Buňka a buněčná teorie – maturitní otázka z biologie

 

   Otázka:  Buňka a buněčná teorie

   Předmět: Biologie

   Přidal(a): kamka

 

  1. Buněčná teorie a historie výzkumu buňky
  2. Srovnání organizmů nebuněčných, prokaryotických a eukaryotických
  3. Ultramikrostruktura eukaryotické buňky
  4. Srovnání buňky rostlinné, živočišné a houbové

 

Buněčná teorie a historie výzkumu buňky

– Buněčná teorie vznikla v 19. století.

– První, kdo vyslovil její základy, byl J. E. Purkyně roku 1837. Jeho teorie ale nebyla dokonalá, proto není považován za autora buněčné teorie. Purkyně si myslel, že buňky vznikají de novo (z neživé hmoty).

1838-9 Shleiden a Schwann potvrdili, že buňky jsou základní jednotkou všech rostlin a živočichů.

1855 R. Virchow doplnil tuto teorii o významný bod: Omnis cellula e cellula (buňky vznikají jen z buněk)

 

Buněčná teorie se dá zjednodušeně shrnout do těchto bodů:

  • všechny živé soustavyjsou tvořeny buňkami (1 nebo více buněk) nebo jsou na buňkách závislé (viry),
  • chemické složeníbuněk je obdobné – poukazuje na původ života z „jedné buňky“, i stejné energetické pochody (biochemické procesy, buněčný metabolismus)
  • nové buňky vznikají jen buněčným dělením z jiných (už existujících) buněk,
  • činnost organismu je výsledkem činností buněk a jejich interakcí.

– Buňky nesou genetický materiál a při buněčném dělení jej předávají dceřiným buňkám.

– Buňka je tedy základní funkční a morfologickou (strukturní) jednotkou živých organismů.

– Buňka je nejmenší útvar schopný samostatné existence a rozmnožování

– Nelze ji dále dělit (zde je terminologický rozpor s dělením ve smyslu reprodukce).

Cytologie – věda zabývající se buňkami

 

Historický přehled: 

Robert Hooke 1665 – zavedl termín cellulae = buňka (pomocí vlastnoručně vyrobeného mikroskopu studoval korek a našel v něm malé prázdné dutinky, které pojmenoval cellulae-podle včelích pláství)
Antoni van Leeuwenhoek – pozorování mikroorganismů (popsal a nakreslil i erytrocyty)

Jan Evangelista Purkyně 1825 – 1. popis jádra živočišné buňky

Robert Brown 1831 – popis jádra rostlinné buňky

Muller 1838 – základy klinické cytologie, rozpoznal a popsal nádorové bujení
Matthias Jakob Schleiden 1838 – popsal buňky rostlin (botanik)
Theodore Schwann 1839 – popsal buňky živočichů (zoolog)

Schleiden a Schwann přednesli základní teze buněčné teorie
Virchow 1858 – omnis cellula e cellula (buňky vznikají jen z už existujících buněk)

Do dnešní podoby se buněčná teorie formovala asi 150 let.
Prokaryontní buňky jsou evolučně primární a relativně jednoduché, z nich se teprve vyvinuly buňky eukaryontní, a to asi před 1,7 miliardami let.
Srovnání organizmů nebuněčných, prokaryotických a eukaryotických

Nebuněční (viry)

– jejich „prabuňka“ obsahuje jen stavební bílkovinnou složku a látku s dědičnou informací (DNA nebo RNA uloženou v obalu – kapsidě)

– nerostou, nedělí se, nejsou schopné vyrábět (bez cizí pomoci) energii nebo bílkoviny (nemají proteosyntetický aparát)

-rozmnožování jen v hostitelských buňkách

 

Prokaryota (Bakterie, Archea=Archebakterie, Sinice)

– jednoduché jednobuněčné organismy, jednoduchá stavba

– jednoduchost jim umožňuje rychlé množení (jeden cyklus může trvat jen 20 minut)

– nemají jádro (jaderná hmota-nukleoid uložena volně v cytoplazmě, bez jaderného obalu)

– pouze haploidní (1 pár CH)

– obsahuje plazmidy (do kruhu uzavřené molekuly DNA)

– menší a jednodušší než eukaryota

– patří mezi nejstarší organismy – 3,5-4 mld. let (eukaryota se vyvinula z prokaryot)

– reprodukce je pouze nepohlavní

 

Eukaryota (Plantae-rostliny, Animalia-živočichové, Fungi-houby, Prvoci)

– složité a vysoce organizované systémy (mnohobuněčné organismy)

– složitost zpomaluje jejich reprodukční schopnost (jeden cyklus asi 6 hodin)

– dokonale vyvinutá buňka, má jádro a větší množství organel oddělených do oddílů

– pohlavní i nepohlavní rozmnožování (zvyšuje se schopnost tvorby nových kombinací genů)

obsahují membránové organely jako mitochondrie, Golgiho aparát, endoplazmatické retikulum, vakuoly / lyzosomy (nesprávně lysozomy), plastidy

 

Eukaryotická a prokaryotická buňka se liší mj.:

– uspořádáním (prokaryotická je jednodušší)

– velikostí (prokaryotická je menší)

– strukturou jádra a jaderných chromozomů

– obsahem membránových organel

 

Eukaryota Prokaryota
jádro mají nemají (pouze nukleoid)
chromosomy 1 i více lineárních pouze 1 kruhový
geny obsahují introny a exony bez intronů
počet genů více jak 10 tisíc 6 až 8 tisíc
ploidie diploidní i haploidní haploidní
jadérko mají nemají
nejaderná DNA mtDNA, popřípadě plastidová plazmidy
jaderné proteiny histony nemají
velikost 10-100 µm 1-10 µm
syntéza RNA uvnitř jádra v cytoplazmě
ribozomy 60S + 40S 50S + 30S
organely a membránové struktury strukturalizovány a silně organizovány vnitřními membránami a cytoskeletem velmi málo vnitřních struktur
typ bičíku bičík a řasinky z tubulinu (jsou-li) bičík z flagelinu
mitochondrie mají nemají
chloroplasty u řas a rostlin žádné
buněčné dělení mitóza (někdy pučení) a meióza prosté dělení
buněčná stěna nemá (jen rostlinná buňka)
plazmatická membrána
endoplazmatické retikulum nemá
Golgiho aparát nemá
vakuoly nemá
cytoskelet nemá

 

Ultramikrostruktura eukaryotické buňky

cytoplazmatická membrána

– ohraničuje celý živý obsah buňky (cytoplazmu, buňku)

– zajišťuje interakci buňky s okolím

– izoluje vnitřní prostředí buňky od vnějšího

semipermeabilní (polopropustná), (volně propouští jen některé ionty a molekuly vody)

– složena z dvojvrstvy fosfolipidů (řetězce MK (mastných kyselin) = hydrofobní konce směřují k sobě a fosfátové části = hydrofilní konce od sebe. Do dvojvrstvy fosfolipidů jsou i zčásti nebo úplně zanořené molekuly bílkovin)

– řídí transport látek

 

cytoplazma

– vnitřní prostředí buňky (viskózní, koncentrovaný roztok vyplňující vnitřek buňky)

– skládá se z vody, enzymů, živin, odpadních látek a plynů

– probíhají zde některé metabolické procesy

– často obsahuje buněčné inkluze = kapénky nebo krystalky zásobních nebo odpadních látek

 

jádro (nukleus/karyon)

– většinou největší organela buňky

– odděleno od cytoplazmy dvojitou jadernou membránou – (=karyoplast?, karyotéka?), (mezi jednotlivými membránami je tzv. perinukleární prostor. Není celistvá, ale má jaderné póry, které slouží k transportu velkých bílkovinných molekul a celých ribozomů)

– vnitřek jádra vyplňuje polotekutá hmota – karyoplazma (karyoplazma=cytoplazma + DNA), uvnitř jsou chromozomy (vláknité útvary) obsahující DNA (gen. info v podobě DNA)

– obsahuje 1 i více jadérek (nucleolus) – v nich uloženy geny pro syntézu rRNA-ta se tam syntetizuje, proto jsou významná při rozmnožování jádra; tvořeno RNA a proteiny (bílkoviny)

 

(Velkou část jeho hmoty tvoří chromatin – hmota z nukleozómů (=DNA+histony) (histony=bílkoviny, 5 typů: H1, H2A, H2B, H3, H4). Světlý chromatin – euchromatin – dekondenzovaný= místo aktivní transkripce; tmavý, kondenzovaný chromatin – heterochromatin)

Součástí jadérek jsou i části DNA z chromozomů tzv. organizátory nukleolu, což jsou sekvence bází, které kódují ribozomální RNA. Dozrávající ribozomy v jadérku tvoří malá granula, která označujeme jako pars granulosa – granulózní část)

cytoskelet (cytoskeletární systém)

– vyztužuje buňku (kostra buňky), umožňuje pohyb struktur v buňce

– tvořen soustavou bílkovinné povahy: – mikrofilament = vlákénka

                                                                           mikrotubulů = trubičky

– ty mikrofilamenty a mikrotubuly v buňce tvoří svazky schopné zkracování a natahování se → pohyb cytoplazmy v buňce

– součástí je i dělicí vřeténko (při mitóze), (jaderný mikrotubulární aparát), (podílí se na dělení buňky)

 

Semiautonomní organely (mitochondrie a plastidy) (plastidy jsou u rostlinných buněk)

= buněčné organely s vlastní gen. info ve formě DNA prokaryotního uspořádání (DNA v kruhovém uspořádání a v plazmidech)

= prokaryoty, co ztratily schopnost samostatné existence a staly se součástí eukaryotické buňky

– pouze u eukaryot

 

mitochondrie 

– organela s vlastní DNA a proteosyntetickým aparátem

– tyčinkovité až vláknité útvary, je jich až x set

– vnitřní prostor=matrix

tvoří záhyby=kristy (přímo tam se uskutečňuje buněčné dýchání)

– mají 2 biomembrány

– uskutečňuje se tu buněčné dýchání (na vnitřní membráně), energický metabolismus buňky (energie uvolněná při dýchání zabezpečuje životní děje v buňce)

– původ v bakteriích

 

Ostatní organely

endoplazmatické retikulum

– membránový systém plochých kanálků a váčků obalených membránou

membrány ER přímo navazují na obal jádra (je jeho součástí)

– transport látek, syntéza lipidů, bílkovin, polysacharidů

– drsné ER obsahuje ribozomy, probíhá zde syntéza bílkovin

– hladké ER – bez ribozomů, probíhá zde syntéza glykolipidů (glykogen, lipidy), (cukrů-sacharidů a tuků-lipidů)

– ve svalových buňkách (sarkoplazmatické retikulum) se účastní stahu svalu (uvolněním Ca2+)

– produkty ER jsou v transportních váčcích dopravovány do Golgiho aparátu

 

Golgiho aparát (komplex)

– soustava měchýřků propojených kanálky

– probíhají zde biochemické reakce (enzymaticky) – upravují a dokončují látky vzniklé v ER (posttranslační úprava proteinů)

(produkty ER jsou do GA dopraveny v transportních váčcích, pak zde zahušťovány a odstraňovány metabolity z těla buňky)

– v živočišných buňkách jsou tu upravovány bílkoviny, lipidy a steroidy

– v rostlinných buňkách bílkoviny a složité sacharidy, jako je např. celulóza

– souvislý a nesouvislý (u rostl. b., tvořen z jednotlivých G. tělísek=diktyozomů)

 

ribozomy

– bílkovinná tělíska obsahující rRNA

– účastí se syntézy bílkovin podle gen. info (hlavní fce)

– volné/vázané na ER

– složeny z: – velká ribozomální podjednotka

– malá ribozomální podjednotka

 

