Buňka a všechno kolem ní - maturitní otázka z biologie

Otázka: Buňka a všechno kolem ní

Předmět: Biologie

Přidal(a): Kristýna

Buňka

základní stavební a funkční jednotka živých organismů
nejmenší útvar schopný existence a rozmnožování
vlastní genetický, proteosyntetický aparát, metabolický systém (vytváří a využívá energii)
ohraničena membránou (reguluje příjem látek)
buněčná teorie (všechny organismy z buněk, buňka elementární živou soustavou, vznikají již z existujících buněk – dělením), Schleiden a Schwann (práce je zakládána i na práci Purkyněho)
2 typy:
- prokaryotická (bakterie, sinice)
- eukaryotická (rostliny, houby, živočichové)

Prokaryotická buňka

starší, jednodušší, 10x menší (1–10 µm)
stavba
- buněčná stěna
  - tuhý obal, uděluje buňce tvar
  - mechanická ochrana
  - u bakterií tvořena především vrstvou peptidoglykanů
- cytoplazmatická membrána
  - izoluje vnitřní prostředí od vnějšího
  - selektivně propustná (semipermeabilní)
  - fosfolipidová dvojvrstva (fosfátová hlava, řetězce VMK)
- cytoplazma
  - viskózní koncentrovaný roztok (obsahuje org. i anorg. látky)
  - vyplňuje celý obsah buňky
  - často obsahuje kapénky (krystalky) odpadních nebo zásobních látek (buněčná inkluze)
- jaderná hmota
  - jaderná hmota volně v cytoplazmě
  - není ohraničena membránou
  - sinice – nukleoplazma (více DNA)
  - bakterie – nukleoid (do kruhu stočená 1 dvoušroubovice DNA)
- plazmid
  - malá stočená molekula DNA, může se rozdvojit, předat ho jiné bakterii
  - zapsány některé informace (např. rezistentnost na antibiotika, tvorba toxinů)
- ribozomy
  - probíhá tvorba bílkovin
  - menší než u eukaryot
  - volná nebo přisedlá k membráně
- kapsuly – slizová pouzdra (sinice)
- fimbrie – nepohyblivá vlákna na povrchu bakterie
- bičíky – odlišná stavba než u eukaryot

Eukaryotní buňka

větší (10-100µm)
jádro oddělené jadernou membránou
cytoskelet
stavba
- povrchy
  - buněčná stěna (u rostlin)
    - pevná, plně propustná (pórovitá)
    - tvrdá síť, lešení (dlouhá vlána celulózy)
    - celulóza, chitin + hemicelulózy (kratší řetězce), pektiny (vážou škodliviny)
    - 3 vrstvy (střední lamela, primární a sekundární stěna)
    - může být impregnována (org. látky suberin – hydrofobní látka příbuzná vosku, brání průniku H2O do pletiv, lignin – zabezpečuje dřevnatění buněčných stěn), inkrustována (anorg. látky – SiO2 přesliček)
    - plazmodesmy – kanál na buněčné úrovni = komunikace s okolními buňkami
  - cytoplazmatická membrána (plazmalema)
    - mechanická, chemická ochrana, pružná
    - částice bez náboje (H2O, CO2, O2) propustí
  - slizové obaly
- jádro (nucleus, karyon)
  - ohraničeno dvojitou jadernou membránou s póry (vnitřní a vnější karyotéka), nasedají ribozomy
  - vnitřek vyplněn polotekutou karyoplazmou (chromatin, při dělení se spiralizuje, nukleohistonové vlákno, tvořeno nukleozomy – takto určeno až v roce 1997)
  - jadérko (při dělení se rozpouští) – syntéza rRNA – může jich být v buňce víc
- cytoplazma
  - cytosol (H2O + v ní rozpuštěné látky – cukry, kapky tuku, ionty, bílkoviny)
  - většinou bezbarvá
  - zachovává homeostázu
  - místo chem. reakcí (glykolýza)
  - cytoskelet (mikrotubuly, mikrofilamenta)
    - bílkovinné povahy
    - při dělelní buňky tahají chromozomy
    - opěra buňky
  - membránové organely
    - semiautonomní – vlastní DNA, vznik endosymbiózou, vznik dělením
    - mitochondrie
      - tyčinkovité, oválné váčky s vlastní DNA a proteosyntetickým aparátem
      - 2 biomembrány
      - kristy – záhyby (probíhá buněčné dýchání), matrix
      - uvolňuje energii buňce
      - až několik set
    - plastidy
      - pouze u rostlin
      - oválné váčky se 2 membránami s DNA, proteosyntetickým aparátem
      - vznik dělením (nedozrálé plastidy se mohou přetvořit)
      - chloroplasty (s chlorofylem a, b, c, fotosyntetizují, zelené)
        
