- Rakk on terviklik süsteem.

6. Dešifreerige rakuorganellide nimed (2 punkti):

RODYA, LAPATSTOIMZ, CHROMOASM, VKUALO, OLOKACHOB, PLITADYS

7. Millist järgmistest organellidest rakus ei leidu? (2 punkti)

RYOP, AKOLOCHBO, ZHLEKMETKINI, YAROD, RYADSHYKO

8. Sisestage puuduvad tähed:

C-TOPLASMA, V-KUOL, M-TOCHONDRIA, LYS-SOMA, F-GOCYTOSIS, END-PLASMATIC S-TH, R-BOS-MA, -DRO.

VI. Pange oma teadmised proovile

Millised rakud on pildil näidatud?

Millised organellid on näidatud?

- Milliseid funktsioone nad täidavad?

VIII. Tunni kokkuvõte

Lahter …………………………………………………………………… 1

Rakkude struktuur ………………………………………………………2

Tsütoloogia……………………………………………………………..3

Mikroskoop ja puur…………………………………………………..4

Raku struktuuri skeem………………………………………………….6

Rakkude jagunemine ……………………………………………………… 10

Rakkude mitootilise jagunemise skeem………………………………12

Kamber

Rakk on organismi elementaarne osa, mis on võimeline iseseisvalt eksisteerima, ise paljunema ja arenema. Rakk on kõigi elusorganismide ja taimede ehituse ja elutegevuse alus. Rakud võivad eksisteerida nii iseseisvate organismidena kui ka mitmerakuliste organismide (koerakkude) osana. Mõiste "Cell" pakkus välja inglise mikroskoop R. Hooke (1665). Rakk on bioloogia eriharu - tsütoloogia - uurimisobjekt. Rakkude süstemaatilisem uurimine algas üheksateistkümnendal sajandil. Üks tolle aja suurimaid teaduslikke teooriaid oli rakuteooria, mis kinnitas kogu eluslooduse struktuuri ühtsust. Mis tahes edasise elu uurimine raku tase on tänapäevaste bioloogiliste uuringute aluseks.

Iga raku struktuuris ja funktsioonides leitakse kõigile rakkudele ühiseid märke, mis peegeldavad nende päritolu ühtsust primaarsetest orgaanilistest ainetest. Erinevate rakkude erilised omadused tulenevad nende spetsialiseerumisest evolutsiooniprotsessis. Seega reguleerivad kõik rakud võrdselt ainevahetust, kahekordistuvad ja kasutavad oma pärilikkust, saavad ja kasutavad energiat. Samas erinevad üherakulised organismid (amööbid, kingad, ripslased jne) üsna palju nii suuruse, kuju kui ka käitumise poolest. Mitmerakuliste organismide rakud erinevad mitte vähem järsult. Niisiis on inimesel lümfoidrakud - väikesed (läbimõõduga umbes 10 mikronit) ümarad rakud, mis osalevad immunoloogilistes reaktsioonides, ja närvirakud, millest mõnel on protsessid üle meetri pikad; need rakud täidavad kehas peamisi reguleerivaid funktsioone.

Esimene tsütoloogiline uurimismeetod oli elusrakkude mikroskoopia. Kaasaegsed võimalused intravitaalne valgusmikroskoopia - faasikontrast, luminestsents, interferents jne - võimaldavad uurida rakkude kuju ja mõne selle struktuuri üldist ehitust, rakkude liikumist ja nende jagunemist. Raku struktuuri üksikasjad selguvad alles pärast spetsiaalset kontrasti, mis saavutatakse tapetud raku värvimisega. Uueks etapiks rakustruktuuri uurimisel on elektronmikroskoopia, mille rakustruktuuri lahutusvõime on valgusmikroskoopiaga võrreldes palju suurem. Rakkude keemilist koostist uuritakse tsüto- ja histokeemiliste meetoditega, mis võimaldavad määrata aine lokalisatsiooni ja kontsentratsiooni rakustruktuurid, ainete sünteesi intensiivsus ja nende liikumine rakkudes. Tsütofüsioloogilised meetodid võimaldavad uurida rakkude funktsioone.

raku struktuur

Kõigi organismide rakkudel on ühtne struktuuriplaan, milles avaldub selgelt kõigi eluprotsesside ühisosa. Iga rakk koosneb kahest lahutamatult seotud osast: tsütoplasmast ja tuumast. Nii tsütoplasmat kui ka tuuma iseloomustab struktuuri keerukus ja range korrapärasus ning need omakorda sisaldavad palju erinevaid struktuuriüksusi, mis täidavad väga spetsiifilisi funktsioone.

Kest. See suhtleb otseselt väliskeskkonnaga ja suhtleb naaberrakkudega (mitmerakulistes organismides).

Kest on raku kombed. Ta hoolitseb valvsalt selle eest, et see pole vajalik Sel hetkel ained; vastupidi, ained, mida rakk vajab, võivad loota tema maksimaalsele abile.

Tuuma kest on kahekordne; koosneb sisemisest ja välimisest tuumamembraanist. Nende membraanide vahel on perinukleaarne ruum. Välimine tuumamembraan on tavaliselt seotud endoplasmaatilise retikulumi kanalitega.

Tuuma kest sisaldab arvukalt poore. Need moodustuvad välis- ja sisemembraani sulgemisel ning on erineva läbimõõduga. Mõnes tuumas, näiteks munaraku tuumades, on palju poore ja need paiknevad tuuma pinnal kindlate ajavahemike järel. Pooride arv tuumaümbrises varieerub sõltuvalt erinevat tüüpi rakud. Poorid asuvad üksteisest võrdsel kaugusel. Kuna pooride läbimõõt võib varieeruda ja mõnel juhul on selle seintel üsna keeruline struktuur, tundub, et poorid kahanevad või sulguvad või vastupidi laienevad. Pooride tõttu puutub karüoplasma otsekontakti tsütoplasmaga. Üsna suured nukleosiidide, nukleotiidide, aminohapete ja valkude molekulid läbivad kergesti poore ning seega toimub aktiivne vahetus tsütoplasma ja tuuma vahel.

Tsütoloogia

Teadust, mis uurib rakkude struktuuri ja manustamist, nimetatakse tsütoloogiaks.

Viimase kümnendi jooksul on ta saavutanud suurt edu, mis on suuresti tingitud rakkude uurimise uute meetodite väljatöötamisest.

Tsütoloogia peamine "tööriist" on mikroskoop, mis võimaldab uurida raku struktuuri 2400-2500-kordse suurendusega. Rakke uuritakse in vivo, samuti pärast spetsiaalset töötlemist. Viimane taandub kahele põhietapile.

Esiteks fikseeritakse rakud, see tähendab, et nad tapetakse rakkude jaoks kiiresti toimivate toksiliste ainetega, mis ei hävita nende struktuure. Teine samm on preparaadi värvimine. See põhineb asjaolul, et raku erinevad osad tajuvad teatud värvaineid erineva intensiivsusega. Tänu sellele on võimalik selgelt eristada raku erinevaid struktuurseid komponente, mis sarnase murdumisnäitaja tõttu värvumiseta nähtavad pole. Sageli kasutatakse viilutamist. Selleks asetatakse kuded või üksikud rakud pärast spetsiaalset töötlemist tahkesse söötmesse (parafiin, tselloidiin), seejärel jaotatakse need spetsiaalse seadme - terava habemenuga varustatud mikrotoomi - abil õhukesteks osadeks. paksus 3 mikronit (mikron = 0,001 mm).

1. Kõik organismid ei ole rakulise struktuuriga.

Rakuline organiseeritus oli pika evolutsiooni tulemus, millele eelnesid mitterakulised (rakueelsed) eluvormid. Enne õppimist asetatakse fikseeritud ja värvitud preparaadid kõrge murdumisnäitajaga söötmesse (glütseriin, Kanada palsam jne). Tänu sellele muutuvad need läbipaistvaks, mis hõlbustab ravimi uurimist.

