Buňka – maturitní otázka z biologie (2)

 

   Otázka: Bakterie

   Předmět: Biologie

   Přidal(a): Defi

 

 

 

 

–          Základní stavební a funkční jednotka

–          Nejmenší útvar schopný samostatné existence a rozmnožování

–          Vlastní genetický a proteosyntetický aparát, metabolický systém – energie

–          Ohraničena membránou – regulace průniku látek

–          Objevena v 17.stol – Robert Hook

–          Velikost: 0,01 – 0,1mm (výjimku tvoří slepičí či pštrosí vejce)

 

–          Chem. složení:

• 60-90% voda
• 1-10% sušina (z ní asi 90-99% org. Látky)

 

–          Stavba:

• Povrch – buň. stěna
• Pod ní – protoplast (cytoplazma,…)
• Biomembrána má 2 vrstvy fosfolipidů, bílkoviny a zbytky H₃PO₄

–          Veškeré tekuté prostředí v b. tvoří protoplazma (karyoplazma-nukleoplazma v jádře, cytoplazma)

 

–          Typy:

• Prokaryotická – bakterie, sinice, prochlorofyta
  • Patří do domény bakteria a archea
  • Liší se uspořádáním (jednodušší) a velikostí
  • Nemá jádro
  • 10x větší než viry, 10x menší než eukaryotická b. a je jednodušší

 

• Buněčná stěna:
  • Tuhý obal – tvar, ochrana
  • U bakterií tvořena hlavně vrstvou peptidoglykanů
  • Plně propustná
  • Může být hladká, zvlněná a měchýřkovitá

 

• Cytoplazmatická membrána
  • Izolace vnitřního prostředí
  • Ukládá ATP
  • Selektivně propustná (transport látek mezi buňkou a prostředím)
  • Složení:
    • Dvojvrstva fosfolipidů
      • Uspořádání: řetězec mastných kyselin (hydrofobní konce) směřuje k sobě, fosfátové části (hydrofilní konce) od sebe
      • Molekuly bílkovin
        • Zčásti nebo úplně zanořeny do dvojvrstvy fosfolipidů

 

• Cytoplazma
  • Viskózní koncentrovaný roztok (molekuly org. I anorg. látek) vyplňuje celý obsah buňky
  • Buněčné inkluze – kapénky nebo krystalky odpadních látek

 

• Jaderná hmota – nukleoid, bakteriální chromozom)
  • Uložena volně v cytoplazmě
  • Není ohraničena jaderným obalem
  • U bakterií ji tvoří jediná do kruhu stočená dvoušroubovice molekuly DNA (oba konce na rozdíl od eukaryotické b. DNA spojeny)
  • U sinic tvoří více molekul DNA, tzv. nukleoplazmu

 

• Ribozomy – až desetitisíce
  • Tělíska v cytoplazmě
  • Tvorba bílkovin
  • Mohou být přisedlá k membráně nebo volná
  • Menší než v eukaryotické buňce

 

• Plazmidy
  • Malé, do kruhu uzavřené molekuly DNA
  • Obsahují geny, které nejsou nezbytně nutné k přežití
    • Inf. O rezistenci vůči antibiotikům či pro tvorbu toxinů

 

• Některé buňky vytvářejí Kapsuly – slizovité obaly (pouzdra)
• Některé mohou mít na povrchu Fimbrie – nepohyblivá vlákna, nebo Bičíky (odlišná stavba u eukaryot. b.)
• Protoplazma – veškerý obsah buňky (cytoplazma, karyoplazma, plaz. b. jádra)

 

 

• Eukaryotická buňka – rostliny, houby, živočichové
  • 10-100 mikrometru
  • 10x větší než prok. B., složitější
  • Od prokaryotické se liší strukturou jádra a jaderných chromozomů a obsahem membránových organel
  • Rostlinná a živočišná b. se odlišuje přítomností plastidů, buněčné stěny a vakuol u rostlinné buňky a lysozomů u živočišné b.
  • Uvnitř rostlinných buněk se mohou ukládat různé produkty metabolismu (škrob. Zrna, mikrokapénky tuku, krystalky látek – štavelan vápenatý, sinice)

 

• Stavba, obecně:
  • Cytoplazmatická membrána
    • Izoluje prostředí
    • Stejná struktura jako u prok. b.
    • Semiautonomní organely – mitochondrie a plastidy
    • Vl. DNA a ribozomy
    • Jádro, mitochondrie a plastidy – dvojitá membrána
    • Teorie endosymbiósy = mitochondrie a plastidy – původně prokaryontní
    • Membrány jsou propojeny

 

• Složení membrány:
  • Lipidy – kostra (fosfolipidy)
  • Proteiny
  • Sacharidy – ochrana,
    • Glykokalix (mech. Ochrana)
    • Komunikace
    • Stejná koncentrace jako uvnitř buňky – izotonický roztok (fyziologický)

 

• Hemolytický jev
  • U zmije – trhá červené krvinky

 

• Cytoplazma
  • Podobné složení a fce jako u prok. b.

 

• Jádro (nukleus, karyon)
  • Řídící centrum
  • Zásadní význam pro dědičnost
  • Kulovité, nebo oválná
  • Chromatin = hmota uvnitř jádra
  • Ohraničeno od okolní cytoplazmy dvojitou jadernou membránou s póry
  • Vnitřek vyplněn polotekutou hmotou – karyoplazmou
    • V té: vláknité útvary – chromozomy (obsahující DNA)
    • Nachází se zde jedno nebo více jadérek

 

• Endoplazmatické retikulum
  • Zahrnuje membránový systém plochých váčků a kanálků
  • Membrány endoplazmatického retikula navazují na obal jádra (součást)
  • Typy:

 

• Drsné endopl. retikulum:
  • Má na některých membránách připojeny ribozomy a je místem syntézy bílkovin
  • Transport látek z jádra do cytoplasmy

 

• Hladké ER:
  • Bez ribozomů a syntetizují se v něm glykolipidy
  • Produkuje steroidy (ve smysl. B. a příčné pruhovaných svalech)

 

• Ribozomy
  • Bílkovinná tělíska s rRNA
  • Volně nebo vázaně na ER
  • Složeny ze dvou nestejných podjednotek
  • Účastní se syntézy bílkovin – proteosyntézy

 

• Golgiho aparát
  • Soustava měchýřků propojených kanálky, kde probíhají biochem. reakce, upravující látky vytvořené v ER, syntetizují se zde některé komponenty buň. Stěny (rostlinné b.)
  • Dvě formy: souvislý a nesouvislý (rostlinné b., tvořen z jednotlivých Golgiho tělísek, tzv. diktyozomů)

 

• Mitochondrie
  • Tyčinkovité až vláknité útvary s vlastní DNA a proteosyntetickým aparátem
  • 2 membrány
    • Vnitřní
      • Obklopuje prostor vyplněný hmotou matrix
      • Tvoří kristy (záhyby) – zde buněčné dýchání
      • V buňce až několik set
      • Při buň. Dýchání uvolňují energii – zabezpečující životní děje v buňce
      • Chondriom = soubor všech mitochondrií

 

• Cytoskeletární systém (cytoskelet)
  • Kostra buňky
  • Složení:
    • Vlákna – mikrofilament (aktin)
    • Trubičky – mikrotubuly (tubulin)
    • Tvoří svazky, které se mohou prodlužovat a umožňují pohyb struktur uvnitř buňky
    • Součástí i jaderný mikrotubulární aparát (dělící tělísko)

 

• Živočišná buňka, navíc

 

• Lysozomy
  • Měchýřky z biomembrány
  • Obsahují trávicí (kyselé) enzymy, štěpící cukry, tuky, bílkoviny, nukleonové kyseliny
  • V rostlinných buňkách mají tuto fci vakuoly
  • Vznik z ER nebo Golgiho komplexu
  • Primární lysozóm – obsahuje trávicí enzymy
  • Sekundární lysozóm – splynutí potravní vakuoly a lysozómu
    • Potravní vakuola vznikne, když buňka přijme potravu
    • Obsah lysozómu se nemůže dostat do buňky (zničil by ji)
      • Užívá se při buněčné apoptóze – buněčná smrt

 

• Centriola
  • Stálá struktura v blízkosti jádra
  • Tvoří ji 9trojic mikrotubulů
  • Není z biomembrány, má význam pro mitózu
  • Nahrazuje plazmatické čepičky

 

• Rostlinné buňky, navíc
  • Zásobní látka je škrob nebo inzulin
  • Golgiho aparátu se říká diktyozóm
  • Buněčná stěna
    • Tuhý obal buňky
    • Tvoří tvar a ochranu proti mech. poškození před vlivem vnějšího prostředí
    • Hl. chem. složka celulózy (buničina)
    • Je výsledkem metabol. aktivity buňky, hl. Golgiho aparátu
    • Je propustná – permeabilní
    • Jsou zde otvory, kterýmiprochází tenká vlákna – protoplazmy, tzv. plazmodesmy =>vzájemná komunikace buněk
    • Impregnace = změna složení organických látek

 

• Plastidy
  • Oválná tělíska uzavřená obalem dvou membrán
  • Plastidom (plastom) = soubor plastidů
  • Patří sem:
    • Zelené chloroplasty
    • Barevné chromoplasty
    • Bezbarvé leukoplasty
    • Vlastní DNA a proteosyntetický aparát

 

• Chloroplasty
  • Uvnitř bílkovinná plazma – stroma (matrix)
  • Síť váčků – tylakoidů
  • Stupňovitě uložené (na sebe) tylakoidy tvoří gránu – ta obsahuje zelený chlorofyl
  • chloroplast se po case unaví a promění se v chromoplast

 

• Chromoplasty
  • Červená, žlutá a oranžová barviva – lykopen, xantofyl, karotenoid
  • Hojně obsaženy v červeně, žlutě a oranžově zbarvených plodech, květech a listech
  • Rozpustné v tucích

 

• Leukoplasty
  • V neosvětlených částech rostlin (kořeny, oddenky, vnitřek rostlin)
  • Hromadění zásobních látek (škrob, bílkoviny, lipidy)
  • Amyplasty – škrob. zrna
  • Protoplasty – bílkoviny
  • Oleoplasty – tuky

 

• Vakuoly
  • Měchýřky obalené jednou membránou – tonoplastem
  • Vnitřek vyplněn roztokem nejrůznějších látek (odpadní, enzymy,…), tzv. buněčnou šťávou
    • Ta obsahuje barviva
      • Antokyany (dle pH – fialová, modrá)
      • Flavony (žlutá)
      • Mladé rostlinné buňky mají více malých vakuol, starší mají jednu velkou
      • Udržují buněčný turgor – tlak protoplastu na buň. stěnu => pevnost

 

• Houby
  • Mají znaky rostlinných i živočišných b.
  • Mají buň. stěnu, ale hl. chem. slož je chitin
  • Až na výjimky neobsahují plastidy – proto jsou bezbarvé
  • Zásobní látkou je glykogen, olej; nikdy škrob

 

–          Fyziologie buňky

• Buňky jsou soustavy otevřené => možná výměna látek s okolím
• B. stěna je plně propustná – propouští vodu a látky v ní rozpuštěné,
• fci regulátora příjmu a výdeje plní selektivně propustná plazmatická membrán

 

a)      tok látek (přes cytoplazmatickou membránu)

b)      tok energií (zajišťují membránové struktury, prok. – cytoplazmatická memb., euka – mitochondrie)

c)      tok informací (zajišťuje jádro nebo jaderná hmota – realizace na ribozomech)

 

–          Buněčná teorie

• Základ: všichni živočichové a rostliny se sestávají z buněk a jejich produktů, růst a rozmnožování spočívá v podstatě dělení buněk
• MatyasJacobSchleiden – německý botanik

