3. Solut muodostavat solukkoja ja kudoksia
3. Johdanto
Solut pystyvät liittymään toisiinsa, erilaistumaan ja viestimään keskenään. Yhdessä solut muodostavat eläimillä kudoksia ja kasveilla solukkoja. Tuloksena syntyy monimuotoinen monisoluinen yksilö, joka tekee yksilöstä enemmän kuin solujensa summan.
Kuva: Nopeasti jakautuvaa kasvin juurisolukkoa.
3.1 Kasvisoluja ja -solukkoja
Putkilokasvi koostuu juuresta ja versosta, joka jaetaan varteen ja lehtiin. Kussakin kasvin osassa on tehtäväänsä erilaistuneita soluja. Osa soluista on erilaistunut yhteyttämiseen ja ne tuottavat kasvin kasvuun ja lisääntymiseen tarvittavat orgaaniset yhdisteet. Toiset solut ovat erilaistuneet aineiden kuljettamiseen ja kolmannet esimerkiksi ravinteiden ottoon tai lisääntymiseen.
Kasvin solut voidaan jakaa kasvusolukkoon ja pysyvään solukkoon. Pysyvään solukkoon kuuluvat perussolukko, pintasolukko, johtosolukko, tuki- ja vahvikesolukko sekä eritesolukko.
Melkein kaikissa kasvin osissa on suhteellisen erilaistumatonta perus- eli tylppysolukkoa. Esimerkiksi yhteyttävät solukot ja monet varastosolukot ovat perussolukkoa.
Rajoitus- eli pintasolukon tehtävänä on eristää kasvi ympäristöstä. Eristämisen lisäksi se estää tärkeiden aineiden, kuten veden, vuotamisen ympäristöön. Pintasolukkoa on lähes kaikissa kasvin osissa. Lehdessä se hidastaa veden haihtumista ja huolehtii kaasujen vaihdosta. Varressa sen tehtävänä on suojata varren ulointa kerrosta. Juuressa se suojaa mekaaniselta kulutukselta ja huolehtii ravinteiden imeytymisestä.
Johtosolukkoa on varren lisäksi myös juurissa ja lehdissä. Sen tehtävänä on kuljettaa vettä ja ravinteita yhteyttäviin soluihin sekä yhteyttämistuotteita takaisin juureen ja varastosolukoihin. Johtosolukko jaetaan yhteyttämistuotteita kuljettavaan nilaan sekä vettä ja ravinteita kuljettavaan puuosaan (puusolukko). Nilan solut ovat eläviä, kun taas puuosan solut koostuvat kuolleista soluista, joilla on paksumpi soluseinä kuin nilan soluilla.
Kasvin tuki- ja vahvikesolukon tehtävänä on suojata kasvin tärkeitä osia ja tukea kasvin rakennetta. Tuki- ja vahvikesolukkoa löytyy varren ja juurien lisäksi muun muassa siemenien ympäriltä.
Eritesolukon tehtävänä on erittää aineita, joita voidaan tarvita esimerkiksi tuholaisten karkottamiseen tai pölyttäjien houkuttamiseen (mesi). Esimerkiksi monet kasvien tuottamat voimakashajuiset öljyt, kuten laventeliöljy, ovat eritesolukon tuotetta, jonka tehtävänä on karkottaa tuholaisia.
Galleria 3.1 Kasvisolukkoja
3.2 Solukot muodostavat toimivan kasvin
Putkilokasvien perusrakenteeseen kuuluu juuri, varsi ja lehdet. Joillakin alkeellisimmilla kasveilla, kuten sammalilla ja levillä, ei voida erottaa näitä osia. Sen vuoksi niitä kutsutaan sekovartisiksi.
Kasvin lehdissä tapahtuu valon avulla yhteyttäminen eli fotosynteesi. Kasvi tuottaa vedestä ja hiilidioksidista valoenergian avulla orgaanisia yhdisteitä kuten sokereita. Yhteyttävät solukot eivät tarvitse kaikkia tuottamiaan yhdisteitä itse, vaan osa niistä esimerkiksi varastoidaan hedelmiin tai kuljetetaan juurisolujen käyttöön. Lehden pintaa suojaa pintasolukko ja kaasujen vaihdosta huolehtivat tarpeen mukaan aukeavat ja sulkeutuvat huulisolut. Kahden huulisolun väliin muodostuu ilmarako, jonka kautta sisään pääsee yhteyttämisessä tarvittava hiilidioksidi. Samalla ulos kulkee vesihöyryä sekä yhteyttämisessä vapautuvaa happea. Ilmaraon avautumista ja sulkeutumista säätelee lehden vesitilanne. Kun vettä on riittävästi, huulisolut turpoavat, ja ilmarako aukenee.
