Otázka: Základní funkce buňky
Předmět: Biologie
Přidal(a): konca88
MO BI 02
Příjem a výdej látek buňkou, vylučování látek z buňky, osmotické jevy buňky a jejich význam, přeměny energie v buňce (příjem a uvolňování energie), rozmnožování buněk (mitóza, meióza), buňěčný cyklus, diferenciace buněk
Příjem a výdej látek buňkou
Buňka je otevřená soustava, která vyměňuje látky s okolím.
Příjem a výdej látek probíhá přes semipermeabilní plazmatickou membránu.
Hlavní mechanismy transportu přes plazmatickou membránu buňky
1) pasivní transport – není k němu potřeba energie, probíhá ve směru koncentračního spádu – z míst s vyšší koncentrací na místa s nižší koncentrací
– prostá difuze: transport látek přes plazmatickou membránu, molekuly rozpuštěné látky jsou transportovány po koncentračním spádu
– zvláštním případem difuze je osmóza – snadno pronikají do buňky jen molekuly vody, malé částice (molekuly, ionty) prostupují
plazmatickou membránou pomalu
– usnadněná difuze: transport látek přes plazmatickou membránu, po koncentračním spádu, ale transport se uskutečňuje díky přenašeči zabudovanému do membrány, na který se látka váže (přenašeč látky přenese z povrchu buňky na vnitřní stranu membrány)
– např. přenášení aminokyselin
2) aktivní transport – probíhá za spotřeby energie ( ve formě ATP ), probíhá proti směru koncentračního spádu – z míst s nižší koncentrací do míst s vyšší koncentrací, děje se prostřednictvím bílkovinných přenašečů
Pohlcování částic buňkou – endocytóza
1) pinocytóza – buňka tak přijímá látky ve formě kapiček
– membrána obalí pohlcované částice, vchlípí se do buňky a odškrtí se v podobě malého Měchýřku -> přejde do cytoplazmy buňky, rozpadne se a pohlcené částice se rozptýlí
– např. vstřebávání tukových kapiček v tenkém střevě
2) fagocytóza – pohlcování částic pomocí panožek
– přeléváním cytoplazmy vytvoří buňka panožky, jimiž obklopí větší částici a uzavře v měchýřek, do něhož proudí enzymy, které částici rozloží
– např. kořenonožci (měňavky), bílé krvinky (leukocyty) pohlcují fagocytózou bakterie
Vylučování látek z buňky – exocytóza
– je opakem endocytózy
– měchýřek vytvořený uvnitř buňky splyne s plazmatickou membránou a jeho obsah je vyloučen do okolí
– buňka vylučuje látky škodlivé, látky odpadní a v organismu také např. hormony, které jsou pro něj důležité
Osmotické jevy v buňce
Osmotické jevy v buňce jsou způsobeny osmózou
osmóza – jednostranná difuze molekul rozpouštědla přes polopropustnou (semipermeabilní) plazmatickou membránu do roztoku
Různé typy prostředí:
1) hypertonické – koncentrace látek v prostředí je vyšší než koncentrace látek obsažených v buněčné šťávě ->buňka do prostředí vydává vodu ->začíná se oddělovat cytoplazma od buněčné stěny, buňka se smršťuje
– rostlinná buňka má pevnou buněčnou stěnu, proto se zmenší jen její obsah a plazmatická membrána se oddělí od buněčné stěny -> plazmolýza
– živočišná buňka se smršťuje celá -> plazmorhýza
2) hypotonické – koncentrace látek v prostředí je menší než je koncentrace látek v buněčné šťávě
->buňka vodu nasává a zvětšuje svůj objem
– rostlinná buňka díky buněčné stěně nepraskne, ale zvětší se vakuola , takže je větší tlak protoplastu na buněčnou stěnu-turgor
– živočišná buňka praská ->plazmoptýza
3) izotonické – koncentrace látek v prostředí je stejná jako koncentrace látek v buněčné šťávě – osmotická hodnota prostředí je stejná jako osmotická hodnota buňky ->nic se neděje
Přeměny energie uvnitř buňky
Metabolismus – soubor všech reakcí probíhajících v živých organismech, při kterých dochází k přeměně látek a energie
Druhy metabolických procesů:
1) anabolické (syntetické, asimilační) – při nich vznikají z jednodušších látek látky složitější
– spotřebovává se při nich energie ->endergonické děje (spotřeba ATP – adenosintrifosfátu)
2) katabolické (rozkladné, disimilační) – při nich vznikají ze složitějších látek látky jednodušší
– energie se při nich uvolňuje ->exergonické děje (produkce ATP)
Kromě anabolických a katabolických drah existují v organismech dráhy amfibolické – plní obě funkce metabolismu.
Energetika buňky – získávání energie,její přenos, skladování a využití.
Buňka energii využívá pro syntézu různých látek, při obnovování, rozmnožování, růstu, při pohybu , při šíření vzruchů pro práci svalů a nervů…
Uvolněná energie je z buňky vydávána ve formě tepla.
Rozmnožování buněk
Schopnost rozmnožování (reprodukce) je jednou ze základních vlastností živých organismů, která zajišťuje vznik nových jedinců a tím trvání existence druhu.
Jsou 2 základní typy rozmnožování: nepohlavní (asexuální) a pohlavní (sexuální).
Nepohlavní (asexuální)
Nový jedinec vzniká z jedné nebo více tělních buněk mateřského organismu a je geneticky totožný s mateřskou buňkou.
Toto rozmnožování se vyskytuje u bakterií, prvoků, hub, rostlin a jednodušších živočichů.
Jsou různé typy:
–pomocí spor (nepohlavních výtrusů)- aplanospory jsou nepohyblivé
– zoospory jsou pohyblivé s bičíkem, např. u řas
–pučení (na těle mateřského organismu vyroste nový a pak se oddělí), př.nezmar obecný
–vegetativní rozmnožování – u rostlin, př. roubování-ovocné dřeviny (jabloň, višeň), šlahouny-jahodník
–fragmentace (rozpad) stélky -u řas
Pohlavní (sexuální)
Dochází při něm ke splynutí dvou pohlavních buněk-gamet, které vznikají meiózou v pohlavních orgánech. Gamety jsou samčí a samičí- jsou haploidní a jejich splynutím vzniká diploidní zygota. To znamená, že zygota má dvojí sadu chromozomů (od obou rodičovských buněk), takže s rodičovskými buňkami není geneticky totožná.
Jsou různé druhy gamet:
1)izogamety-stejné tvarem i velikostí
2)anizogamety-rozdílné tvarem i velikostí: makrospora=samičí- je větší, je jedna
mikrospory=samčí- jsou menší, je jich větší počet
Dělení mateřské buňky (cytokinezi) předchází dělení buněčného jádra (karyokineze). Přitom jsou důležité chromozomy (složené ze dvou chromatid spojených centromerou). V tělních (somatických ) buňkách je diploidní počet chromozomů (2n) a v pohlavních buňkách je jen poloviční haploidní počet chromozomů (n).
Nepřímé dělení jádra se nazývá mitóza, složitější redukční dělení je meióza.
Mitóza (nepřímé dělení) – viz obrázek
– homeotypické dělení: Z jedné mateřské diploidní buňky vznikají dvě diploidní (totožné) buňky dceřinné.
Má čtyři fáze:
1) Profáze– chromozomy se ztlušťují, zviditelňují se,spiralizují se, rozpouští se jaderná
membrána, mizí jadérko
– centrozom (- umístěný na povrchu jádra a tvořený mikrotubuly) se rozdělí na
dva centrioly a ty se stěhují k opačným pólům buňky
-vzniká dělící vřeténko (- je to soustava dvou centriolů, je tvořeno mikrotubuly a
mikrofilamenty, na konci mitózy zaniká )
-chromozom je tvořen dvěma chromatidami
2) Metafáze –chromozomy se soustřeďují v rovníkové (ekvatoriální) rovině buňky, svou centromerou se přichytávají dělícího vřeténka
– mikrotubuly dělícího vřeténka se druhým oncem připojují k centriolům
3)Anafáze – mikrotubuly dělícího vřeténka se zkracují
– rozchod chromatid k opačným pólům buňky (z každého chromozomu jedna chromatida k jednomu pólu buňky, druhá k druhému)
4)Telofáze – mizí dělící vřeténko, chromozomy se ztenčují, jsou méně viditelné, despiralizují se
-vzniká jaderná membrána a potom vznikají dvě jaderné buňky
Cytokineze– dělí se hmota buňky
-dochází k ní vchlipováním plazmatické membrány
– u živočichů: vchlipuje se od obvodu do středu =centripetálně
– u rostlin: vchlipuje se od středu po obvodu =centrifugálně
výsledek: dvě diplodní dceřinné buňky
Meióza (redukční dělení)
– z jedné diploidní mateřské buňky vzniknou čtyři haploidní buňky dceřinné
– jsou to jakoby dvě po sobě jdoucí mitózy:
– 1. mitóza: heterotypické dělení – 1. redukční (1. zrací dělení)
– 2.mitóza: homeotypické dělení- ekvační (2. zrací dělení)
- Heterotypické :
1) Profáze: a) Leptotené-dochází ke spiralizaci chromozomů
b) Zygotene-homologní (stejné) chromozomy vytváří tzv. bivalenty
c) Pachytene– bivalenty se dělí na čtyři chromatidy (tetrády- jsou spojené centromerou )
– mezi homologními chromozomy dochází k výměně nesesterských chromatid -> může dojít k překřížení – crossing over -> vznikají nové kombinace genů v chromozomech – nové vlastnosti
d) Diplotene– homologní chromozomy se od sebe rozestupují k okrajům, zůstávají ale stále propletené (překřížené) v koncích –chiazmata
e) Diakineze– chiazmata se dostanou až úplně na konec chromozomu -> rozpouští se jaderná membrána -> tvoří se dělící vřeténko
2) Metafáze– tetrády chromozomů se seskupují v ekvatoriální rovině buňky a navážou se na dělící vřeténko – dochází k úplnému rozchodu bivalentů
3) Anafáze– dvouchromatidové chromozomy se rozestupují k pólům buňky
4) Telofáze– jedna buňka se rozdělí ve dvě dceřinné buňky
- Homeotypické : -probíhá stejně jako 1. mitóza
1) Profáze
2) Metafáze
3) Anafáze
4) Telofáze
– Cytokineze
konečný výsledek:čtyři haploidní buňky dceřinné
Buněčný cyklus – generační čas buňky
– je to sled dějů probíhající v buňce od jejího vzniku rozdělením
– trvá různě dlouho podle typu buněk
1) klidové období, přípravná fáze – buňka se připravuje na dělení (= interfáze)
2) fáze m ( = mitóza– dělení buňky)
1) interfáze – buňka se nedělí, chromozomy nejsou viditelné
G1 = postmitotická fáze – probíhá syntéza bílkovin, tvoří se RNA, bílkoviny
– buňka roste, vznikají organely, vytváří se určité funkce buňky – pro nějakou funkci se specializuje
S = syntéza – syntéza (tvorba) nových molekul DNA ( dědičnost, genetická informace),zdvojení = replikace DNA
G2= postsyntetická fáze – dokončuje se DNA, dokončuje se příprava na dělení buňky
G0= kontrolní uzel – buňka se už dál nedělí – může nastat i během G1 a G2 fáze
2) fáze m – zahrnuje dělení jádra (karyokinezi), dělení organel a vlastní rozdělení buňky (cytokinezi)
– potom se buňka buď opět dostane do G1 fáze a proces se opakuje
– nebo nastane G0 a buňka se už dál nedělí
Diferenciace a specializace buněk
= proces, během kterého se buňky přizpůsobují svojí stavbou k vykonávání určité funkce
všechny buňky mnohobuněčného organizmu jsou vybaveny kompletní sadou informací (genů) o vlastnostech daného organizmu. Dochází však k realizaci jen některých z nich, těch, které jsou potřebné = diferenční genová aktivita.
Soubory buněk , které mají přibližně stejný tvar a velikost a vykonávají stejnou funkci -> pletiva (u rostlin – např. asimilační, vzdušné nebo zásobní), tkáně (u živočichů – epitel, pojivo, svalová, nervová)
Buňka -> tkáně (pletiva) -> orgány -> orgánové soustavy -> organismus
