Taime- ja loomarakk

Iga organism koosneb rakkudest. Rakk on väikseim üksus, millel on kõik elu tunnused. Enamik rakke on väga väikesed, läbimõõguga 0,1–0,01 mm. Seepärast avastati rakk alles siis, kui oli leiutatud mikroskoop.

Selleks, et organismid kasvada ja paljuneda saaks, peavad rakud paljunema. Nad teevad seda jagunedes: ühest rakust tekib kaks uut ühesugust rakku.

Osa organisme, nt bakterid ja algloomad, koosnevad vaid ühest rakust. Keerukamad organismid, nagu on enamik taimi ja loomi, koosnevad paljudest erineva ülesande ja kujuga rakkudest. Kõigil neil rakkudel on aga ühiseid tunnuseid.

Ka üherakulised organismid saavad edukalt hakkama, sest rakk täidab kõiki organismile vajalikke ülesandeid: ta varustab end energiaga, sünteesib vajalikke ja eritab mittevajalikke aineid, reageerib väliskeskkonna muutustele jm. Selleks on rakul organellid ja membraanid. Organellid on kindla ehituse ja ülesandega raku osad.

Iga rakk on ümbritsetud väga õhukese elastse rakumembraaniga, mis hoiab rakusisu koos ning reguleerib ainete liikumist rakku ja rakust välja. Rakumembraan on poolläbilaskev: see laseb ühtesid aineid läbi, teisi aga mitte. Näiteks väikesed vee, süsihappegaasi ja hapniku molekulid liiguvad vabalt läbi membraani tillukeste pooride, suured molekulid aga vabalt läbi rakumembraani liikuda ei saa, selleks on vaja energiat. Rakumembraan on nii õhuke, et seda pole valgusmikroskoobiga näha.

Kõiki rakke täidab rakuplasma ehk tsütoplasma. See on raku poolvedel läbipaistev sisu koos selles paiknevate organellidega. Igal organellil on rakus kindel ülesanne, nt eluks vajalike ainete sünteesimine või lagundamine, varuainete säilitamine. Rakuplasma on rakus pidevas liikumises. See koosneb peamiselt veest, milles on mitmesugused anorgaanilised ja orgaanilised ained. Tähtsaimad neist on valgud.

Rakuplasma seob raku tervikuks. Plasmas on membraanidest moodustunud kanalid, mida mööda saavad ained kiiremini liikuda raku eri osadesse. Kanalikestest ja nende laienditest koosnevat süsteemi nimetatakse tsütoplasmavõrgustikuks. Selle organelli pinnal toimub ka mitmesuguste rakule elutähtsate ainete sünteesimine.

Ühed olulisemad organellid on mitokondrid, mis varustavad rakku energiaga. Selleks lõhustatakse mitokondrites glükoosi, mida taimerakk saab fotosünteesil, loomarakk aga toiduga. Lõhustamise käigus vabaneb raku elutegevuseks vajalik energia.

Kõige väiksemad organellid on ribosoomid. Nende ülesanne on sünteesida valke. Osa ribosoome paikneb tsütoplasmavõrgustikul, osa on rakuplasmas vabalt. Rakus on veel teisigi organelle.

Raku silmapaistvaim ja suurim moodustis on rakutuum, mille ülesanne on juhtida raku elutegevust. Tuumas paiknev pärilikkusaine sisaldab teavet organismi kohta. Rakkude jagunemisel antakse see uutele rakkudele edasi. Sellepärast on uued rakud samasugused kui algne rakk.

Erinevus taime- ja loomaraku vahel tuleneb peamiselt nende erinevast toitumisest. Taimerakul on selliseid osi, mida loomarakul pole. Roheliste taimeosade rakkudes on kloroplastid. Taimerakku ümbritseb lisaks membraanile ka rakukest ning raku sees on suured ja püsivad vakuoolid.

Taimeraku tugev rakukest asub väljaspool membraani ja seda on valgusmikroskoobiga hästi näha. Rakukest kaitseb ja toestab rakku ning aitab sellel kuju säilitada. Rakukesta põhiline koostisaine on süsivesik tselluloos – sitke aine, mis moodustab kiudusid ja teeb kesta tugevaks. Seetõttu on taime ühe koe rakud kindla kujuga, loomarakkude kuju aga on üpris mitmekesine. Noor rakukest on elastne ega takista raku kasvamist. Kui rakk vananeb, muutub kest jäigemaks. Paljud vanemate taimerakkude kestad puituvad, sest sinna ladestub puitaine. Loomarakud ei sisalda ei tselluloosi ega puitainet.

Naaberrakkude kestad on omavahel tihedalt ühendatud ja annavad taimele tugevuse. Vanemate rakkude vahel võib olla ka rakuvaheruume.

Roheliste taimeosade rakkudes on väga tähtsad organellid kloroplastid, mis sisaldavad rohelist värvainet e pigmenti – klorofülli. Eriti palju on kloroplaste leherakkudes. Klorofüllis neeldub valgusenergia, mille abil taimed toodavad endale toitaineid (glükoosi), st fotosünteesivad.

Kloroplastidega sarnased organellid on kromoplastid, kuid need ei sisalda klorofülli, vaid kollase, oranži või punase värvusega pigmente. Need annavad kromoplastidele, seetõttu sageli ka viljadele ning mõnikord õitele, vastava värvuse.

Veel on taimerakkudes eelmistega sarnased värvusetud organellid leukoplastid, mis sisaldavad varuaineid. Need on peamiselt juurtes ja jämenenud maa-alustes vartes. Tähtsaim taimede varuaine on tärklis. Näiteks mitmeaastased taimed kasutavad seda varu kevadel kasvu alustamiseks.

Taimerakus on suured rakumahlaga täidetud vakuoolid. Need membraaniga ümbritsetud kotjad moodustised säilitavad vett ja selles lahustunud aineid. Vakuoolidesse koguneb ka jääkaineid, mis seal lagundatakse. Osa vakuoole sisaldab värvaineid, sellepärast on õied näiteks sinised või punased. Ühes rakus võib vakuoole olla mitu, kuid enamasti on vanema taimeraku keskel vaid üks suur vakuool. Suuri vakuoole sisaldavate rakkude tsütoplasma on tihedalt surutud vastu rakumembraani ja rakukesta. Vakuoolides sisalduv vedelik hoiab rakkude seinad pingul ning aitab niiviisi taime toestada.

Ka loomarakkudes võib olla väikesi vakuoolisarnaseid moodustisi, kuid need on ajutised.

Rakud sisaldavad mitmesuguseid vees lahustunud aineid. Nende kontsentratsioon (sisaldus) rakus on tavaliselt suurem kui ümbritsevas keskkonnas. Pidevas liikumises olevad molekulid suunduvad tavaliselt piirkonda, kus nende kontsentratsioon on väiksem. Kuna rakku ümbritsev poolläbilaskev membraan laseb läbi vaid väikseid molekule, siis vees lahustunud aine molekulid ei saa rakust välja liikuda. Küll aga saavad läbi membraani liikuda väiksed vee molekulid ning seetõttu tungib vesi rakku (kangema lahuse poole, sinna kus vee molekule on vähem), kuni kontsentratsioon mõlemal pool membraani on ühesugune. Vee liikumist läbi poolläbilaskva membraani väiksema kontsentratsiooniga lahusest suurema kontsentratsiooniga lahusesse nimetatakse osmoosiks. Selleks energiat ei kulu.

Rakku tunginud vesi tekitab selles siserõhu ehk turgori. See annab taimele tugevuse.

NB! Teadmishimuline õpilane, vaata ingliskeelset videot osmoosist siit.

Rakku tunginud vesi paisutab rakku. Raku kest on jäik ning avaldab suurenenud siserõhule vastumõju, mistõttu raku kuju oluliselt ei muutu ning rakk ei lõhke. Selline prink rakk on surutud tihedalt vastu kõrvalrakke ja niiviisi üksteist toestades hoiavad need taime püsti. Rakukestata poleks selline tugi võimalik. Kui rakukest on katki, paisub rakk osmoosi teel sissetungiva vee survel ja lõhkeb peagi.

Juhul kui väljaspool rakku on mineraalainete sisaldus suurem, hakkab vesi rakust välja liikuma. Tsütoplasma tõmbub veekaotuse tõttu kokku, surve rakukestale väheneb ja taim närtsib. Kui rakud uuesti vett saavad, siis nende siserõhk võib taastuda ja taim tõuseb püsti.