Kaasaegses tsütoloogias on välja töötatud mitmeid uusi meetodeid ja tehnikaid, mille kasutamine on oluliselt süvendanud teadmisi raku ehitusest ja füsioloogiast.

Biokeemiliste ja tsütokeemiliste meetodite kasutamine on raku uurimisel väga oluline. Praegu ei saa me mitte ainult uurida raku struktuuri, vaid ka seda määrata keemiline koostis ja selle muutused raku eluea jooksul. Paljud neist meetoditest põhinevad värvireaktsioonide kasutamisel, et eristada teatud keemilised ained või ainete rühmad. Erineva keemilise koostisega ainete jaotumise uurimine rakus värvireaktsioonide abil on tsütokeemiline meetod. See on väga oluline ainevahetuse ja rakufüsioloogia muude aspektide uurimisel.

mikroskoop ja puur

Ultraviolettmikroskoopiat kasutatakse tänapäevases tsütoloogias laialdaselt. Ultraviolettkiired on inimsilmale nähtamatud, kuid neid tajub fotoplaat. Mõned orgaanilised ained (nukleiinhapped), millel on eriti oluline roll raku elus, neelavad selektiivselt ultraviolettkiiri. Seetõttu saab ultraviolettkiirtes tehtud fotode põhjal hinnata nukleiinainete jaotumist rakus.

Keskkonnast erinevate ainete rakku tungimise uurimiseks on välja töötatud mitmeid peeneid meetodeid.

Sel eesmärgil kasutatakse eelkõige intravitaalseid (elutähtsaid) värvaineid. Need on värvained (näiteks neutraalne punane), mis tungivad rakku ilma seda tapmata. Elusat värvilist rakku vaadeldes saab hinnata ainete tungimise ja kogunemise viise rakku.

Tsütoloogia arengus, aga ka algloomade peenstruktuuri uurimisel oli eriti oluline roll elektronmikroskoopial.

Elektronmikroskoop põhineb teisel põhimõttel kui valgusoptiline mikroskoop. Objekti uuritakse kiiresti lendavate elektronide kiires. Elektronkiirte lainepikkus on mitu tuhat korda väiksem kui valguskiirte lainepikkus. See võimaldab saada palju suuremat eraldusvõimet, st palju suuremat suurendust kui valgusmikroskoobis. Elektronkiir läbib uuritavat objekti ja langeb seejärel fluorestsentsekraanile, millele projitseeritakse objekti kujutis. Et objekt oleks elektronkiirele läbipaistev, peab see olema väga õhuke. Tavalised mikrotoomi sektsioonid paksusega 3-5 mikronit on selleks täiesti sobimatud. Nad neelavad täielikult elektronkiire. Loodi spetsiaalsed seadmed - ultramikrotoomid, mis võimaldavad saada tühise paksusega lõike, suurusjärgus 100-300 ongströmi (angström on pikkuseühik, mis on võrdne kümnetuhandikmikroniga). Elektronide neeldumise erinevused erinevad osad rakud on nii väikesed, et neid ei ole võimalik tuvastada ilma elektronmikroskoobi ekraanil spetsiaalse töötlemiseta. Seetõttu töödeldakse uuritavaid objekte eelnevalt elektronidele mitteläbilaskvate või väheläbilaskvate ainetega. Selline aine on osmiumtetroksiid (Os04). Seda neelduvad erineval määral raku erinevad osad, mis tänu sellele hoiavad elektrone erineval viisil.

Elektronmikroskoobi abil on võimalik saada suurendusi suurusjärgus 100 000.

Elektronmikroskoopia avab rakukorralduse uurimisel uusi perspektiive.

Raku struktuuri diagramm

Joonisel fig. 15 ja fig. 16 võrdleb raku struktuuri skeemi sellisena, nagu seda esitati käesoleva sajandi kahekümnendatel ja nagu seda esitatakse praegusel ajal.

Väljaspool on rakk keskkonnast piiritletud õhukesega rakumembraan, mis mängib olulist rolli ainete tsütoplasmasse sisenemise reguleerimisel. Tsütoplasma põhiainel on keeruline keemiline koostis.

See põhineb valkudel, mis on kolloidse lahuse olekus. Valgud on komplekssed orgaanilised ained, millel on suured molekulid (nende molekulmass on väga kõrge, mõõdetuna vesinikuaatomi suhtes kümnetes tuhandetes) ja suure keemilise liikuvusega. Lisaks valkudele leidub tsütoplasmas ka palju teisi orgaanilisi ühendeid (süsivesikuid, rasvu), mille hulgas on raku elus eriti oluline roll komplekssetel orgaanilistel ainetel, nukleiinhapetel. Anorgaanilisest koostisosad Tsütoplasmat tuleks ennekõike nimetada veeks, mis massi järgi on palju rohkem kui pool kõigist rakku moodustavatest ainetest. Vesi on oluline lahustina, kuna metaboolsed reaktsioonid toimuvad vedelas keskkonnas. Lisaks on rakus soolaioonid (Ca2+, K+, Na+, Fe2+, Fe3+ jne).

Organoidid paiknevad tsütoplasma põhiaines - pidevalt esinevad struktuurid, mis täidavad raku elus teatud funktsioone. Nende hulgas mängivad ainevahetuses olulist rolli mitokondrid. Valgusmikroskoobis on need nähtavad väikeste pulkade, filamentide, mõnikord ka graanulite kujul.

Elektronmikroskoop näitas, et mitokondrite struktuur on väga keeruline. Igal mitokondril on kest, mis koosneb kolmest kihist ja sisemisest õõnsusest.

Sellesse vedela sisuga täidetud õõnsusse ulatuvad kestast välja arvukad vaheseinad, mis ei ulatu vastasseinani, nn cristae. Tsütofüsioloogilised uuringud on näidanud, et mitokondrid on organellid, millega nad on seotud hingamisprotsessid rakud (oksüdatiivsed). Sisemises õõnes, kestal ja kristallidel paiknevad hingamisteede ensüümid (orgaanilised katalüsaatorid), mis pakuvad keerulisi keemilisi muundumisi, mis moodustavad hingamisprotsessi.

Tsütoplasmas on lisaks mitokondritele ka kompleksne membraanide süsteem, mis koos moodustavad endoplasmaatilise retikulumi (joon. 16).

Elektronmikroskoopilised uuringud on näidanud, et endoplasmaatilise retikulumi membraanid on kahekordsed. Tsütoplasma põhiaine poole suunatud küljel on igal membraanil arvukalt graanuleid (need avastanud teadlase järgi nimetatakse "Pallase kehadeks"). Need graanulid sisaldavad nukleiinhappeid (nimelt ribonukleiinhapet), mistõttu neid nimetatakse ka ribosoomideks. Endoplasmaatilisel retikulumil viiakse ribosoomide osalusel läbi üks raku elutähtsa aktiivsuse peamisi protsesse - valgusüntees.

Osa tsütoplasma membraane ei sisalda ribosoome ja moodustab spetsiaalse süsteemi, mida nimetatakse Golgi aparaadiks.

Seda moodustist on rakkudes leitud juba üsna pikka aega, sest valgusmikroskoobi all uurides on see erimeetoditega tuvastatav. Golgi aparaadi peenstruktuur sai aga tuntuks alles elektronmikroskoopiliste uuringute tulemusena. Selle organoidi funktsionaalne tähtsus taandub asjaolule, et aparaadi piirkonda koonduvad mitmesugused rakus sünteesitavad ained, näiteks sekretsiooniterad näärmerakkudes jne. Golgi aparaadi membraanid on ühenduses endoplasmaatilisega. võrkkest. Võimalik, et Golgi aparaadi membraanidel toimub mitmeid sünteetilisi protsesse.

Endoplasmaatiline retikulum on ühendatud tuuma väliskestaga. See ühendus mängib ilmselt olulist rolli tuuma ja tsütoplasma koostoimes. Endoplasmaatilisel retikulumil on ka ühendus raku välismembraaniga ja see läheb mõnes kohas otse sellesse.

Elektronmikroskoobi abil leiti rakkudest teist tüüpi organellid, lüsosoomid (joonis 16).

Suuruse ja kuju poolest meenutavad nad mitokondreid, kuid on neist kergesti eristatavad mitokondritele nii iseloomuliku ja tüüpilise peene sisestruktuuri puudumise tõttu. Enamiku kaasaegsete tsütoloogide sõnul sisaldavad lüsosoomid seedeensüüme, mis on seotud rakku sisenevate suurte orgaaniliste ainete molekulide lagunemisega. Need on justkui ensüümide reservuaarid, mida järk-järgult kasutatakse raku elutähtsa aktiivsuse protsessis.

Loomarakkude tsütoplasmas paikneb tsentrosoom tavaliselt tuuma kõrval. Sellel organoidil on püsiv struktuur. See koosneb üheksast ultramikroskoopilisest pulgakujulisest moodustist, mis on suletud spetsiaalselt diferentseeritud tihendatud tsütoplasmasse. Tsentrosoom on rakkude jagunemisega seotud organell.

Riis. 16. Raku struktuuri skeem tänapäevastel andmetel, võttes arvesse elektronmikroskoopilisi uuringuid:

1 - tsütoplasma; 2 - Golgi aparaat, s - tsentrosoom; 4 - mitokondrid; 5 - endoplasmaatiline retikulum; 6 - südamik; 7 - nukleool; 8 - lüsosoomid.

Lisaks loetletud raku tsütoplasmaatilistele organellidele võib see sisaldada mitmesuguseid erilisi struktuure ja lisandeid, mis on seotud ainevahetusega ja erinevate sellele rakule omaste erifunktsioonide täitmisega. Loomarakud sisaldavad tavaliselt glükogeeni ehk loomset tärklist. See on reservaine, mida tarbitakse ainevahetusprotsessis oksüdatiivsete protsesside peamise materjalina. Sageli on rasvade kandmisel väikeste tilkade kujul.

Spetsiaalsetes rakkudes, näiteks lihasrakkudes, on nende rakkude kontraktiilse funktsiooniga seotud spetsiaalsed kontraktiilsed kiud. Taimerakkudes on mitmeid spetsiaalseid organelle ja inklusioone. Kloroplastid esinevad alati taimede rohelistes osades - rohelist pigmenti klorofülli sisaldavad valgukehad, mille osalusel toimub fotosüntees - taime õhutoitumise protsess. Varuainena leidub siin tavaliselt tärkliseterasid, mis loomadel puuduvad. Erinevalt loomadest, taimerakud neil on lisaks välismembraanile tugevad kiudkestad ja mis määrab taimekudede erilise tugevuse.

raku pooldumine

Rakkude võime isepaljuneda põhineb DNA ainulaadsel omadusel ennast kopeerida ja paljunevate kromosoomide rangelt samaväärsel jagunemisel mitoosi protsessis. Jagunemise tulemusena moodustuvad kaks rakku, mis on geneetiliste omaduste poolest identsed originaaliga ning tuuma ja tsütoplasma uuendatud koostisega. Kromosoomide isepaljunemise protsessid, nende jagunemine, kahe tuuma moodustumine ja tsütoplasma jagunemine on ajaliselt eraldatud, moodustades raku mitootilise tsükli. Kui rakk hakkab pärast rakkude jagunemist valmistuma järgmiseks jagunemiseks, langeb mitootiline tsükkel kokku eluring rakud. Kuid paljudel juhtudel lahkuvad rakud pärast jagunemist (ja mõnikord isegi enne seda) mitootilisest tsüklist, diferentseeruvad ja täidavad organismis üht või teist erifunktsiooni. Selliste rakkude koostist saab värskendada halvasti diferentseerunud rakkude jagunemise tõttu. Mõnes kudedes on isegi diferentseerunud rakud võimelised mitootilisse tsüklisse uuesti sisenema. Närvikoes diferentseerunud rakud ei jagune; paljud neist elavad sama kaua kui keha tervikuna, see tähendab inimestel - mitu aastakümmet. Samas ei kaota närvirakkude tuumad oma jagunemisvõimet: olles siirdatud vähirakkude tsütoplasmasse, sünteesivad neuronite tuumad DNA-d ja jagunevad. Hübriidrakkudega tehtud katsed näitavad tsütoplasma mõju tuumafunktsioonide avaldumisele. Ebapiisav jagunemiseks ettevalmistamine hoiab ära mitoosi või moonutab selle kulgu. Nii et mõnel juhul ei toimu tsütoplasma jagunemist ja moodustub kahetuumaline rakk. Tuuma mitmekordne lõhustumine mittejagunevas rakus põhjustab mitmetuumaliste rakkude või keerukate rakuüleste struktuuride (sümplastide) ilmnemist, näiteks vöötlihastes. Mõnikord piirdub raku paljunemine kromosoomide paljunemisega ja moodustub polüploidne rakk, millel on kahekordne (võrreldes algse rakuga) kromosoomide komplekt. Polüploidiseerumine toob kaasa sünteetilise aktiivsuse suurenemise, raku suuruse ja massi suurenemise.

Üks peamisi bioloogilisi protsesse, mis tagab eluvormide järjepidevuse ja on kõigi paljunemisvormide aluseks, on rakkude jagunemise protsess. See protsess, mida tuntakse karüokineesi või mitoosi nime all, viiakse kõigi taimede ja loomade, sealhulgas algloomade rakkudes läbi hämmastava püsivusega, üksikasjades on vaid mõned variatsioonid. Mitoosi ajal toimub kromosoomide ühtlane jaotus, mis kahekordistuvad tütarrakkude vahel. Iga kromosoomi mis tahes osast saavad tütarrakud poole. Laskumata mitoosi üksikasjalikku kirjeldust, märgime ainult selle põhipunktid (joonis).

Mitoosi esimeses etapis, mida nimetatakse profaasiks, muutuvad tuumas filamentide kujul olevad kromosoomid selgelt nähtavaks.

Riis. Rakkude mitootilise jagunemise skeem:

1 - mittelõhustuv tuum;

2-6 - järjestikused tuumamuutuse etapid profaasis;

7-9 - metafaas;

10 - anafaas;

11-13 - telofaas. erinevad pikkused.

Nagu nägime, näevad mittejagunevas tuumas kromosoomid välja nagu õhukesed, ebakorrapäraselt asetsevad niidid, mis on omavahel läbi põimunud. Profaasis need lühenevad ja paksenevad. Iga kromosoom on aga kahekordne. Selle pikkuses jookseb tühimik, mis jagab kromosoomi kaheks kõrvuti asetsevaks ja täiesti sarnaseks pooleks.

Mitoosi järgmises etapis - metafaasis - tuuma kest hävib, tuumad lahustuvad ja kromosoomid paiknevad tsütoplasmas. Kõik kromosoomid on paigutatud ühte ritta, moodustades nn ekvatoriaalse plaadi. Tsentrosoom läbib olulisi muutusi. See jaguneb kaheks osaks, mis lahknevad ja nende vahele moodustuvad filamendid, mis moodustavad akromaatilise spindli. Kromosoomide ekvatoriaalne plaat asub selle spindli ekvaatoril.

Anafaasistaadiumis toimub tütarkromosoomide vastaspoolustele lahknemise protsess, mis, nagu nägime, tekkis emakromosoomide pikisuunalise lõhenemise tulemusena. Anafaasis lahknevad kromosoomid libisevad mööda akromatiini spindli keermeid ja kogunevad lõpuks tsentrosoomide piirkonda kahte rühma.

Mitoosi viimase etapi - telofaasi - ajal taastub mittejaguneva tuuma struktuur. Iga kromosoomirühma ümber moodustub tuumaümbris. Kromosoomid venitatakse ja hõrenevad, muutudes pikkadeks, juhuslikult paigutatud õhukesteks niitideks. Vabaneb tuumamahl, millesse ilmub tuum.

Samaaegselt anafaasi ja telofaasi etappidega toimub raku tsütoplasma jagunemine kaheks pooleks, mis tavaliselt viiakse läbi lihtsa ahenemise teel.

Nagu meie lühikirjeldusest näha, taandub mitoosiprotsess peamiselt kromosoomide õigele jaotumisele tütartuumade vahel. Kromosoomid koosnevad niidilaadsete DNA molekulide kimpudest, mis paiknevad piki kromosoomi pikitelge. Mitoosi näilisele algusele eelneb, nagu on nüüd kindlaks tehtud täpsete kvantitatiivsete mõõtmistega, DNA dubleerimine, mille molekulaarset mehhanismi oleme juba eespool käsitlenud.

Seega on mitoos ja kromosoomide lõhenemine selle käigus ainult DNA molekulide kahekordistamise (enesepaljunemise) protsesside nähtav väljendus, mis viiakse läbi molekulaarsel tasemel. DNA määrab RNA kaudu valkude sünteesi. Valkude kvalitatiivsed omadused on "kodeeritud" DNA struktuuris. Seetõttu on ilmne, et kromosoomide täpne jagunemine mitoosis, mis põhineb DNA molekulide reduplikatsioonil (autoreproduktsioonil), on mitmete järjestikuste rakkude ja organismide põlvkondade "päriliku teabe" aluseks.

Kromosoomide arv, samuti nende kuju, suurus jne on igat tüüpi organismide iseloomulik tunnus. Inimestel on näiteks 46 kromosoomi, ahvenal - 28, pehmel nisul - 42 jne.

Raku bioloogia on üldiselt kõigile teada. kooli õppekava. Kutsume teid meenutama, mida olete kunagi õppinud, ja avastama selle kohta midagi uut. Nime "rakk" pakkus välja juba 1665. aastal inglane R. Hooke. Seda hakati aga süstemaatiliselt uurima alles 19. sajandil. Teadlasi huvitas muu hulgas raku roll organismis. Nad võivad olla osa paljudest erinevatest elunditest ja organismidest (munad, bakterid, närvid, erütrotsüüdid) või olla iseseisvad organismid (algloomad). Vaatamata nende mitmekesisusele on nende funktsioonides ja struktuuris palju ühist.

Raku funktsioonid

Kõik need on vormilt ja sageli ka funktsioonilt erinevad. Üsna tugevalt võivad erineda ka ühe organismi kudede ja elundite rakud. Kuid raku bioloogia toob esile funktsioonid, mis on omased kõigile nende sortidele. Siin toimub alati valkude süntees. Seda protsessi juhitakse.Rakk, mis valke ei sünteesi, on sisuliselt surnud. Elusrakk on rakk, mille komponendid muutuvad kogu aeg. Põhilised ainete klassid jäävad siiski muutumatuks.

Kõik protsessid rakus toimuvad energia abil. Need on toitumine, hingamine, paljunemine, ainevahetus. Seetõttu iseloomustab elavat rakku see, et selles toimub kogu aeg energiavahetus. Igaühel neist on ühine kõige olulisem omadus – võime salvestada energiat ja seda kulutada. Muud funktsioonid hõlmavad jagunemist ja ärrituvust.

Kõik elusrakud võivad reageerida keemilistele või füüsikalistele muutustele oma keskkonnas. Seda omadust nimetatakse erutuvuseks või ärrituvuseks. Rakkudes muutuvad ergastuse korral ainete lagunemise ja biosünteesi kiirus, temperatuur ja hapnikutarbimine. Selles olekus täidavad nad neile omaseid funktsioone.

Raku struktuur

Selle struktuur on üsna keeruline, kuigi seda peetakse sellises teaduses nagu bioloogia lihtsaimaks eluvormiks. Rakud asuvad rakkudevaheline aine. See tagab neile hingamise, toitumise ja mehaanilise tugevuse. Tuum ja tsütoplasma on iga raku põhikomponendid. Igaüks neist on kaetud membraaniga, mille ehituselemendiks on molekul. Bioloogia on kindlaks teinud, et membraan koosneb paljudest molekulidest. Need on paigutatud mitmesse kihti. Tänu membraanile tungivad ained valikuliselt sisse. Tsütoplasmas on organellid - väikseimad struktuurid. Need on endoplasmaatiline retikulum, mitokondrid, ribosoomid, rakukeskus, Golgi kompleks, lüsosoomid. Selles artiklis esitatud jooniseid uurides saate paremini aru, kuidas rakud välja näevad.

