Otázka: Buňka význam a stavba
Předmět: Biologie
Přidal(a): Janča
1) Buňka (=cellula) – význam a stavba
– základní stavební i funkční jednotka všech živých organizmů („jednotka života“)
– organizační základ – je schopna samostatné existence a výkonu všech základních životních funkcí
– otevřený systém – udržuje obousměrný tok látek, energie a informace, relativně autonomní a schopný autoreprodukce
- velikost a tvar
a) velikost
– eukaryotické buňky – 0,01 – 0,1 mm
– prokaryotické buňky – nejmenší a nejjednodušší (mykoplazmata jen 0,5 – 1 μm)
– největší – některé b. rostlin a živočichů (vajíčka: u člověka 0,2 mm, u pštrosa 75 mm, buňky vláknitých řas až 5 cm, chlupy
bavlníku až 5 cm, nervová buňka s výběžky až přes l m)
b) tvar
– tvar buněk bakterií a rostlin většinou stálý – pevná buněčná stěna (kulovitý, vláknitý, mnohostěny…)
– živočišné buňky – tvar stálý (jsou-li součástí tkání, a nebo tvar „drží“ cytoskelet) i proměnlivý (měňavkovité buňky)
- chemické složení
a) prvkové složení
– makrobiogenní prvky (C, O, H, N, S, P, Ca, Fe, Na, K, Mg, Cl)
– mikrobiogenní (stopové) prvky (Cu, B, Co, Zn, I, Mn…)
b) sloučeniny
– voda (60 – 90 %), anorganické látky (0,5 – 3 %)
– organické látky (10 – 40 %): bílkoviny, nukleové kyseliny, sacharidy, lipidy…
- prokaryotická buňka
– obsahuje protoplazmu (živý obsah buňky), jaderný aparát a buněčné povrchy
– bakterie, sinice, prochlorofyta
– kosmopolitní (horké prameny až ledové plochy), vždy jednobuněčné, monoploidní (1 molekula DNA)
– chybí membránové struktury, krátký životní cyklus
a) protoplazma
- cytoplazma
– vyplňuje prostor buňky, probíhá zde metabolizmus
- ribozómy
– až 30 000, jednodušší a menší než u eukaryotních, syntéza bílkovin
- granula
– zrna nebo kapky zásobních látek (glykogen, volutin aj.)
b) jaderný aparát
- jednoduchý chromozóm
– kruhová molekula DNA neoddělená membránou („bakteriální chromozóm“), zdroj základní dědičné informace
– neprobíhá mitóza, ale replikace (zdvojení)
- plazmidy
– přídatné DNA (též kruhové) v cytoplazmě, zdroj doplňkové dědičné informace (asi 1/1000), mohou pronikat do jiných buněk
c) buněčné povrchy
- plazmatická (cytoplazmatická) membrána
– lipidy (dvojvrstvička fosfolipidů) + bílkoviny (bílkovinné přenašeče)
– odděluje vnitřní prostředí od vnějšího, polopropustná (semipermeabilní), má vchlípeniny → větší povrch
- buněčná stěna
– murein (látka bílkovinné a sacharidové povahy charakteristická pro Prokaryota)
– jediný pevný útvar buňky (mechanická ochrana a kompenzace vnitřního přetlaku), udává tvar
- další obaly
– pouzdro (bílkovina + polysacharid) – zvyšuje odolnost, glykokalyx (polysacharidy) – umožňuje přichycení na různé povrchy
- pohybové orgány
– bičík – vyvinut někdy (1 i více), fimbrie – krátká, křehká vlákna, i tzv. sex-fimbrie – přenos genet. materiálu mezi buňkami
- eukaryotická buňka
– živočichové, rostliny, houby
– povrchové struktury (cytoplazmatická membrána, buněčná stěna, případně i jiné obaly)
– cytoskelet, cytoplazma a organely (mitochondrie, plastidy, vakuoly, endoplazma. retikulum, Golgiho komplex, lysozómy…)
– jádro – uvnitř 1 nebo více jadérek
a) povrchové struktury
- buněčná stěna (v rostlinné buňce)
– vnější obal buňky (pevný tvar), jen u rostlin a hub (a Prokaryot)
– spojena i s membránovým skeletem
– základ stěny tvoří polysacharidová vlákna (celulóza u rostlin, chitin u hub…), doplněná molekulami bílkovin, dalších
polysacharidů a jiných látek
– permeabilní (propustná) pro vodné roztoky
- biomembrána
– polopropustná (semipermeabilní), na povrchu buňky (cytoplazmatická membrána), jádra (jaderná membrána) a organel
– základem jsou molekuly fosfolipidů (např. lecitin) a bílkovin (mohou být doplněny jinými l. (např. cholesterol, glykolipidy))
– fosfolipidy tvoří dvojvrstvu opačně orientovaných molekul
– molekuly bílkovin jsou nepravidelně rozmístěny v membráně a plní zde funkci transportní, enzymovou, receptorovou aj.
– tato struktura je přitom dynamická, molekuly jsou pohyblivé v ploše membrány
b) cytoplazma
– koloidní roztok, vyplňuje obsah buňky
c) organely
– specializují se v rámci buňky na určité funkce
– jejich membrány umožňuji prostorové oddělení různých, současně probíhajících reakcí
- endoplazmatické retikulum (ER)
– soustava navzájem propojených cisteren a trubiček, které jsou ohraničené jedinou membránou
– spojeno i s cytoplazmatickou a jadernou membránou, je u všech eukaryotických buněk
– funkce:
syntéza lipidů, bílkovin a polysacharidů
doprava látek do jiných míst buňky
– drsné ER:
ploché cisterny s ribozómy na povrchu, na těchto ribozómech probíhá syntéza bílkovin
ribozómy:
drobné útvary přítomné ve všech buňkách (i Prokaryot), v jedné buňce až 100 000
jsou zčásti v cytoplazmě, zčásti ukotvené na membráně ER, ale i v mitochondriích a plastidech
skládají se ze dvou podjednotek
tvořeny rRNA a bílkovinami, na povrchu není biomembrána
ribozómy Prokaryot, mitochondrií a plastidů jsou menší
jejich základní funkcí je syntéza bílkovin podle genetické informace
– hladké ER:
trubičky bez ribozómů na povrchu
probíhá zde syntéza lipidů a glykogenu
ve svalových buňkách (sarkoplazmatické retikulum) se účastní (uvolněním Ca2+) stahu svalu
- Golgiho komplex (aparát)
– soustava navzájem propojených cisteren, z nichž se odštěpují měchýřky
– je ve všech buňkách (obvykle několik desítek, ve žlázových buňkách až stovky)
– funkce: úprava a dokončení látek vzniklých v ER (polysacharidy BS, enzymy a jiné sekrety tvořené buňkami)
rozvod látek pomocí odštěpovaných měchýřků po buňce i jejich vylučování ven
- lysozóm (v živočišné buňce)
– drobné měchýřky obalené jednoduchou membránou, odštěpované z Golgiho komplexu
– jsou převážně v živočišných buňkách
– obsahují různé hydrolytické (trávicí) enzymy, jimiž rozkládají různé látky (z vnějšího prostředí i vlastní struktury)
- vakuola (hlavně v rostlinné buňce)
– podobné měchýřky s jednoduchou membránou (tonoplast) vzniklé z Golgiho komplexu nebo ER
– u rostlin vždy, u živočichů jen jednobuněční (pulzující vakuola, potravní vakuola…)
– shromažďují se zde odpadní produkty, které rostlina nemůže vylučovat ven (alkaloidy…)
– řada látek odtud může být ale dále využívána – mají proto i funkci zásobní; reguluje vnitřní napětí buňky (turgor)
- mitochondrie
– u všech eukaryotických buněk (obvykle desítky až stovky)
– oválné útvary se dvěma membránami, z nichž vnitřní vytváří četné záhyby (kristy) a rozčleňuje tak prostor mitochondrie
na mezimembránový prostor a matrix
– mají vlastní, kruhovou DNA a ribozómy (jako bakterie); to jim umožňuje částečnou samostatnost (semiautonomní organely)
– např. se i nezávisle na jádře dělí
– funkce:
do matrix meziprodukty štěpení živin, zde dále štěpeny (Krebsův cyklus, (β-oxidace mastných kyselin)
na vnitř. membráně vlivem ukotvených enzymů procesy štěpení pokračují (dých. řetězec) a uvolňuje se ATP
- plastidy (v rostlinné buňce)
– jen u rostlinných buněk, podle obsahu barviv se dělí na: chloroplasty – s převládajícími chlorofyly
chromoplasty – převažují karoteny a xantofyly (rozp.v tucích)
leukoplasty – bezbarvé (obsahují často škrob: amyloplasty)
– opět oválné útvary se dvěma membránami
– od vnitřní membrány se u chloroplastů vchlipují a oddělují podlouhlé váčky – tylakoidy, které se vrství v grana
– i plastidy mají vlastní DNA a ribozómy (semiautonomní organely)
– funkce:
v matrix (stromatu) chloroplastů probíhá temnostní fáze fotosyntézy
chlorofyl a komplexy enzymů v tylakoidech umožňují průběh reakcí světelné fáze fotosyntézy
d) cytoskelet
– kostra buňky
– vláknité struktury v cytoplazmě tvořené bílkovinami
– patří sem mikrotubuly, mikrofilamenta, intermediární filamenta a snad i mikrotrabekuly
– na tyto struktury se připojují speciální bílkoviny zajišťující různé funkce
– má funkce: strukturní (tvar buněk, rozložení organel…), pohybovou, paměťovou (?)
– řada chorob (nervových, svalových, nádorových aj.) je způsobena poruchou funkce cytoskeletu
- mikrotubuly
– trubičky tvořené bílkovinou tubulinem
– funkce:
mechanická kostra buňky
pohybové funkce:
bičíky, řasinky: vzájemný posun mikrotubulů po obvodu bičíku působením
připojených bílkovin (které též katalyzují štěpení ATP) vede
ke šroubovitému pohybu
výběžky (niťovité panožky):
využívají druhé možnosti vzniku pohybové
funkce – přirůstání mikrotubulů napojováním
volných molekul tubulinu, příp. zkracováním
délky mikrotubulů rychlým rozpouštěním
posun organel v buňce: využívá buď uvedeného principu přirůstání, nebo
zkracování napojených mikrotubulů, anebo mikrotubuly vytvářejí v buňce „kolejnice“, po nichž se pohybuje zvláštní bílkovina s připojenou organelou
– centriola:
malé tělísko složené z devíti trojic kruhovitě uspořádaných mikrotubulů
je na jádře nezávislým informačním centrem, samostatně se reprodukuje
je organizačním centrem pro tvorbu mikrotubulárních struktur cytoskeletu, bičíků a řasinek
centrozóm:
uprostřed buňky, obsahuje 2 centrioly obalené rosolovitou centrosférou, z níž při dělení
jádra hvězdicovitě vybíhají mikrotubuly (astrosféra)
v buňce vytrvává, před dělením jádra se sám dělí a stává se základem dělícího vřeténka
při oplození se ve vzniklé zygotě uplatňuje pouze centrozóm spermie
- mikrofilamenta
– vytvářejí souvislou síť v buňce
– složena z bílkoviny aktinu – nejčastější bílkoviny uvnitř buňky
– funkce: strukturní: svazky mikrofilament vyztužují mikroklky buněk střevní sliznice a výběžky tyčinek sítnice
- smyslových buněk
pohybová: mikrofilamenta jsou základem stažitelných vlákenek v cytoplazmě (plazivý pohyb buněk,
zaškrcování buněk při dělení…)
mikrofilamenta se u specializovaných svalových buněk stala základem svalového pohybu
(spolu s myosinem vytvářejí sarkomery, myofibrily…)
- intermediární filamenta
– vlákna tvořená různými bílkovinami
– funkce: strukturní: zákl. zpevňovací síť (hl. v místech mechanického namáhání), organizační základ celého cytoskeletu
podílí se na udržení tvaru buněk, rozmístění některých organel a na propojení buněk ve tkáních
- mikrotrabekuly
– síť bílkovinných vláken, tvořících kostru „základní cytoplazmy“
– jsou napojeny na membránové i cytoskeletární struktury
– na ně jsou ukotveny některé enzymy…
– některé nálezy ukazují i na možné funkce pohybové a paměťové
- další skeletární útvary v buňce
jaderný skelet:
– obdoba buněčného cytoskeletu tvořená zejména intermediárními filamenty (udržuje tvar jádra, rozpad a vznik jaderné
membrány při dělení jádra, splétání DNA v chromozómech)
membránový skelet:
– bílkoviny napojené na membrány (cytoplazmatickou, jadernou, možná i na membrány organel) z vnější i vnitřní strany
– navazuje na cytoskelet (mikrofilamenta), vymezuje pohyb vlastních membránových bílkovin
– pokračuje i do mezibuněčných prostor – vlákna bílkoviny kolagenu (nejčastější mimobuněčná bílkovina živočišných tkání)
aj., vyváří kostru mezibuněčné hmoty (zejména u pojivových tkání)
e) paměťové struktury
- jádro (nucleus, karyon)
– kulovitý útvar, ústřední organela buňky (1 i více)
– u Eukaryot obalena dvojitou jadernou membránou s póry (karyothéka)
– vnitřní hmota (dříve karyoplazma) má cytoskeletární strukturu – jaderný skelet
– základní funkční součástí jádra je DNA, která spolu s bílkovinami (hlavně histony) se nachází ve dvojí podobě:
– zkrácené, tvarově i počtem charakteristické útvary (spiralizované chromozómy) v průběhu mitózy
– jemně nebo hrubě zrnitá hmota (rozpletené chromozómy, chromatin) v době mezi mitózami
– jádro obsahuje jedno i více jadérek (nucleolus) tvořených r-RNA (zde se i tvoří) a bílkovinami
Chromozóm:
– části chromozómu:
chromatidy – 2 podélné, shodné poloviny
centroméra oddělující 2 nestejně dlouhá ramena a spojující obě chromatidy
– struktura chromozómu: velmi dlouhá makromolekula DNA (dvojšroubovice) je za pomoci bílkovin histonů dále stáčena
do ještě složitější šroubovice, která vytváří smyčky
– počty chromozómů: pro každý druh je typický určitý počet a tvar chromozómů – chromozómová sada
– haploidní b.: obsahují jednu chromozómovou sadu (pohlavní b., ale i většina výtrusů rostlin aj.)
– diploidní buňky: obsahují dvě stejné sady chromozómů (tělové buňky = somatické)
př.: škrkavka 2, hrách 14, člověk 46, lípa 82, kapr 104, žábronožka 168
- jiné paměťové struktury
– kromě základní dědičné informace v DNA jádra (genom) obsahuje buňka i další přídatné kruhové molekuly DNA (plazmon):
– v semiautonomních organelách (mitochondrie, plastidy)
– plazmidy: malé prstence DNA u bakterií, ale i u eukaryotických buněk (kvasinky, plísně)
– v poslední době se ukazuje, že buňka může uchovávat a využívat informaci též mimo DNA, např. pomocí bílkovin cytoskeletu (podmiňují prostorové uspořádání v buňce, napomáhají však i uchování a uplatnění informace v DNA). Do dceřinných buněk se jimi nesená informace dostává samostatně, pomocí centrozómu.
f) další součásti buňky
– v buňce bývají přítomny i jiné útvary (buněčné inkluze), které se aktivně metabolizmu neúčastní
– plní obvykle funkci zásobní či odpadní: krystaly solí (šťavelany)
tukové kapénky
zrna škrobu, glykogenu, bílkovin a pigmentů
- houbová buňka
– spojuje znaky rostlinné a živočišné buňky
– buněčná stěna vyztužená chitinem, chybí plastidy
– zásobní látky: glykogen, olej (tuk)
- rozdíly mezi rostlinnou a živočišnou buňkou
| rostlinná buňka | živočišná buňka | |
| tvarová rozmanitost a specializace | malá | velká |
| buněčná stěna | ano | ne |
| plastidy | ano | ne |
| vakuoly | ano | ne |
| lysozómy | ne | ano |