        bílkovinná plazma (stroma), tylakoidy (membránové vchlípeniny), tvoří grana (zde chlorofyl – fotosyntéza)
      - chromoplasty (karotenoidy – xantofyly, karoteny – červená a žlutá barviva rozpustná v tucích – lipochromy)
      - leukoplasty (bezbarvé, zásobní plastidy – amyloplasty (škrobová zrna))
    - endoplazmatické retikulum
      - systém plochých váčků (cisterny) a kanálků
      - drsné – s ribozomy (proteosyntéza)
      - hladké – tvorba lipidů (eventuelně sacharidů)
      - transport látek – odštěpují se malé váčky se syntetizovanou látkou
    - Golgiho aparát
      - soustava měchýřků propojená kanálky
      - přijímá, třídí a upravuje látky z ER (probíhají biochemické děje)
      - místo syntézy komponentů buněčné stěny
      - odškrcuje vakuoly, lyzozomy, vezikuly
    - Lyzozomy
      - měchýřky tvořené biomembránou z GA
      - obsahují trávicí enzymy
      - u živočišné buňky
    - Vakuola
      - prvoci, rostlinné buňky
      - měchýřky obalené membránou (tonoplast), vyplňuje buněčná šťáva (roztok odpadních látek, enzymů)
      - hospodaří s H2O v rostlině, může zneškodnit i jedovaté látky (šťavelany)
      - obsahuje barviva rozpustná v H2O (např. antokyaniny – medré, fialové)

Srovnání eukaryotických buněk:

hub
- na výjimky neobsahují plastidy
- buněčná stěna (hl. složkou chitin), vakuoly
rostlin
- plastidy, vakuoly, buněčná stěna (celulóza)
živočichů
- centriola, lyzozomy

Chemické složení buňky

makrobiogenní prvky (hodně) → vodík, kyslík, uhlík, dusík, fosfor, síra, draslík, sodík, chlor, hořčík,..
mikrobiogenní prvky (málo) → zinek, mangan, kobalt, med, molybden, selen, bor
voda tvoří většinu hmoty buňky, zde probíhá mnoho reakcí, transport, rozpouštědlo, místo mnoha chemických reakcí.
nízkomolekulární organické látky – do Mr 1000, jednoduché cukry, glykosidy, organické kyseliny, aminokyseliny a jejich deriváty, peptidy, alkaloidy, nukleotidy, uhlovodíky, tuky, membránové lipidy)
vysokomolekulární organické látky – škrob, glykogen, celuloza, proteiny
DNA a RNA
- nukleotid – báze + fosfát + pentoza (cukr)

Životní funkce na úrovni buňky

dýchání – mitochondrie
trávení – lyzozomy, vakuoly
pohyb – bičíky, přelévání
řízení – jádro
vylučování exocytózou, přes membránu
rozmnožování