Yhteyttämiseen tarvittavan veden ja ravinteet kasvit saavat juurien avulla. Juuren solujen pinnassa voi olla pieniä juurikarvoja, joiden tehtävänä on tehostaa veden ja ravinteiden ottoa. Kasvit voivat myös elää mutualistisessa suhteessa sienien kanssa. Tällaista rakennetta kutsutaan mykoritsaksi eli sienijuureksi. Sieniosa auttaa kasvia veden ja ravinteiden otossa ja saa vastineeksi kasvin yhteyttämistuotteita, kuten sokeria.
Juuren ottama vesi ja ravinteet kulkevat varren johtosolukossa. Nesteen kulkeutumista edesauttaa veden jatkuva haihtuminen lehtien ilmaraoista. Niiden tulee olla avoinna, jotta lehden solut saavat hiilidioksidia yhteyttämiseen. Veden jatkuva haihtuminen ilmaraoista saa aikaan haihtumisimun, joka edesauttaa veden kulkeutumista johtosolukossa.
Haihtumisimun lisäksi veden kulkeutumista edesauttavat veden koheesio ja adheesio sekä juuripaine. Koska vesimolekyyli on poolinen (luku 4), vesimolekyylit sitoutuvat toisiinsa suhteellisen vahvoilla vetysidoksilla. Tätä ilmiötä kutsutaan veden koheesioksi ja se on helposti nähtävissä, kun vesi muodostaa tarkkarajaisia pisaroita (pintajännitys). Koheesion vuoksi yksi vesimolekyyli vetää liikkuessaan mukanaan myös muita vesimolekyylejä. Adheesion avulla vesimolekyylit tarttuvat johtosolukon seinämiin. Veden adheesio voidaan havaita esimerkiksi niin sanottuna kapillaari-ilmiönä.
Juuren juurikarvat ottavat ympäristöstään veden lisäksi erilaisia ravinteita. Tällöin vesi siirtyy osmoosin (luku 5) avulla juuren johtosoluihin. Tätä ilmiötä kutsutaan juuripaineeksi. Juuripaineen vaikutus voidaan havaita esimerkiksi pisarointina mansikan lehden reunoilla yön jälkeen. Yön aikana mansikan lehdet eivät käytä vettä yhteyttämisessä, mutta juuren solut jatkavat veden pumppaamista maasta ylöspäin. Ylimääräinen vesi pisaroi lehden pinnalta ulos. Pinnalle pisaroituva vesi ei ole kastetta, vaan juuripaineen vaikutuksesta lehdestä ulos tihkuvaa nestettä.
Adheesion, koheesion ja juuripaineen merkitys veden kulkeutumisessa on haihdutusimua pienempi. Niiden merkitys korostuu etenkin pienillä kasveilla kuten mansikalla. Suurten kasvien, kuten Yhdysvaltojen länsirannikolla elävien korkeiden punapuiden rungoissa vesi nousee pääosin haihdutusimun avulla.
3.3 Eläinsoluja ja -kudoksia
Eläimillä samankaltaiset solut muodostavat kudoksia. Erityyppiset kudokset liittyvät toisiinsa ja muodostavat elimiä, joilla on tietty tehtävä eläimen toiminnan kannalta. Samaa tehtävää hoitavat elimet muodostavat elimistön. Esimerkiksi ruoansulatuselimistö huolehtii ravinnon pilkkomisesta ja imeytymisestä. Toisin kuin kasvisolut, eläinsolut ovat suhteellisen erilaistuneita, eivätkä ne usein pysty muuttumaan uudelleen toiseksi solutyypiksi.
Eläinten kudostyyppejä ovat epiteeli- eli pintakudos, side- ja tukikudos, lihaskudos ja hermokudos. Kaikilla eläimillä ei ole kaikkia solutyyppejä. Esimerkiksi alkeellisimmilta eläimiltä saattaa puuttua hermokudos.
Epiteelikudoksen tehtävänä on toimia rajapintana eläimen ja ympäristön välillä. Se suojaa elimiä ja elimistöjä, säätelee aineiden ottoa ja poistoa, erittää aineita ja toimii aistielimenä. Esimerkiksi iho suojaa elimistöä mekaanisesti, estää mikrobien kulkeutumisen elimistöön ja vähentää nesteen haihtumista.
Side- ja tukikudoksen tehtävänä on yhdistää elimiä toisiinsa sekä tukea ja suojata elimistöä. Side- ja tukikudosta yhdistää solujen ympärilleen erittämä soluväliaine, joka saa aikaan kudoksen tuki- ja sidevaikutuksen. Sidekudokseen kuuluu varsinaisen sidekudoksen lisäksi myös rasvakudos, rusto, luu ja veri.
