Peatükk 1.1 (Bioloogia 8. kl, 2024)

Taime- ja loomarakk

Peatükist saad teada

  • Mis on rakud.
  • Millised on looma- ja taimerakkude ühised tunnused.
  • Mille poolest erineb taimerakk loomarakust.
  • Kuidas ained rakku ja rakust välja liiguvad.

Olulised mõisted

  • rakk – väikseim üksus, millel on kõik elu tunnused
  • rakukest – taime- ja seenerakku ümbritsev, toestav ja kaitsev kest
  • rakumembraan – raku imeõhuke elastne väliskiht, mis eraldab rakku väliskeskkonnast, hoiab rakusisu koos ning reguleerib ainete liikumist rakku ja rakust välja
  • rakutuum – rakuosa, mis juhib raku elutegevust, sh paljunemist
  • rakuplasma – raku poolvedel läbipaistev sisu koos selles paiknevate organellidega
  • mitokonder – rakuosa e organell, mis varustab rakku energiaga; selles lõhustatakse glükoos
  • klorofüll – kloroplastides sisalduv roheline värvaine e pigment, mis on vajalik fotosünteesiks
  • kloroplast – klorofülli sisaldav taimeraku osa, milles toimub fotosüntees
  • kromoplast – taimeraku osa, mis sisaldab kollast, oranži või punast pigmenti
  • leukoplast – varuaineid sisaldav värvusetu taimeraku osa
  • vakuool – taimeraku membraaniga ümbritsetud kotjas osa, mis sisaldab vett ja varuaineid ning reguleerib raku siserõhku
  • organell – kindla ehituse ja ülesandega raku osa

Rakk on elu põhiüksus

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.

Jõhvi Gümnaasiumi õpilaste valmistatud rakumudelid. (Foto: Liina Kollo)
Ilmatsalu Põhikooli õpilaste tööd. Vasakpoolse mudeli valmistamisel on kasutatud kartuleid, porgandeid ja värve. (Foto: Hedy Suurmets)
Lähte Ühisgümnaasiumi õpilaste 3D prinditud taimeraku mudel. (Foto: Helle Järvalt)
Lähte Ühisgümnaasiumi õpilaste 3D prinditud loomaraku mudel. (Foto: Helle Järvalt)
Rakud paljunevad jagunedes: ühest rakust tekib kaks uut ühesugust rakku
Merisiiliku rakkude jagunemine

Lisa. Kes kirjeldas esimesena rakke?

Rakke näeb vaid mikroskoobiga. Esimesena kirjeldas rakke Inglise teadlane Robert Hooke 1665. a. Ta nägi endavalmistatud mikroskoobiga tamme tüvelt võetud korgirakke, õigemini surnud rakkude kesti. Hollandi kaupmees Leeuwenhoek valmistas 1674. a täiuslikuma mikroskoobi ning vaatles sellega elusaid rakke.

Üks esimesi mikroskoope

Kõiki rakke ümbritseb rakumembraan

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 membraanidOrganellid 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.

Rakkude üldised tunnused
Väikesed hapniku, süsihappegaasi ja vee molekulid liiguvad vabalt läbi membraani tillukeste pooride, suured molekulid aga vabalt sealt läbi ei saa
  • Rakumembraan ei lase rakust väljapool olevaid aineid rakku sisse.
  • Rakumembraan hoiab rakusisu koos.
  • Ilma rakumembraanita valguks rakusisu laiali.
  • Rakumembraan reguleerib ainete liikumist rakku ja rakust välja.
  • Rakumembraan ei lase suuri molekule vabalt rakku liikuda.

Rakuplasma

Kõiki rakke täidab rakuplasma ehk tsütoplasma. See on raku poolvedel läbipaistev sisu koos selles paiknevate organellidegaIgal 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.

Loomaraku lihtsustatud mudel. Rakku ümbritseb rakumembraan, millest sissepoole jääv rakusisu on rakuplasma, tuum ei kuulu rakuplasma hulka

Mitokondrid varustavad rakku energiaga​
Mitokondrid on raku jõujaamad, mis toodavad eluks vajalikku energiat

Rakutuum on raku komandör

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.

Sibula kattekoe rakkudes on selgelt näha tumedamad rakutuumad
Enamiku loomade punastes vererakkudes pole tuuma, nende ülesanne on transportida hapnikku ning tuumata rakkudesse mahub seda rohkem
Enamiku loomade punased vererakud on erandlikud, sest neis ei ole tuuma. Nende ülesanne on transportida hapnikku ning tuumata rakkudesse mahub seda rohkem

Mille poolest erineb taimerakk loomarakust?

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.

Taimerakul on loomarakust erinevaid tunnuseid
  • Rakukest
  • Kloroplastid
  • Mitokondrid
  • Vakuoolid
  • Rakuplasma
  • Rakumembraan

Rakukest kaitseb ja toestab

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.

Sibula kattekoe rakkudes on näha rakke ümbritsev tumedam rakukest

Kloroplastides toimub fotosüntees

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.

Kloroplastid vesikatku leherakkudes
Taimerakus toimub teistsuguseid eluprotsesse kui loomarakus

Lisa. Kromoplastid sisaldavad värvaineid

Kollaseid, oranže ja punaseid pigmente on näha siis, kui klorofülli on rakus vähe või see mingil põhjusel laguneb. Selle näiteks on valminud viljad ja värvilised lehed sügisel. Lehtede värvus muutub seetõttu, et sügiskülmadega hakkab klorofüll lagunema, kollakad ja punakad pigmendid on aga külmale vastupidavamad. Paljud viljad muutuvad küpsedes punaseks või kollaseks, sest kloroplastid muutuvad kromoplastideks.

Kroonlehtedes leidub samuti kromoplaste, kuid alati ei olene värvus ainult kloro- ja kromoplastidest. Neile annavad värvuse ka vakuoolides olevad pigmendid.

Lehtede värvus sügisel muutub, sest klorofüll laguneb ja ei varja enam teisi rakus olevaid pigmente 
Kurereha kroonlehtedele annavad värvuse vakuoolides olevad pigmendid

Vakuoolid

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.

Mõnikord võivad vakuoolid hõlmata kuni 90% raku mahust, nt apelsinil on põhiosa rakust täidetud rakumahlaga
  • Hoiavad rakukesta pingul
  • Koguvad jääkaineid
  • Säilitavad kloroplaste
  • Säilitavad vett
  • Sünteesivad värvaineid
  • Lagundavad jääkaineid

Kuidas ained rakku liiguvad?

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.

Osmoosi korral liiguvad vee molekulid läbi poolläbilaskva membraani, suured molekulid sellest vabalt läbi ei lähe
Osmoos kestab senikaua, kuni mõlemal pool membraani on aine kontsentratsioon ühesugune

Lahustunud ainete kontsentratsioon rakus on tavaliselt kui ümbritsevas keskkonnas. Aine molekulid suunduvad tavaliselt piirkonda, kus kontsentratsioon on . Kuna poolläbilaskev membraan laseb läbi vaid molekule, ei saa vees lahustunud aine molekulid rakust välja liikuda. Läbi membraani saavad liikuda vee molekulid. Vesi tungib lahuse poole, sinna kus vee molekule on . Vee liikumisel osmoosi teel energiat.

Kuidas taimerakk oma kuju säilitab?

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.

Raku siserõhk toestab taime
  • Mitokondrid varustavad rakku energiaga.
  • Taimedele annavad värvuse kloroplastid, kromoplastid ja vakuoolides olevad pigmendid.
  • Mitokondrid esinevad vaid loomarakkudes.
  • Vee liikumist läbi poolläbilaskva membraani väiksema kontsentratsiooniga lahusest suurema kontsentratsiooniga lahusesse nimetatakse osmoosiks.
  • Rakukest sisaldab tselluloosi ja vakuoole.
  • Rakutuum juhib raku elutegevust.
  • Taimerakkudes on tähtsaim varuaine puitaine.
  • Rakuplasma ehk tsütoplasma seob raku tervikuks.

Katseta või uuri. Osmoos sibulasoomuse rakkudes

Võta sibulasoomuse sisepinnalt kaks kileja kihi tükikest ja pane üks neist alusklaasile veetilga sisse ja teine teisele alusklaasile kange suhkru- või keedusoolalahuse tilga sisse. (Katset võib teha ka samblalehega.)

Kata mõlemad preparaadid katteklaasiga ning jäta 5 minutiks seisma.

Seejärel uuri mõlema preparaadi rakke mikroskoobiga.

Millist erinevust märkad?

Mis juhtus vees olevate rakkudega, mis suhkru- või soolalahuses olevate rakkudega?

Mis tekitab raku sise­rõhu ehk turgori? Miks on see taimele tähtis?

Sibulasoomuse kattekoerakud

Küsimused ja ülesanded

  1. Võrdle taime- ja loomarakku. Kuidas nende erinevus on seotud organismi toitumisviisiga?
  2. Miks taimerakud on kindla kujuga, paljud loomarakud aga mitte?
  3. Mis annab taimede õitele ja viljadele värvuse?
  4. Kuidas tekib raku siserõhk ehk turgor?
  5. Miks taim närtsib, kui oleme unustanud seda kasta?
Palun oota