Význam vody v buňce

rosouštědlo, termoregulace, fotosyntéza, rozvod živin
isotonické prostředí – rovnováha vně i uvnitř, turgor = napětí vakuoly, udržuje membránu
hypertonické prostředí – venku větší koncentrace látek, vylučuje vodu = plazmolíza
hypotonické prostředí – v bunce větší koncentrace, vodu přijímá, zvětšuje se turgor, plazmoptýza – bunka muže až prasknout, smrt, při napumpování destilované vody do těla

Příjem a výdej látek

proti koncentračnímu gradientu – energeticky náročnější, aktivní děje
volná prostá difuze – málo nabité, kyslík, osmoza, malé molekuly, pasivní děj
endocytoza – pohlcení bakterie – fagocytoza, kapičky a plyny – pinocytoza

Metabolismus buněk

látková přeměna, přeměna energie
autotrofní – umí fotosyntezu, přijímá CO2, řetězí ho do glukozy, producenti
heterotrofní – neumí řetězit uhlík, přijímá hotové organické látky, houba, živočich, zbytek provoků, bakterie, konzumenti, reducenti, parazité
podle zdroje energie
- světlo – fototrofní – autotrofní
- z chemických látek – oxidací organických látek = chemoorganotrofní (houby, naše bunky), oxidací anorganických látek = chemolitotrofní (sirné bakterie)
anabolický děj – spotřebovávají energii, fotosyntéza
katabolické – uvolnují energii, buněčné dýchání
amfibolické – spojení obou předchozích

Množení buněk

prokaryota
- přímé dělení, replikuje se nukleotid, rovnoměrně rozdělí, mambrána se zaškrtí – cytokeneze (rozdělení bunky)
eukaryota
- tělní(somatické) – 2n diploidní – 46 chromozomů – mitoza
- pohlavní (gamety) – 1n haploidní – 23 – meioza (redukční dělení)

– Mitóza

4 fáze

profáze

rozpouští se) jaderná membrána, spiralizace chromozomů (barvitelné), rozpad jadérka, rozdělení centrozomu, centrioly se stahují k opačným pólům, tvoří se mikrotubuly dělícího vřeténka

metafáze

mikrotubuly dělícího vřeténka se napojí na centromery, druhým koncem na centrioly, řazení chromozomů ve středu buňky do ekvatoriální roviny (kolmé na osu centriol)

anafáze

zkracování mikrotubul, rozdělení centromery, pohyb podélně rozdělených chromozomů k opačným pólům buňky

telofáze

mizí vřeténko, despiralizace chromozomů, kolem nově vzniklých dceřinných jader vzniká jaderný obal, jadérko, zahájení cytokineze

– Meióza

redukční dělení (vznik 4 haploidních buněk) → pohlavní buňky
2 dělení (heterotypické, homeotypické)

heterotypické

redukční
výsledkem 2 dceřinná haploidní jádra (chromozomy ze 2 chromatid)
může dojít k překřížení (crossing overu → nové kombinace genů)

homeotypické

redukční
podobné mitóze, pouze se účastní 1n jádra
4 haploidní dceřinné buňky

Buněčný cyklus

sled dějů od vzniku po zánik buňky
trvání cyklu – generační doba (dlouhá – nervové, krátká – dělící se buňky zárodku)
interfáze – G1, G2 a S fáze (přípravná fáze, začíná vznikem nové buňky)
G1 (presyntetická) – syntéza RNA, proteinů, dotváření organel
S (syntetická) – replikace DNA (na dvojnásobné množství)
G2 fáze (postsyntetická) – příprava buňky na mitózu
M fáze – mitóza
G0 fáze – klidová, vsunuta mezi G1, G2

Mikroskop

optické části:
objektiv (5,10,20x), okulár (10x)
zdrojem světla žárovka, zrcátko
mechanické:
stojan, tubus, stolek se svorkami a otvorem, zaostřovací šroub
pomůcky:
filtrační papír, hadřík na leštění, podložní a krycí skla, kádinka, kapátko, pinzeta, žiletka, špendlík, materiál pro mikroskopování