Membraan

Endoplasmaatiline retikulum

See organell sai sellise nime, kuna see asub tsütoplasma keskosas (koos kreeka keel sõna "endon" tõlgitakse kui "sees"). EPS on väga hargnenud süsteem vesiikulitest, tuubulitest, erineva kuju ja suurusega tuubulitest. Need on membraanidest eraldatud.

EPS-i on kahte tüüpi. Esimene on graanul, mis koosneb mahutitest ja tuubulitest, mille pind on täpiline graanulitega (teradega). Teist tüüpi EPS on agranulaarne, st sile. Grans on ribosoomid. Kummalisel kombel täheldatakse granuleeritud EPS-i peamiselt loomaembrüote rakkudes, samas kui täiskasvanud vormides on see tavaliselt agranulaarne. Ribosoomid on teadaolevalt tsütoplasmas valgusünteesi kohad. Selle põhjal võib oletada, et granulaarne EPS esineb peamiselt rakkudes, kus toimub aktiivne valgusüntees. Arvatakse, et agranulaarne võrgustik on esindatud peamiselt nendes rakkudes, kus toimub aktiivne lipiidide süntees, see tähendab rasvad ja mitmesugused rasvataolised ained.

Mõlemat tüüpi EPS ei osale mitte ainult orgaaniliste ainete sünteesis. Siin need ained kogunevad ja transporditakse ka vajalikesse kohtadesse. EPS reguleerib ka ainete vahetust, mis toimub keskkonna ja raku vahel.

Ribosoomid

Mitokondrid

Energiaorganellide hulka kuuluvad mitokondrid (ülal pildil) ja kloroplastid. Mitokondrid on iga raku algsed jõujaamad. Just nendes ammutatakse toitainetest energiat. Mitokondrid on muutuva kujuga, kuid enamasti on need graanulid või niidid. Nende arv ja suurus ei ole püsivad. See sõltub konkreetse raku funktsionaalsest aktiivsusest.

Kui vaadelda elektronmikrograafi, näeme, et mitokondritel on kaks membraani: sisemine ja välimine. Sisemine moodustab ensüümidega kaetud väljakasvu (cristae). Kristallide olemasolu tõttu kogupind mitokondrid suurenevad. See on oluline ensüümide aktiivsuse aktiivseks kulgemiseks.

Mitokondrites on teadlased leidnud spetsiifilised ribosoomid ja DNA. See võimaldab neil organellidel raku jagunemise ajal iseseisvalt paljuneda.

Kloroplastid

Mis puutub kloroplastidesse, siis kuju poolest on see topeltkestaga (sisemine ja välimine) ketas või pall. Selle organoidi sees on ka ribosoomid, DNA ja grana - spetsiaalsed membraanmoodustised, mis on seotud nii sisemembraaniga kui ka üksteisega. Klorofülli leidub granaadi membraanides. Tänu temale energiat päikesevalgus muudab adenosiintrifosfaadi (ATP) keemiliseks energiaks. Kloroplastides kasutatakse seda süsivesikute (moodustunud veest ja süsinikdioksiidist) sünteesiks.

Nõus, ülaltoodud teavet peate teadma mitte ainult bioloogiatesti sooritamiseks. Rakk on ehitusmaterjal, millest koosneb meie keha. Jah ja kõik Elav loodus on keeruline rakkude kogum. Nagu näete, on neil palju komponente. Esmapilgul võib tunduda, et raku ehituse uurimine pole lihtne ülesanne. Samas, kui vaadata, siis see teema polegi nii keeruline. Seda on vaja teada, et olla hästi kursis sellises teaduses nagu bioloogia. Raku koostis on üks selle põhiteemasid.