 

• Schwammi
  • Anatom, fyziolog
  • Objevil pepsin, popsal nervová vlákna
  • Schammova myelinová pochvy (obal vláken)

 

• J.E.Purkyně
  • Zakladatel fyziologie
  • 1. Fyziologický ústav v Evropě (Praha, Polsko)
  • Purkyňovi buňky v mozečku

 

–          Transport látek přes plazmatickou membránu

• 2 typy:

 

• Pasivní transport
  • Nespotřebovává se energie

 

• Prostá difúze
  • Fyzikální proces, transport látek po koncentračním spádu (z vyšší koncentrace do nižší)
  • Zvláštní případ: osmóza
    • Molekuly vody pronikají přes membránu snadno a rychle
    • Malé částice látek v ní rozpuštěné (ionty, molekuly) sice prostupují, ale pomalu
    • Voda tak proniká z méně koncentrovaného roztoku do více, dokud se koncentrace nevyrovnají
    • Látky: H₂O, CO₂, O₂,…

 

• Usnadněná difúze
  • Transport látek po konc. Spádu
  • Látka se váže na přenašeč zabudovaný do membrány

 

• Aktivní transport
  • Spotřeba energie (ATP)
  • Prostřednictvím bílkovinných přenašečů – sodíko-draslíková pumpa, klaciová pumpa
  • Může probíhat i proti koncentr. Spádu

 

• Endocytóza – buňka pohlcuje látky z okolí

 

• Pinocytóza
  • Membrána obalí částici, chlípí se do buňky a odškrtí se ve formě malého měchýřku
  • V cytoplazmě se rozpadne a obsah se rozptýlí
  • Vstřebávání tukových kapiček v tenkém střevě
  • Přenos kapalin
  • Trepka

 

• Fagocytóza
  • Buňka vytvoří panožky (plazmatické výběžky), jimiž obklopí větší částici a uzavře v měchýřku, do něhož proudí enzymy, které částici rozloží
  • Tuhé, větší částice
  • Pohlcování bakterií bílými krvinkami
  • Měňavka, bílé krvinky

 

• Exocytóza
  • Opak endocytózy
  • Látky z buňky ven
  • Měchýřek vytvořený uvnitř buňky splyne s plaz. membr. A jeho obsah je vyloučen do okolí
  • Buňka vylučuje odpadní, škodlivé látky, nebo látky s fcí, např. hormon

 

• Osmotické jevy
  • Způsobeny osmózou – pronikání vody přes plaz. membr.

 

• Hypertonické prostředí:
  • Prostředí má větší koncentraci rozpuštěných látek než je uvnitř buňky
  • Buňka ztrácí vodu, smršťuje se
  • Rostlinná buňka – pevná, zmenšuje se jen buněčný obsah a plaz. membr. se  odloučí od buň. stěny a nastává plazmolýza
  • Živočišná buňka se smršťuje celá, nastává tzv. plazmorýza

 

• Hypotonické prostředí:
  • Prostředí má nižší koncentraci než buňka
  • Nasává vodu, zvětšuje objem
  • Rostlinná buňka – pevná, nepraskne, zvětšuje se vakuola, tlak protoplastu na buň. stěnu – turgor
  • Živočišná buňka praská, nastává plazmoptýza
    • U červených krvinek se nazývá hemolýza

 

• Izotonické prostředí
  • Stejná koncentrace prostředí i buňky
  • Nedochází k nasávání ani ztrátě vody

 

Dělení buněk

–          Způsob rozmnožování buněk

–          1mateřská =>2dceřinné

–          2 způsoby dělení:

• Amitóza = přímé
• Meióza = nepřímé

 

–          Při dělení jádra jsou hlavní chromozomy:

• Tělíska tvořená chromatinem, 2 chromatidami spojenými centromerou

–          V tělních (somatických) buňkách jsou chromozomy vždy v párech, je jich tedy diploidní počet (2n) – 46 chromozomů. Pohl. B. obsahují pouze poloviční, tedy haploidní počet (n) – 23 chromozomů

 

–          Mitóza

• U většiny buněk, dokonalé rozdělení genetického materiál mezi dceřiné buňky
• Nejdříve dělení jádra – karyokinéze, pak dělení buňky
• 4.fáze:
  • Profáze
    • Spirálkování chromozomů, mizí jaderná membrána, rozdělení centrozomu
    • Dva vzniklé centrioly se stěhují k opačným pólů, buňky
    • Tvoření mikrotubuly dělicího vřeténka
    • Živ. buňka: – 2 centrioly, Vlákna – mikrotubuly
    • Rostl. buňka: – Nemají centrioly, Mikrotubuly se natahují bez centriol

 

• Metafáze
  • Mikrotubuly dělícího vřeténka se jedním koncem připojují na centromery jednotlivých chromozomů a druhým koncem k centriolům
  • Chromozomy se řadí ve středu buňky do tzv. ekvatoriální roviny
  • Metafázové chromozomy jsou již zdvojené, ale spojené společnou centromerou
  • Vznik metafázní destičky

 

• Anafáze
  • Mikrotubuly se zkracují, rozdělí se centromery chromozomů
  • Chromozomy se rozestupují a každý se pohybuje k opačnému b. pólu

 

• Telofáze
  • Mizí dělící vřeténko, despiralizují se chromozomy (změní se na rozvlákněný chromatin)
  • Kolem obou nově vzniklých dceřiných jader vzniká jaderný obal
  • => cytokineze

 

–          Buněčný cyklus

• Sled dějů probíhajících v buňce od jejího vzniku rozdělením
• Zahrnuje: růst buněk a jejich složek, dělení jádra a ostatních organel a vlastní rozdělení buňky
• Trvání cyklu = generační doba
• Interfáze: souhrnný název – přípravná fáze, začíná vznikem nové dceřiné buňky
• Fáze:
  • G₁ – presyntetická
    • Buňka syntetizuje zejména RNA a proteiny a dotváří b. organely
    • Začátek života buňky, buňka roste
    • Některé buňky zůstanou v této fázi – v kontrolním uzlu => G₀ fáze (např. neuron)
    • 1/3 cyklu (10-12h)
    • Kontrola a oprava DNA
    • Syntéza látek

 

• S – syntetická
  • Buňka syntetizuje (replikuje) DNA na dvojnásobné množství
  • V buňce 46 chromozomů
  • Okolo 6hodin

 

• G₂ – postsyntetická
  • Příprava buňky na meiózu
  • ¼ cyklu (u člověka 2-4h)
  • Těsně před dělením
  • Buňka ví, %ze se bude dělit => zdvojnásobení počtu organel

 

• M – mitóza
  • 1-2h

 

–          Meióza

• Redukční dělení – redukce počtu chromozomů
• Vznik pohl. buněk (rostlinné spóry) – pouze jedna sada chromozomů
• Z 1 diploidní buňky (mateřské) vznikají 4 haploidní (dceřiné) buňky
• 2 cykly
  • Heterotypické dělení
    • Homologické chromozomy se párují (vznik bivalentů), oba párové chromozomy se zdvojí (vznik tertrád), do dceřiných jader se rozdělují celé bivalenty (ještě nedochází k rozdělení centromery), výsledkem jsou 2 dceřiná jádra s haploidním počtem chromozomů, každý z nich je však složen ze dvou chromatid
    • Dvojice chromatid v tertrádáchse šroubovitě ovíjejí, překřižují se, nastává crossing-over a může dojít k výměně části chromozomálních úseků mezi homologními chromozomy => vznik nových kombinací genů v chromozomech – hl. příčina variability

 

• Homeotypické dělení
  • Podobné mitóze
  • Účastní se ho jádra s haploidním počtem dvouchromatidovýchchromozoml, jejich centromery se oddělí a výsledkem jsou čtyři buňky dceřiné, které obsahují haploidní sadu chromozomů