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

Další podobné materiály na webu: