Otázka: Buňka
Předmět: Genetika
Přidal(a): vnl.xf
Genetika – Buňka – obsah
- Biologie
- Buňka
- Cytologie
- Eukaryotní typ buněk
- Cytoplazma základní
- Eukaryotní jádro
- Jaderná membrána – karyolema
- Eukaryotní jádro
- Mikroskopická struktura chromozomů v metafázi
- Funkce jádra
- Plazmatická membrána
- Mitochondrie
- Plastidy
- Endoplazmatické retikulum
- Golgiho retikulární aparát
- Centrozóm
- Lysosóm
- Ribozómy
- Buněčná inkluze
- Prokaryotický typ buněk
- Eukaryotický typ buněk
- Nukleové kyseliny ( DNA, RNA )
- Primární struktura RNA
- Primární struktura DNA
- Párování bází
Související téma:
Rozmnožování buněk: https://biologie-chemie.cz/rozmnozovani-bunek-genetika-k-maturite-vnl/
- Amitóza, Mitóza, Cytokineze, Život buňky, Meióza – dělení redukční, zrací
- Studium živých soustav, tj.jedno a mnohobuněčných organismů, virů, virusoidů a viroidů
- Obecná biologie zkoumá obecné zákonitosti živých org. a v nich probíhajících životních procesů
- Obecnými vědami jsou :
- ° obecná botanika ( rostlinná říše )
- ° obecná zoologie ( živočišná říše )
- Dále se dělí na :
- Mikrobiologie – studium org. ( virologie,bakteriologie, mykologie)
- Botanika
- Zoologie
- Antropologie – studium člověka
- Paleontologie – vymřelé organismy
- Obecná charakteristika živých soustav
- Živou soustavu lze definovat jako otevřený systém, jehož hmotným základem je komplex specifických nukleových kyselin a bílkovin ( proteinů ), který podle programu, daného těmito látkami, realizuje ustavičnou přeměnu látek a energií ( jíž zajišťuje svou stabilitu ), a který je podle téhož programu schopen autoreprodukce
- Nejmenší a nejjednodušší soustavou, jevící všechny biochemické, morfologické a funkční znaky života, je obecně buňka.
- ° existují různé kategorie živých soustav
- ° základní kategorie – jedinec, tj.jednotlivé organizmy
- ° jedinci ( org. ) jsou živé soustavy, které vykonávají všechny základní biologické fce. a jsou proto schopny samostatného života
- ° jsou to jednak jednobuněčné organizmy (mikroorg.) a jednak org .mnohobuněčné
- ° vyšší formy živých soustav, než je mnohobuněčný org. –
- individua vyššího řádu – tj.obligatorní společenstva tvořená
- různě diferencovanými jedinci téhož druhu, která mohou žít pouze jako taková
- Všechny živé soustavy lze rozdělit na základě jejich strukturální a organizační složitosti do dvou skupin :
- ° buněčné živé soustavy neboli organizmy (jedno a mnoho b. )
- ° nebuněčné živé soustavy ( viry, viroidy a virusoidy )
- Buněčné živé org jsou org., které se vyznačují všemi základními životními funkcemi a jsou schopny realizace všech toků genetické informace ( replikace, transkripce s translace )
- je nejjednodušší, nejmenší známý útvar schopný všech životních projevů
- Má všechny podstatné složky potřebné k samostatnému životu
- – metabolický aparát, tj.soubor několika set tisíc enzymů
- – od okolí je oddělena plazmatickou membránou
- – podstatná složka je DNA a na ní napojená enzymový aparát
- zajišťující přenos genetické informace pro syntézu proteinů
- Buňky jsou primárně odpovědny za veškerou aktivitu org.
- Většina životních dějů probíhá v buňkách
- Lidský org. obsahuje asi 30 biliónů
- Nauka o buňce
- Zrod cytologie byl podmíněn objevem mikroskopu
- Holanďané J. a Z. Jansenovi (1590 ) vybrousili první čočky a sestrojili mikroskop
- Gallileo Gallilei ( 1564 – 1642 )
- Robert Hook ( 1635 – 1703 ) – poprvé popsal buňku
- J.E.Purkyně ( 1787 – 1868 ) – poprvé poukázal na to, všechny rostlinné i živočišné tkáně se skládají z buněk, poprvé použil mikroton
- Vlastní zrod cytologie spadá do první poloviny 19.stol.
- M.Schleiden a T.Schwann
- Robert Koch ( 1843 – 1910 ) – založil bakteriologii
- Ilja Mečnikov ( 1845 – 1916 ) – začal studovat imunologii
- Paul Ehrlich ( 1845 – 1915 ) – vědecký základ chemoterapie
- Virchow ( 1821 – 1902 ) – Omnis cellula ex cellulae
Buňka
- Podle povahy vnitřní struktury:
- ° Prokaryotický typ buněk – prokaryota
- ° Eukaryotický typ buněk – eukaryota
- Prokaryotní buňky ( PB ) tvoří nejmenší a nejjednodušší rostlinné organizmy : baktérie a sinice
- průměr těchto buněk se pohybuje nejčastěji kolem 1 um
- baktérie jsou vždy jednobuněčné, sinice jednak jednobuněčné, jednak vláknité
- v PB neexistují jiné organely než ribozómy a mezozómy
- fce všech membránových organel přejímá sama plazmatická membrána
- Prokaryotní gonofory
- – nejtypičtějším znakem PB je její chromozóm:
- – tvoří jej jediná molekula dvou-řetězové DNA, prstencovitě uzavřená, mnohonásobně svinutá, převinutá, uzavřená volně
- v základní cytoplazmě
- – má kapacitu pro uložení asi 2300 průměrně rozsáhlých genů
- Kromě ní jsou v cytoplazmě přítomny podobné, avšak menší cirkulární molekuly DNA-tzv.plazmidy-nesou přídatné genetické informace
- Prokaryotní typ buněk
- Prokaryotní ribozómy
- – molekulová hmotnost 2,8×10 na 6 ( eukaryotní 5×10 na 6 )
- – ribozómy v mitochondriích a chloroplastech eukaryotních buněk mají všechny parametry ribozómů prokaryotních
- Prokaryotní buněčná stěna
- – charakteristická a zcela odlišná od eukaryotních buněk
- neobsahuje celulózu ani chitin a její stavba je zpravidla složitá
- – rigiditu zajišťuje mukopeptidová (peptidoglykanová) vrstva, k níž se pevně připojují různě utvářené složky lipoproteinová a lipopolysacharidová
- – proteinové bičíky sloužící k pohybu, vláknité výrůstky plazmatické membrány – pili ( konjugace s jinými bakt. a fimbrie ( přichycení k povrchu buněk eukaryotních )
- – zevně bývá vrstva vazkého hlenu – pouzdro
- – buňky mají dokonalé jádro, obsahují charakteristický počet přesně formovaných vláknitých chromozomů a jadérko
- – jádro je obklopeno jadernou membránou
- – živá hmota mimo jádro se označuje cytoplazma
- základní x cytoplazmatické organely
- Viskózní polykoloidní roztok, bezbarvý, obvyklé průsvitný až průhledný
- Obsahuje stabilní formované ultrastrukturální elementy :
- Mikrofilamenta a mikrotubuly – ty tvoří výztuž a jejich soustava se v buňce nazývá cytoskelet
- Mikrofilamenta – jemná kontraktilní vlákénka, tvořená polymery globulárních bílkovin aktinu ( i u některých bakterií ) a tyčinkovité bílkoviny myosinu
- Mikrotubuly – trubičky o vnějším průměru okolo 23 nm
- – jsou to polymery globulární bílkoviny tubulinu
- – mikrotubuly vytvářejí vlastní pevný skelet buňky
- – mohou se výrazně zkracovat
- Nejcharakterističtější složkou EB je jádro- nucleus (exist. i buňky bezjaderné – erytrocyty – nejsou schopny růstu, vývoje ani dělení a po omezené době zanikají )
- Tvar bývá velmi rozmanitý – kulovitý, oválný, protáhlý, tyčkovitý, rohlíčkovitý, rozvětvený
- Velikost jádra závisí na stáří a fci buňky, staré buňky mají menší jádra než mladé, žlázy mají velká jádra
- Hlavní části jádra :
- 1. Jaderná membrána
- 2. Jaderná šťáva
- 3. Chromatin ( zrnitý a vláknitý )
- 4. Nukleoskelet
- 5. Jadérko (i více ) – samostatná organela
- – je tvořena lipoproteinovými vrstvami
- – je silnější než CM
- – jednotkové membrány jsou 2 a mezi nimi se nachází perinukleární prostor ( 20 – 100 nm )
- – karyolema – selektivně propustná s mechanismem usnadněné difúze a aktivního transportu
- – v membráně se nacházejí otvory ( 20 – 50 nm ), tvořené specifické proteiny – poriny
- – jsou nutné zejména pro průchod makromolekul RNK ( t-,m-,r- )
- – charakteristickou látkou eukaryotního jádra je chromatin, což je DNA v komplexu s určitými bílkovinami, zejména histony a globuliny
- – nukleoproteiny jádra všech EB jsou organizovány ve specifickou ultrastrukturu chromozomů
- – histony – jsou bílkoviny bazického typu, evolučně patří k nejkonzervativnějším bílkovinám, tzn.že se jejich struktura v průběhu revoluce měnila velmi málo
- – hlavní ultra-strukturální složkou chromozómů je nukleozóm, složitě uspořádaný komplex histonů s řetězcem DNA
- – vyšší strukturou v prostorovém uspořádání je kondenzace řetízků nukleosomů do tzv. 30 nm chromatinových vláken
- – ty vytvářejí smyčky o 20 000-80 000 párech bází- typický lidský chromozóm je pak tvořen asi 2600 smyčkami
- – chromozómy se dále zkracují a kondenzují
Mikroskopická struktura chromozomů v metafázi
- – oba dceřiné chr. (dceřiné chromatidy ) jsou spojeny zvláštní strukturou centromerou, která odděluje ramena ch.
- – umístění centromery není vždy stejné:
- telocentrický
- akrocentrický
- submetacentrické
- metacentrické
- – genetická-(replikace DNA ) – uchování gen. informace v DNK
- – při dělení buňky dojde k rozdvojení DNK a její resystetizaci ve fázi klidové ( aktivace některých úseků DNK – biochem. procesy )
- – metabolická – řídí některé metabolické procesy buňky (syntéza RNK, glycidů, ATP, enzymů )
- – buňky s vysokou úrovní metabolismu mají špatně barvitelná světlá jádra
- – tvoří povrch cytoplazmy ve všech buňkách
- – vnitřní povrch-vázána řada bílkovinných makromolekul, zejména enzymů
- permeáz – aktivní transport látek do buněk
- oxidoreduktáz – dýchací enzymy
- polymaráz ( monomery v makromolekuly )
- Funkce plazmatické membrány:
- – reguluje průchod látek do buňky a z ní
- – je přitom osmotickou bariérou buňky ( je semipermeabilní)
- – významné centrum enzymatických reakcí
- – organely velmi variabilního tvaru – ve všech EB
- – průměrná velikost je 0,5um x 5um
- – počet v jedné buňce je cca 10 – 10
- Jejich ultrastrukturu tvoří vždy dvě biomembrány :
- – vnější tvoří koru mitochondrie a vnitřní vyhýbá dovnitř ve velmi četné záhyby, přepažující vnitřní prostor mitochondrie tzv. cristae, event. tubuli mitochondriae
- cristy zvětšují povrch mitochondrie
- – jsou na ně vázány veškeré enzymové systémy pro aerobní a anaerobní uvolňování energie
- – enzymy : oxido-redukční, enzymy anaerobní glykolýzy, enzymy Krebsova cyklu
- Funkce mitochondrií
- Dána obsahem enzymů:
- – uvolňování energie oxidativním i anaerobním štěpením organických látek
- – uvolněná energie je makroenergetické vazby kyseliny adenosintrifosforečné ( ATP ) – jež se v mitichondriích syntetizují z ADP, resp.AMP a anorganického fosfátu
- – syntéza řadu buněčných sloučenin
- – mitochondrie jsou klíčovým metabolickým uzlem buňky
- – pouze v buňkách zelených rostlin
- – nejdůležitější jsou chloroplasty se zeleným chromoproteinem chlorofylem
- – jsou velmi rozmanitého tvaru
- – chlorofyl je katalyzátorem fotosyntézy
- – submikroskopická soustava oploštělých velmi protáhlých měchýřků nebo větších cisteren, které tvoří jediná, komplikovaně zprohýbaná biomembrána
- – kontinuita ER s plazmatickou membránou na jedné straně a s Golgiho komplexem a jadernou membránou na straně druhé
- – hladké ER ( agranulární ER ) nebo pokryté ribozomy ( granul.)
- – funkcí je usnadnění transportu látek uvnitř buňky
- – stavebně velmi podobné endoplazmatickému ret., ale menší, jeho lamely nejsou protáhlé a je lokalizován poblíž jádra
- – pouze v buňkách živočišných
- – tvoří jej jedna biomembrána
- – dobře vyvinutý v buňkách ekkrinních – je sekreční organelou
- – drobné, protáhlé tělísko ve všech živočišných buňkách
- – leží v bezprostřední blízkosti jádra
- – vlastní tělísko centrozómu je centriol – krátký váleček, jehož plášť tvoří 9 mikrotubulů paralelních s osou
- – kolem centriolu je úzká sféra krátkých, radiálně uspořádaných mikrofilament – astrosféra
- – astrosféra je základem pro vznik achromatického dělícího vřeténka v profázi mitózy
- – prokázány ve většině buněk, hojné např. v bílých krvinkách
- – tvar kulovité částečky
- – povrch kryt lipoproteinovou membránou, uvnitř zrnitá nebo kompaktní hmota- hydrolytické enzymy ( nukleázy, amylázy a proteázy ve formě proenzymů), které hydrolyzují ( rozkládají ) látky přicházející do buněk pinocytózou nebo fagocytózou
- – tráví vše kromě tuků
- – nové lysosómy se tvoří v Golgiho komplexu ( a ER, jestliže Golgiho komplex není )
- – umírání buňky – vylijí se všechny lysosómy, zkapalnění obsahu – infarkt myokardu – vylití lysosómů v důsledku ischemie
- – EB velikost 15 – 20 nmv
- – tvořené především RNA a proteiny
- – nacházejí se na povrchu ER jednotlivě nebo v cytoplazmě v tzv polyzómech
- – složení : 2 různě velké podjednotky oddělené rýhou a poutané atomy Mg
- – tělíska nebo kapénky rezervních nebo odpadních látek
- – samy o sobě se nemohou podílet na životních pochodech, neboť jsou chemicky inaktivní
- – struktura je rozlišena na prokaryotické jádro, cytoplazmu a plazmatickou membránu
- – jádro
- ° není ohraničeno membránou
- ° nedělí se mitoticky
- ° označuje se jako nukleotid
- ° sestává se z jedné molekuly dvouřetězové DNA – chromozom prokaryotické buňky – kružnicová
- – buněčná stěna – peptidoglykan nebo pseudopeptidoglykan
- – vnitřek buňky není rozdělen na prostorově vymezená odd. neboli kompartmenty
- – neobsahují mitochondrie ani plastidy
- – ribozómy jen v cytoplazmě
- – struktura je rozlišena na prokaryotické jádro, cytoplazmu a plazmartickou membránu
- – jádro-tvořeno chromatinem, což je komplex dsDNA, histonů a proteinů nehistonové povahy
- – jádro je ohraničeno membránou ( jaderná membrána )
- – dělení jádra je mitotické¨
- – vnitřek eukaryotických buněk je rozdělen na kompartmenty –
- – lyzozomy, Golgiho komplex, endoplazmaické retikulum,…
- – obsahují mitochondrie
| Charakteristika | Prokaryota | Eukaryota |
| Organela | nepřítomny | přítomny |
| Jádro | ne | ano |
| Jadérko | ne | ano |
| Genetická informace | jediný ch. | mnohočetné ch. |
| DNA | obnažená | spojená s proteiny |
| Množení buněk | dělení | mitóza a meióza |
| Energet. metab. | anaerobní a aerobní | aerobní |
| Resp. enzymy | v plazmatické membráně | v mitochondriích |
| Buněčná stěna | přítomna | chybí |
| Cytoskelet | ne | ano |
| Endocytóza a exocytóza | ne | ano |
Nukleové kyseliny ( DNA, RNA )
- Tvoří malé procento hmotnosti buňky, avšak svým významem v kódování genetické informace a v její expresi představují zcela nezbytný typ biopolymeru všech živých soustav
- Monomerem nukleových kyselin jsou nukleotidy – ty se kovalentně spojují v polynukleotidový řetězec
- Nukleotidy jsou tvořeny:
- ° dusíkatá zásada ( báze )
- ° pentóza
- ° kys. fosforečná
- Pentózy ( cukr o 5 atomech uhlíku ) nukleotidů jsou dvě :
- D – ribóza – v ribonukleotidech ( kys.ribonukleová – RNA )
- D – deoxyribóza – v deoxyribonukleotidech ( kys.deoxyribonukleová – DNA )
- Dusíkaté báze jsou buď :
- puriny – adenin ( A ) a guanin ( G )
- pyramidiny – cytozin ( C ) thymin ( T ) a uracil ( U ) – RNA
- Kyselina fosforečná – H3PO4
- Struktura polynukleotidového řetězce
- – jednotlivé nukleotidy jsou v polynukleotidovém řetězci vázány esterickou vazbou mezi fosfátovou skupinou jednoho nukleotidu a pátým uhlíkem pentózy druhého nukleotidu
- – v ose polynukleotidového řetězce se tedy střídá kyselina fosforečná a pentóza, báze od této osy ustupují
- – 5 konec a 3 konec
- – molekuly RNA jsou tvořeny jedním polyneukleotidovým řetězcem ribonukleotidů s bázemi C, G, A, U – jednovláknová molekula
- – velikost od 10 000 do 100 000
- – podle funkce v buňce :
- tRNA ( transférová )
- rRNA ( ribozomální RNA )
- mRNA ( mediátorová RNA )
- – molekuly DNA jsou tvořeny dvěma polyneukleotidovými řetězci, navzájem komplementárními – dvouvláknová či dvouřetězová či dvoupentlicová molekula
- – jsou navzájem spojeny vodíkovými můstky
- – sekvence nukleotidů v obou řetězcích je na sobě závislá
- ° je-li v jednom řetězci cytozin (C), pak ve druhém leží naproti němu vždy guanin (G) – pár C – G
- ° je-li v jednom řetězci adenin (A), pak ve druhém leží naproti němu vždy thymin (T) – pár A – T
- Zastoupení adeninu a thyminu v molekule DNA musí být stejná ( A =T ) a stejně tak zastoupení cytozinu a guaninu ( C = G )
- Různě se střídají čtyři dvojice ( páry ) bází :
- – A – T
- – T – A
- – G – C
- – C – G
- Teoretický počet různých sekvencí je tedy 4 na N
- DNA obsahují řadově tisíce až statisíce nukleotidů, je absolutní počet různých sekvencí obrovský – DNA o molekulové hm. 600 000, tj. asi o 2000 nukleotidech je počet možných kombinací 4 na 1000, což je více, než počet atomů celé sluneční soustavy
- Oba řetězce molekuly jsou kolem sebe ovinuty v pravotočivých spirálách šroubovice, vytvářejí alfa-helix
- Množství DNA v buňce je během celého jejího života stálé ( zdvojuje se jen S-fázi interkineze každého buněčného cyklu ) a druhově specifické
Související literatura:
- Šmarda Jan : Základy biologie a anatomie pro studující psychologii, Masarykova univerzita, Brno
- Rozsypal Stanislav : Nový přehled biologie, Scintia
- Biologie pro gymnázia – nové vydání
- http://www.sci.muni.cz/ptacek/CYTOLOGIE6.htm
- Informace poskytla Magda K.
Zdroje najdete uvedeny zde:
