Rakk

Rakuks (ladina cellula, ingl. keel. cell) nimetatakse kõikide elusorganismide väikseimat ehituslikku ja talitluslikku osa, mis on võimeline ümbritseva elukeskkonnaga suheldes ka iseseisvalt eluks vajalikku energiat komplekteerima, kasvama, end taastootma (raku taastootmise faaside kaudu) ja vajadusel ka programmeeritud surma esile kutsuma. Enamikku rakke ümbritseb rakuväline vedelik.

Rakk on alati ümbritsetud lipoproteiidse membraaniga. Organism võib koosneda ühest rakust (üherakuline organism) või mitmest rakust (hulkrakne organism). Samuti võib ühes rakus sisalduda teine rakk (mida nimetatakse siis tavaliselt organelliks).

Ühesuguse päritolu, ehituse ja funktsioonidega rakkude ja nende komplekteeritud rakuvaheaine kogumit nimetatakse koeks.

Rakkude areng, bioloogia, morfoloogia, ja patoloogia võivad erineda nii liigiti kui ka indiviiditi.

Üherakulised organismid nagu paljud bakterid ja seente hulka liigitatud pagaripärm (Saccharomyces cerevisiae) koosnevad ühest rakust.

Raku anatoomia

Rakumembraan

Rakumembraan on õhuke fosfatiididest ja glükolipiididest moodustunud lipiidide kaksikkiht, mis eraldab rakku teda ümbritsevast keskkonnast ning reguleerib molekulide voolu rakust välja ja raku sisse. Taimeraku rakumembraani nimetatakse sageli plasmalemmiks või plasmalemmaks.

Vibur

Vibur ehk flagell on bakterite, arhede ja väiksemate eukarüootide pikk, jäik ja niitjas liikumisorganell. Vibur on paljudel rakkudel kaasa arvatud mehe spermatosoididel.

Mitokonder

Mitokondrid on raku energiat tootvad organellid. Rakubioloogias nimetatakse mitokondriks suurt rakusisest organelli, mis on ümbritsetud kahe membraaniga. Mitokondrites viiakse lõpule glükoosi lagundamine ja sünteesitakse makroergilisi ühendeid (ATP).

Tsütoplasma

Tsütoplasma on raku kogu elussisu (protoplast), välja arvatud rakutuum. Väljastpoolt piirab tsütoplasmat rakumembraan.

Rakutuum

Rakutuum on kahekihilise membraaniga ümbritsetud rakuorganell, mis esineb tsütoplasmas vaid eukarüootidel. Rakutuum hõlmab umbes 10% raku kogu ruumalast ning sinna on koondunud peaaegu kogu rakus olev geneetiline materjal. Tuumas sisalduv DNA on tihedalt kokku pakitud histoonide abil ning moodustab kromosoomi.

Karüoplasma

Karüoplasmaks nimetatakse rakutuuma sees paiknevat plasmat, mis sisaldab DNA-d, RNA-d, valke ja mitmesuguseid madalmolekulaarseid ühendeid.

Kromosoom

Kromosoom on eukarüootse organismi rakutuuma struktuurselt individuaalne pärilikkustegureid (geene) sisaldav element. Kromosoomis asuvad lineaarses järgnevuses ja kindla paiknevusega geenid ning mitmesugused mittegeensed nukleotiidijärjestused (lookused). Kromosoomis on üks DNA molekul, sellega massivõrdses koguses aluselisi valke – histoone, varieeruvas hulgas mittehistoonseid (happelisi) valke ja vähesel hulgal RNAd.

Tuumaümbris

Tuumaümbris ehk tuumamembraan on vahefaasi ajal rakutuuma ümbritsev kahelestmeline kest, mis eraldab geneetilist materjali tsütoplasmast ning kaitseb makromolekulide sissetungimise eest tsütoplasmast karüoplasmasse.

Tuumapoor

Tuumapooriks nimetatakse mulku tuumaümbrises, kus membraani sise- ja välisleste on teineteisega liitunud. Tuumapoori kaudu siirduvad RNA-molekulid rakutuumast tsütoplasmasse.

Tuumake

Nukleool ehk tuumake on ülekaalukalt interfaasi (vahefaasi) rakutuumades leiduv tihke moodustis, mille sees komplekteeritakse rRNA-d.

Ribosoom

Ribosoom on nii eel- kui ka päristuumse raku tsütoplasmas esinev kaheosaline molekulaarne masin, mis koosneb ribosomaalse RNA (rRNA) ja valgu molekulidest. Tema ülesanne on katalüüsida peptiidahelate moodustumist, lähtudes raku DNA pealt transkribeeritud informatsiooni-RNA (mRNA, inglise messenger RNA) järjestusest.

Golgi kompleks

Golgi kompleks ehk Golgi aparaat on enamikus eukarüootsetes rakkudes leiduv, tsütoplasmavõrgustikuga seotud rakuorganell. Golgi kompleksis toimub valkude ja lipiidide töötlemine, spetsiaalsetesse vesiikulitesse pakkimine ning seejärel lõplikesse sihtkohtadesse saatmine.

Vesiikul

Vesiikul on suhteliselt väike tavaliselt veega täidetud põieke raku tsütoplasmas. Vesiikulid on rakusisusest eraldatud membraaniga. Vesiikulite ülesanne on ainete transport või säilitamine raku sees.

Tsütoskelett

Tsütoskelett on raku tsütoplasma niitjate ja torujate elementide süsteem, mis määrab raku väliskuju ja organellide paigutuse.

Mikrofilamendid

Aktiinifilamendid ehk mikrofilamendid on eukarüootsete rakkude tsütoskeletis leiduvad aktiinist koosnevad kõige peenemad filamendid. Nad on funktsioonilt väga mitmekülgsed, võttes osa raku liikumisest ja kuju muutmisest.

Vakuool

Vakuool on taimede rakkude ning magevees ja osal merevees elunevate üherakuliste organismide organoid, mis täidab seedeelundi ülesandeid. See on seotud osmootse rõhu reguleerimise ja eritusega.

Lüsosoom

Lüsosoom on üks rakuorganellidest, ühekordse membraanikihiga ümbritsetud hüdrolüütilisi ensüüme sisaldav põieke, kus lagundatakse makromolekule, fagotsüteeritud aineosakesi ja ka otstarbe minetanud rakustruktuure.

Peroksüsoom

Peroksüsoomid on rakkudes paiknevad väiksed ensüümipõiekesed.

Tsentrosoom

Tsentrosoom on loomses rakus rakutuuma läheduses paiknev rakukeskus, milles paiknevad kaks tsentriooli.

Tuumaniidistik

Tuumaniidistik on mitoosi metafaasi vältel rakus leiduv mikrotuubulustest koosnev telg. Tuumaniidistik ühendab tsentrioole kormosoomide tsentromeeridega.

Tsentriool

Tsentriool on loomaraku tsentrosoomi osa, mis koosneb 27 valgulisest mikrotuubulist.

Tsütoplasmavõrgustik

Tsütoplasmavõrgustik ehk endoplasmaatiline retiikulum on kõikides eukarüootsetes rakkudes esinev organell. Tsütoplasmavõrgustik jaguneb kaheks: siledapinnaline endoplasmaatiline retiikulum ("sER" – smooth endoplasmic reticulum) ning karedapinnaline endoplasmaatiline retiikulum ("rER" – rough endoplasmic reticulum).

Rakus paiknevad ka mikrohatud jt.

Raku taastootmine

Raku taastootmine toimub lihtsustatult 6 faasina: 
 profaas
 prometafaas
 metafaas
 anafaas
 telofaas
 tsütokinees.

Päristuumsete rakkude rühmad

Päristuumsete organismide rakud saab ehituse ja talitluse järgi liigitada kolme suurde rühma: looma-, taime- ja seenerakud. Kõigil neil on rakutuum ja suur osa sarnaseid rakustruktuure.

Enamikul taimedel ja loomadel on valdavas osas elutsüklist keharakud diploidsed.
 
Taimerakud

Taimerakkude põhiliseks iseärasuseks on nendele ainuomane organellide – plastiidide – esinemine. Lisaks sellele arenevad taimerakkude tsütoplasmas suured vakuoolid, mis teistel päristuumsetel organismidel puuduvad. Enamik taimerakke on lisaks rakumembraanile ümbritsetud tiheda rakukestaga.

Loomarakud
Inimestel
Arvatakse, et 70 kg kaaluva meesterahva keha koosneb umbes 30 triljonist (3 × 1013) rakust. Seni eristatakse ligi 200 tüüpi rakke. Organismi elutegevuseks on aga hädavajalikud ka mitut liiki bakterid. Baktereid on inimorganismis väga palju – nende koguarvu hinnatakse umbes 39 triljoni juurde ehk umbes 30% suuremaks inimese enda rakkude arvust.

Täiskasvanud inimese kehas, sureb ööpäeva jooksul apoptoosi läbi 50 kuni 70 miljardit rakku, mis on ligikaudu 0,06% kogu keha rakkudest. Sama palju tekib neid mitoosi käigus juurde. Nii suudab organism tervikuna säilitada oma elujõulisuse. Eri tüüpi rakkude elutsüklid on erinevad. Naharakud ja luuüdis moodustuvad vererakud jagunevad pidevalt. Kiiresti toimub ka rakkude uuenemine mao epiteelkoes. Maksarakud jagunevad alles siis, kui kude on kahjustunud (umbes kord aastas). Paljud rakud, nagu silma läätse rakud, närvirakud, punased verelibled, skeleti- ja südamelihaste rakud pärast diferentseerumist enam ei jagune. Neil pole enam jagunemisvõimet. Samuti ei jagune tüdruku ja naise munarakud, mis tekivad looteeas.

Morfoloogia

Rakkude suurus muutub elu jooksul: noores, kasvueas organismis on rakud suuremad, kui vanemaealistel inimestel.

Inimese suurima läbimõõduga rakuks on naise munarakk, mille läbimõõt on keskmiselt 150 µm.

Mitmed teised rakutüübid on mahult väiksemad. Suuraju koores paiknevate hiidpüramiidrakkude perikaarüoni diameeter on kuni 120 µm. Pikad käävja kujuga silelihasrakud võivad ulatuda 100–150 µm, samas nende läbimõõt on märgatavalt väiksem. Teiselt poolt kõige väiksemate rakkude läbimõõt on 4 µm (näiteks aju sõmerrakud). Enamiku rakkude suurus jääb siiski 10 ja 50 µm vahele. Sellise läbimõõduga on enamik epiteeli- ja sidekoerakkudest. Vere valgelibled e leukotsüüdid jäävad läbimõõdult 10 µm piiresse, olles sellest veidi suuremad või väiksemad sõltuvalt leukotsüütide alatüübist. Vere punaliblede ehk erütrotsüütide keskmine diameeter on 7,5 µm.

Rakud võivad kujult olla käävjad, jätketega, lamedad või kuubikujulised.

Uurimislugu
Rakud avastati 1665. aastal, kui inglise füüsik Robert Hooke nägi primitiivse mikroskoobiga korgilõiku vaadeldes, et see koosneb väikestest kambrikestest. Need kambrikesed nimetas ta rakkudeks.
Hollandlane Antony van Leeuwenhoek oli esimene, kes vaatles isetehtud mikroskoobiga rakke nende loomulikus keskkonnas, kirjeldas esimesena ainurakseid ja baktereid. Samuti oli tema esimene, kes avastas erütrotsüüdid ja spermatosoidid.

1839. aastal tõestasid botaanik Theodor Schwann, zooloog Matthias Jakob Schleiden ja vähemal määral patoanatoom Rudolf Virchow, et kõik elusorganismid koosnevad rakkudest. Seda ideed nimetatakse rakuteooriaks. Varasema ettekujutuse järgi nähti rakke kui organismi "ehituskive", mis lihtsalt kõrvuti asetsedes moodustavadki organismi. Nüüd tõendati, et rakud tekivad alati teistest rakkudest (ehk omne cellula e cellula 'iga rakk on rakust').

 Keemiliste elementide sisaldus rakkudes 

Organismides leiduvad samasugused keemilised elemendid mis eluta looduseski. See on ka mõistetav, kui eeldada, et elu on tekkinud ja arenenud Maal. Eri tüüpi rakkude keemiline sisaldus on üldiselt ühesugune (vaata tabelit allpool). Kõige rohkem on rakkudes hapnikku, süsinikku ja vesinikku. Need keemilised elemendid kuuluvad kõigi orgaaniliste ühendite koostisse. Mõnevõrra vähem on rakkudes lämmastikku, fosforit ja väävlit, sest need esinevad peamiselt valkude ja nukleiinhapete molekulides. Kõik need kuus elementi (O, C, H, N, P ja S) moodustavad kokku üle 98% raku keemiliste elementide kogumassist. Kuna organismid vajavad neid elemente suhteliselt suurtes kogustes, siis nimetatakse neid makroelementideks. Kümnendik- ja sajandikprotsentides on rakkudes K, Zn, Cu, I, F ja teised. Kokku on organismides avastatud 16 sellist keemilist elementi, mis esinevad väga väikestes kogustes, kuid on siiski hädavajalikud enamiku organismide elutegevuseks. Neid nimetatakse mikroelementideks.

 Vaata ka 
embrüogenees
imetajate rakutüüpide loetelu
raku potents
rakubioloogia
rakuhingamine
rakukultuur
rakutsükkel
Traube rakk
tüvirakud
vähirakk

Viited

Välislingid

1 Raku ehitus
Thomas Cavalier-Smith,Cell evolution and Earth history: stasis and revolution, Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci'', 29. juuni 2006 ; 361(1470): 969–1006, veebiversioon (vaadatud 23.05.2014) (inglise keeles) (pdf)
Glyn N. Stacey, John Davis, Medicines from Animal Cell Culture,, 2007, John Wiley & Sons Ltd, Google'i raamatu veebiversioon (vaadatud 23.05.2014) (inglise keeles) 
G Kroemer,L Galluzzi,P Vandenabeele,J Abrams, ES Alnemri, EH Baehrecke,MV Blagosklonny, WS El-Deiry,P Golstein,DR Green, M Hengartner, RA Knight, S Kumar, SA Lipton, W Malorni, G Nuñez, ME Peter, J Tschopp, J Yuan, M Piacentini, B Zhivotovsky, ja G Melino, Classification of cell death recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2009, Cell Death Differ. Jan 2009; 16(1): 3–11., PMCID: PMC2744427, NIHMSID: NIHMS102504, veebiversioon (vaadatud 23.05.2014) (inglise keeles)

Videod
YouTube'i video: Introduction to Cells, veebiversioon (vaadatud 23.05.2014)

Molekulaarbioloogia
Rakubioloogia