Lihaskudos koostuu supistumiskykyisistä soluista. Lihassolujen tehtävänä on saada aikaan kehon liikkeet. Se vastaa niin suoliston liikkeistä kuin nopeasta etenemisliikkeestä. Lihaskudos voidaan jakaa poikkijuovaiseen lihaskudokseen, sydänlihaskudokseen ja sileään lihaskudokseen.
Hermokudoksen tehtävänä on vastaanottaa, kuljettaa ja käsitellä informaatiota, jota eläin saa ympäristöstään. Hermokudos koostuu hermosoluista eli neuroneista ja hermotukisoluista eli gliasoluista.
Elimistö tarvitsee toimiakseen kaikkia kudoksia. Esimerkiksi verenkiertoelimistössä esiintyy kaikkia kudostyyppejä. Epiteelikudos ympäröi verisuonia, joiden sisällä kulkeva veri on side- ja tukikudosta. Sydän muodostuu lihaskudoksesta ja hermokudosta tarvitaan sydämen ja verisuonten toiminnan säätelemiseen. Eläinkudosten muodostamia kokonaisuuksia, elimiä ja elimistöjä käsitellään tarkemmin ihmisen biologia -kurssilla.
Galleria 3.3 Eläinkudoksia
3.4 Esitumaisten solut ovat yksinkertaisempia
Esitumaiset eliöt eli prokaryootit eroavat aitotumaisista eliöistä eli eukaryooteista monella tavalla. Niillä ei ole solukeskusta, tumaa, eikä muitakaan kalvopäällysteisiä soluelimiä. Esitumaisesta eliöstä esitellään bakteerisolu. Esitumaisiin kuuluvat myös arkit, jotka ovat lähempää sukua aitotumaisille kuin bakteerit
Bakteeria ympäröi joko yksin- tai kaksinkertainen solukalvo ja usein myös soluseinä. Esitumaisten perimäaines eli dna sijaitsee tyypillisesti rengasmaisissa kromosomeissa, joita voi olla useita. Joillakin esitumaisilla on kromosomien lisäksi pienempiä rengasmaisia dna-molekyylejä, joita kutsutaan plasmideiksi. Lisäksi niiden solulimassa on ribosomeja, joissa tuotetaan solun tarvitsemat proteiinit. Solulimassa voi olla myös solukalvosta muodostuneita kalvostoja, kuten hengityskalvosto tai yhteyttämiskalvosto. Esitumaisilla voi olla myös tarttumiseliminä toimivia värekarvoja eli fimbrioita sekä liikkumisessa tarvittavia uintisiimoja eli flagelloja.
Toisin kuin monisoluinen kasvi- tai eläinsolu, esitumainen eliö kykenee suoriutumaan kaikista olennaisista tehtävistään itse. Se pystyy hankkimaan ravintonsa, liikkumaan, aistimaan ympäristöään ja lisääntymään itsenäisesti. Saman lajin bakteerisolut ovat useimmiten ulkomuodoltaan samanlaisia ja ne toimivat samalla tavoin.
Testaa itsesi!
Luvun 3 tiivistelmä
- Putkilokasvi koostuu juuresta ja versosta, joka jaetaan varteen ja lehtiin. Kussakin kasvin osassa on tiettyyn tehtävään erilaistuneita soluja, jotka muodostavat solukkoja.
- Kasvin solukot jaetaan kasvusolukkoon ja pysyvään solukkoon. Pysyvään solukkoon kuuluvat perussolukko, pintasolukko, johtosolukko, tuki- ja vahvikesolukko sekä eritesolukko.
- Veden kulkeutumista kasvin johtosolukossa edesauttavat haihtumisimu, koheesio, adheesio ja juuripaine.
- Eläimillä solut muodostavat kudoksia. Niitä ovat epiteeli- eli pintakudos, side- ja tukikudos, lihaskudos ja hermokudos. Kaikilla eläimillä ei ole kaikkia kudostyyppejä.
- Esitumaiset eliöt ovat yksisoluisia. Myös niiden solurakenne on yksinkertaisempi kuin aitotumaisen. Toisaalta esitumainen suoriutuu kaikista tehtävistään itsenäisesti.
Diat lukuun 3
Navigointi
2. Solu on toimiva kokonaisuus
3. Solut muodostavat solukkoja ja kudoksia
4. Solut rakentuvat molekyyleistä
5. Solukalvo erottaa solun ympäristöstä
6. Solun toiminta on aineenvaihduntaa
7. Solu tarvitsee toimintoihinsa energiaa
8. Fotosynteesissä solu sitoo auringon valoenergiaa
9. Dna:n rakenne ja geenit
10. Dna ohjaa proteiinien valmistamista
11. Solun kasvu ja jakautuminen
12. Sukusolut ja sukupuoli
13. Ominaisuuksien periytyminen
14. Useamman ominaisuuden periytyminen
15. Muuntelu ja mutaatiot
16. Perinnöllisyys ja evoluutio