Živočišné buňky mají navíc:

lysozomy

– měchýřky tvořené biomembránou

– v ní uzavřeny trávicí enzymy-napomáhají vnitrobuněčnému trávení

– vznikají tak, že váčky s upravenými látkami opouštějí GA

 

Rostlinné buňky mají navíc:

vakuoly (i u hub a některých živočichů)

– měchýřky ohraničené 1 jednoduchou membránou=tonoplast

– uvnitř je buněčná šťáva (roztok obsahující enzymy, odpadní a další látky)

– mladé rostl. b. mají více malých vakuol, starší mají už jen jednu velkou, zatlačující jádro a cytoplazmu ke kraji buňky

 

buněčná stěna

– tuhý obal buňky

– dává buňce pevný tvar

– tvořena hlavně celuózou (buničinou), (houby ji mají z chitinu)

– propustná (permeabilní)

=výsledek metabolické aktivity buňky, zvláště GA

– jsou v ní otvory, kterými prochází z jedné buňky do druhé tenká vlákna protoplazmy = plazmodesmy – umožňují vzájemnou komunikaci buněk

 

Karyoplazma – plazma buněčného jádra

Protoplazma – veškerý obsah buňky (cytoplazma+karyoplazma)

 

plastidy (semiautonomní organely)

– oválné organely umožňující fotosyntézu (chloroplasty), obal ze 2 membrán

– zásobárna živin – zásobní látky (leukoplasty)

– dávají buňce zbarvení (chromoplasty)

– předchůdcem jsou zelené sinice (výjimečně zelené řasy)

 

Typy plastidů:

– Protoplastidy – nezralý plastid, lze ho nalézt v buňkách dělivých pletiv nebo v příliš mladých buňkách. Během diferenciace a zrání buňky se přemění na některý z plastidů

Chloroplasty mají dvojitou biomembránu (stroma, martix=bílkovinná plazma, vnitřní prostor dvojité membrány) uzavírající bílkovinnou plazmu. V ní jsou tylakoidy=síť váčků (uzavřených biomembrán)

Grana jsou tvořena stupňovitě na sebe uloženými tylakoidy a obsahují zelené asimilační barvivo chlorofyl A

 

Rodaplasty – červený plastid obsahující fykoerytrin (červený) a fykokyan (modrý); u ruduch

– Feoplasty – hnědý fotosynteticky aktivní plastid obsahující chlorofyl a fukoxantin; u hnědých řas

Chromoplasty obsahují červená nebo žlutá asimilační barviva (karotenoidy nebo xanthofyly) nerozpustná ve vodě; v buňkách do žluta, červena, oranžova zbarvených plodů, květech, listech

 

Leukoplasty jsou bezbarvé plastidy, v nichž se hromadí zásobní látky, jako jsou např. škrobbílkoviny a lipidy

nejčastěji v neosvětlených částech rostliny (kořeny, oddenky)

 

Srovnání buňky rostlinné, živočišné a houbové

  Plantae Animalia Fungi
povrch buněčná stěna z celuózy apod. plazmatická membrána b.s. z chitinu
plastidy mají nemají nemají
vakuoly mají fci vakuol mají lysozomy mají
zásobní látky škrob glykogen glykogen+olej

 

Rostlinná

– buněčná stěna z celuózy, apod.

– mají vakuoly jako metabolicky aktivní membránovou strukturu

– chloroplasty

– nemají lysozomy

– zásobní látka: škrob

 

Živočišná

– nemají b.s., ale plazmatickou membránu

– nemají metabolicky aktivní vakuoly (jen tukové nebo turgorové ve struně hřbetní)

– diploidní

– zásobní látka: glykogen

– mají lysozomy (probíhá v nich degradace různých látek)

 

Houbová (nově řazena k živočichům)

– buněčná stěna z chitinu

– mají vakuoly

– haploidní (ale i diploidní některé)

– zásobní látka: glykogen+olej(??)






—————————————————————————

 Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

 Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

 Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

—————————————————————————

Další podobné materiály na webu: