Buňka – otázka z biologie

 

   Otázka: Buňka

   Předmět: Biologie

   Přidal(a): albi

 

 

 

 

BUŇKA

• Buňka= základní stavební a funkční jednotka všech živých soustav, dále nedělitelná a schopná vykonávat

všechny základní životní funkce

– vzniká pouze z buněk již vzniklých (existujících), nikdy ne samovolně

→ důkaz L.Pasteur -60.léta 19.století, francouzský věděc

– cytologie = vývoj buňky

 

Základy buněčné teorie

• První pozorování buňky:
• Robert Hooke → Angličan

→ v roce 1665 pozoroval mrtvé buňky korku ( buněčné stěny)

→ pozoroval světelným mikroskopem, který si sám sestavil ze skleněných čoček

→ zavedl pojem buňka ( cellulae = komůrka)

• Anthony van Leeuwenhoek → Holanďan

→ v roce 1675 pozoroval živé buňky baktérií a nálevníků

• Marcello Malphigi → pozoroval tkáně a pletiva

→ zakladatel mikroskopické anatomie

• Základy buněčné teorie:

–  na konci 30.let 19.století

• Matthias Schleiden → německý botanik
• Theodor Schwann → německý zoolog

=> na základě mikroskopického zkoumání rostlinných pletiv a živočišných tkání dospěli k poznání, že organismy se skládají z buněk

• Jan Evangelista Purkyně → český fyziolog

→ bádal již dříve, nezávisle na Schleidenovi a Schwannovi dospěl ke

stejnému přesvědčení a potvrdil tak buněčnou teorii

 

Rozdělení organismů podle složitosti buněčné stavby

1. Nebuněční – viry, viroidy, virusoidy, priony

– na buňkách závislí z hlediska rozmnožování

2. Jednobuněční – prokaryota → bakterie (i sinice), archea

– eukaryota → prvoci, jednobuněčná chromista, jednobuněčné rostliny ( řasy),

jednobuněčné houby ( kvasinky)

3. Kolonie jednobuněčných – váleč koulivý( cenobium=kolonie vyššího řádu) – patří k zelených řasám

– řetízovka

 

4. Mnohobuněční – pouze eukaryotické buňky

                           – mnohobuněčná chromista, houby, rostliny a všichni živočichové

5. Kolonie mnohobuněčných – korály, živočišné houby, kolonie racků
6. Společenstva vyššího řádu(obligátní společenstva) – jedinec není schopen samostatné existence

                                                                                      – může žít pouze ve společenství, kastovní systém

– včely mravenci, termiti

 

Hierarchický princip uspořádání těla živých organismů

– atomy →molekuly →makromolekuly → organely →buňka →pletiva(R) / tkáně(Ž) →orgány →orgánové soustavy →organismus

Příklad:    Nervová buňka → nervová tkáň → mozek → nervová soustava → člověk

-tkáň/pletivo = soubor buněk stejného tvaru a funkce

 

Chemické složení buňky

1. Látkové složení

• Voda→ 70% ∅
• Sušina → 30% ∅
• Organické látky – cukry, tuky, bílkoviny, nukleové kyseliny
• Anorganické látky – popelovina

2. Prvkové složení

• Makrobiogenní → 50% – 0,1% obsahu sušiny

→ C,O,H,N,P,Na,Mg,K,Ca,Cl,S,(Fe)

– hlavně stavební prvky

• Mikrobiogenní →0,1% – 0,001% obsahu sušiny

→(Fe),Zn,Cu,Mn,I,F

-hlavně součástí enzymů, iontů, krevních barviv

• Ultramikrobiogenní (prvky stopové) → 0,001% a méně

→ Co,Ag,Au,Si

-kovy s katalytickými účinky

1. Látkové složení:
2. VODA ( H₂O):

– 2 atomy H mají malý kladný náboj

– 1 atom O má záporný náboj, je elektronegativnější

– molekuly vody jsou vybaveny polaritou

– fyzikální vlastnosti vody : – adheze (přilnavost k povrchu) – důležité pro transport H₂O

– koheze (soudržnost molekul) – tvorba H-můstků mezi H a O

– může vázat až 4 další molekuly H₂O

– transport, otevírání výtrusnic

– kapilarita (vzlínavost) – transport, vzlínavost v tenké trubici=kapiláře

– funkce/význam H₂O:

1. Prostředí pro chemické reakce
2. důležitý substrát pro chemické reakce (např. fotosyntéza)
3. transport – CO₂, O₂, soli, živiny, hormony, enzymy, barviva
4. termoregulace – opařování potu (savci)

– transpirace rostlin

– pohyb tělních tekutin v těle (teplejší, chladnější části těla- rozvod tepla)

5. voda je dobrý vodič a akumulátor tepla
6. hydrostatická kostra – pseudocoelní živočichové (hlísti)

– kroužkovci

 

7. rozmnožování výtrusných rostlin – mechorosty (mechy, játrovky)

– kapraďorosty (plavuně, přesličky, kapradiny)

8. kohezní pohyby – otvírání výtrusnic kapradin → když se ztrácí H₂O, buňky ve tvaru U se začnou scvrkávat a pak to praskne
9. nutná pro růst rostlinných buněk – fáze : -dělivá – roste počet, neroste objem

-prodlužovací – nutnost vody

-diferenciační –specializace k funkci

10. rozpouštědlo – soli, ionty, cukry, bílkoviny, vitamíny (C, B), barviva

→barviva: – hydrochromy – flavony – pořád žluté

–antokyany – mění zbarvení podle

pH roztoku

pH<7 – kyselé-červené

pH=0 – neutrální – fialové

pH>7 –zásadité – modrá až zelená

1. SUŠINA:
2. Organické látky (95%)
3. Anorganické látky (5%) – ionty solí a soli

Ad. 1. Organické látky

• CUKRY (sacharidy)

– základní řetězec je C, vedlejší H,O

– Dělení z hlediska složitosti stavby:

• Monosacharidy – tvořeny 1 molekulou cukru → pěti uhlíkaté – ribóza, deoxyribóza

→ šesti uhlíkaté – glukóza, fruktóza, galaktóza

• Disacharidy – tvořeny 2 molekulami cukru → sacharóza (řepný) – glukóza + fruktóza

→ maltóza (sledový) – 2 glukózy

→ laktóza (mléčný) – glukóza + galaktóza

• Oligosacharidy– tvořeny 3-10 molekulami cukru
• Polysacharidy– tvořeny více než 10 molekulami cukru – glykogen, celulóza, chitin,

hemicelulóza, škrob

              – Význam cukrů: 1. Rychlý zdroj energie (monosacharidy, disacharidy= sacharidy)

2. zásoba energie (polysacharidy – rostliny škrob, houby a živočichové glykogen
3. stavební – celulóza – základní stavební látka buněčné stěny rostlin

– chitin – buněčná stěna hub a členovců (živočichové)

– ribóza, deoxyribóza – důležité prvky nukleových kyselin (ATP,ADP)

• TUKY (lipidy)

– základní stavební jednotka : – mastné kyseliny → nasycené – nemají dvojnou vazbu

→ nenasycené – mají dvojnou vazbu

– mají biologický význam

– glycerol – alkohol (triacylglyceroly – glycerol + 3 mastné kyseliny)

– biologický významné tuky: 1. Fosfolipidy – tvoří buněčné membrány

 

2. Cholesterol – odvozen od izopreniodů – sterolů

• HDL – (high density lipoproteins)- ,,hodný“ cholesterol

– důležitá složka biomembrán eukaryotických buněk

– podílí se na tvorbě žluči

– přispívá ke snižování výskytu cévních chorob

• LDL – (low density lipoproteins) – ,,zlý“ cholesterol

– jeho zvýšené množství způsobuje sklerotizaci

(kornatění) tepen →ucpání tepny→utržení krevní

sraženiny→ infarkt (= nedokrvení určité oblsti)

– rozmezí 4-6 g/l

3. Steroidní hormony – ♂ -testosterony

♀- estrogeny + progesterony

4. Glykolipidy– tuky vázané na cukry, často tvoří buněčné membrány, mají

také metabolický význam

                 – Význam tuků: 1. Zásoba energie – triacylglyceroly – u živočichů, některé rostliny (palma olejná,

slunečnice, podzemnice olejná, řepka olejná),

některá prokaryota

– využití pouze s O₂ (vytrvalostní výkon)

2. Stavební – cholesterol (HDL), fosfolipidy, glykolipidy
3. Termoizolace – vrstva mezi vnějším prostředím a organismem, podkožní tukové

vazivo obratlovců (bílý tuk)

4. Mechanická ochrana – bílý tuk, dlaně + chodidla člověka, tukové polštáře slonů,

nemizí ani při velkém hladovění, tukové pouzdro ledvin

(uvolnění ledviny – „bloudivá ledvina“)

5. Termoregulace – hnědý tuk (multivakuolární), zimní spáči (medvěd, ježek,

jezevec, plch), novorozeňata

6. Řídící – hormony (pohlavní, kortikosteroidy)
7. Rozpouštědlo – barviva (lipochromy – karotenoidy, xantofyly, chlorofyly),

vitamíny (A,D,E,K)

 

• BÍLKOVINY (proteiny)

– základní stavební kámen = aminokyseliny – aminová funkční skupina NH₂

– karboxylová funkční skupina COOH

 

– spojeny peptidickou vazbou  -C-N-H

O

– Dělení z hlediska složitosti stavby:

• Oligopeptidy – složeny z 2 – 10 aminokyselin
• Polypeptidy – složeny z více jak 10 aminokyselin
• Proteiny – složeny více jak ze 100 aminokyselin

– Struktura bílkovin:

• Primární – pořadí aminokyselin v peptidu /polypeptidu
• Sekundární – sekundární uspořádání primární struktury v prostoru
• α-helix – uspořádání do šroubovice
• β-skládaný list
• Terciární – uspořádání α a β struktur do prostorového komplexu
• Kvartérní – uspořádání do terciárních komplexů do vyšších celků, například hemoglobin

– Význam bílkovin:

1. Stavební – biomembrány, svalové bílkoviny (aktin, myozin), bílkoviny chrupavek, vazivo

(kolagen, elasten), keratin, retikulin

2. Katalytický – základní složky enzymů
3. Řídící – bílkovinné hormony (adrenalin, inzulín, glukagon)
4. Imunitní – imunoglobuliny – protilátky proti cizorodým látkám a patogenům, produkovány

bílými krvinkami

5. Transport – bílkoviny membrán

 

• NUKLEOVÉ KYSELINY

– základní stavební jednotkou je nukleotid → fosfát, cukr, dusíkatá báze

– Typy nukleových kyselin:

• RNA: – ribonukleová kyselina

– zpravidla jednořetězcová, výjimkou jsou viry – můžou mít dvoušrobovici

– cukr – ribóza

– báze : – purinové – adedin a guanin

– pyrimidinové – uracil a cytozin

– typy: – m RNA (mediátorová) → prostředník mezi DNA a tvorbou bílkovin

– t RNA (transferová) → slouží k transportu aminokyselin do místa syntézy

Bílkovin

–r RNA (ribozomální) → složka ribozomů spolu s bílkovinami

–Komplementarita bází – tvorba H-můstků probíhá mezi určitými 2 bázemi, vždy jedna purinová s jednou pyrimidinovou (A=U, C≡G)

 

• DNA: – deoxyribonukleová kyselina

– zpravidla dvouřetězcová, výjimkou jsou viry

– cukr – deoxyribóza

– báze: – purinové – adenin a guanin

– pyrimidinové – thymin a cytozin

–Komplementarita bází – tvorba H-můstků probíhá mezi určitými 2 bázemi, vždy jedna purinová s jednou pyrimidinovou (A=T, C≡G)

– Význam nukleových kyselin:

1. Nositelky genetické informace – DNA, u virů i RNA
2. Transportní – t RNA (aminokyseliny), m RNA (informace)
3. Stavební – r RNA (ribozóm)

 

• OSTATNÍ ORGANICKÉ LÁTKY
• Vitamíny
• Barviva
• Alkaloidy – v malém množství jsou léčivé, jinak jsou to toxiny, produkují je rostliny

  – atropin, solanin, nikotin, kokain, kofein

• Glykosidy, třísloviny – rostliny, mají trpkou chuť na ochranu před býložravci
• Pryskyřice

 

Stavba buňky

Prokaryotická buňka

– velikost je 1-10μm

1. Slizové pouzdro (polysacharidový obal, kapsula) – je z polysacharidu

– funkce: ochrana buňky, přilnavost k hostiteli, tvoření kolonií

– jedinec ji může i nemusí mít

2. Buněčná stěna – tvořena peptidoglykanem (mureinem) u bakterií nebo pseudopeptidoglykanem

(pseudomureinem) u archeí

– zcela propustná (permeabilní)

– funkce: mechanická ochrana, propouštění, udržování tvaru buňky

3. Cytoplazmatická membrána – tvořena: fosfolipidy- 2 vrstvy – polopropustná (semipermeabilní)

bílkovinami – transport

oligosacharidy – na povrchu membrány otočené k BS

– vázány na fosfolipidy (glykolipidy) a

bílkoviny (glykoproteiny)

– vrstva polysacharidu na CM = glykokalyx

– nemá cholesterol

– funkce: příjem a výdej látek buňko, reguluje transport látek mezi buňkou a prostředím

4. Protoplast – živý obsah buněčný
5. Cytoplazma – koloidní roztok organických a anorganických látek

– funkce: tvoří vnitřní prostředí buňky, prostředí pro chemické reakce, podíl na tvaru buňky

6. Nukleoid (kruhová molekula DNA, kruhový chromozom) – 1 molekula DNA stočená do kruhu
7. Ribozomy – funkce: syntéza bílkovin = proteosyntéza
8. Mezozóm – vchlípenina CM

– základní membránová organela, může v ní probíhat fotosyntéza nebo dýchání

9. Buněčné inkluze – neživé části – krystaly solí, zásobní látky (tuky, polysacharidy)
10. Plazmidy – malé kruhové molekuly DNA

– nesou doplňkovou genetickou informaci (např. odolnosti vůči antibiotikům)

– bakterie si je můžou mezi sebou předávat

11. Fimbrie – nepohyblivé výběžky BS

-proteinové útvary – krátké, křehké

– přilnutí k buněčným povrchům

12. Pilusy – delší výběžky pro konjugaci bakteríí
13. Bičík – ukotven bazálním tělískem

– tvořen vláknitými bílkovinami

– pohyb umožněn protonovým gradientem

 

14. Tylakoidy – vznikají odtržením vchlípeniny CM u sinic

– 1 zrníčko = fykobilizom – tvořen fykobiliproteiny – fykocyanin (modrá)

– fykoerytrin (červená)

→ doprovodná barviva, pomáhají poutat světelné záření a předávají jej do nitra tylakoidu

– funkce: fotosyntéza

15. Bakteriochlorofyl – fotosyntetické barvivo bakterií
16. Plynové vakuoly – měchýřky vyplněné plynem – nadnášení

 

Eukaryotická buňka

– velikost 10- 100 μm

 

A)                                                                        B)

A) Schéma živočišné buňky:
a – lysozóm, b – sekreční váček, c – plazmatická membrána, d – Golgiho komplex, e – desmozóm, f – centriol,
g – endoplazmatické retikulum, h – jádro, i – jadérko, j – chromatin, k – ribozómy, l – mitochondrie, m – základní cytoplasma.

B) Schéma rostlinné buňky:
a – vakuola, b – váček, c – plazmatická membrána, d – diktyozóm (Golgiho tělísko), e – plastid, f – plazmodesm,
g – endoplazmatické retikulum, h – jádro, i – jadérko, j – chromatin, k – ribozómy, l – mitochondrie, m – základní cytoplasma, n – buněčná stěna.

 

Buněčná stěna – tvořena hemicelulózou a pektiny (amorfní složka) a celulózou (vláknitá složka)

– tloustnutí BS:

 

→ intususcepce – primární BS roste vmezeřováním  vláken celulózy mezi

vlákna stávající

→apozice – sekundární BS roste přikládáním nových vláken celulózy do

středu buňky

– plazmodezmy – buněčné spoje, cytoplazmatické provazce ke komunikaci

– typy tloustnutí BS:

• Úplné – sekundární BS se vytváří po celém obvodu buňky (např.

skořápka ořechu)

• Částečné – sekundární BS se tvoří se v některých částech buňky

– vystužení BS: inkrustace – anorganickými látkami

                          impregnace – organickými látkami: korek = suberinizace, dřevovina= lignifizace, kutin= kutinizace

– význam: mechanická ochrana, zcela propustná (permeabilní), udržování tvaru buňky

 

2. Cytoplazmatická membrána – tvořena: 2 vrstvy fosfolipidů, bílkoviny, oligosacharidy (glykolipidy,

glykoproteiny)

– má cholesterol

– příjem a výdej látek buňkou

 

3. Jádro (karyon, nucleus)

 

– karyoplazma – obsahuje DNA + histony (bílkoviny)

– je to hmota obsahující chromatin

– DNA je v podobě pentlicového chromozomu

→základní stavební jednotkou chromozomu je nukleohistonové vláko

– 2 molekuly DNA jsou totožné

– nukleozóm =histon omotaný 2,5 otáčkami DNA

– v případě, že se buňka nedělí, nelze rozlišit jednotlivé chromozomy

 

4. Jadérko (nucleollus) – syntéza r RNA

– nemusí být jen jedno

 

5. Endoplazmatické retikulum – membránová organela

– často vystupuje z vnější orgánové membrány a vytváří vajíčka (cisterny)

• ER drsné – s ribozomama

– tvorba bílkovin = proteosyntéza

• ER hladké – bez ribozomů

– úprava produktů ER drsného

– syntéza tuků

 

6. Golgiho aparát – systém váčků, které nejsou přímo propojeny

– je ve funkčním vztahu s ER a CM

– upravuje produkty ER, syntéza cukrů, výdej látek z buňky přes CM (exocytóza)

– tvorba lysozomů = váčky s enzymy (štěpení potravy) – pouze u živočichů

 

7. Vakuoly – rostlinného typu: → membrána = tonoplast

→ obsah vakuoly = buněčná šťáva

 

→ funkce: zásobárna vody, metabolická funkce, ukládání zásobních (cukry) a odpadních (organické kyseliny, soli šťavelanu vápenatého) látek

 

→ zbarvení částí rostlin díky hydrochromům = barviva rozpustná ve vodě

ð antokyany – podle pH (0 = fialová, >7 = modrá, <7= červená)

ðflavony – žlutá

ð význam – lákání opylovačů

 – potravní: → u většiny heterotrofních buněk

 

– osmotická: → organela sladkovodních prvoků

→ slouží k odstranění přebytečné vody a zamezuje prasknutí prvoka

→Osmóza = typ difúze, pronikání molekul rozpouštědla z místa s nižší koncentrací rozpuštěných látek do místa s vyšší koncentrací rozpuštěných látek přes polopropustnou membránu

→ někdy je označována jako pulsující (kontraktilní) vakuola= roste nabíráním vody z cytoplazmy

 

8. Cytoskeletární systém – kostra buňky

  – tvořena vlákny (mikrotubuly, intermediální filamenta) a trubičkami (mikrotubuly)

• Mikrotubuly – duté, z tubulinu, 25nm, jsou součástí dělícího vřeténka, které zajišťuje rovnoměrné rozdělení genetického materiálu do dceřiných buněk
• Mikrofilamenta – z aktinu, vlákna, 7nm, tvoří kostru buňky, zpevňují mikroklky v tenkém střevě
• Mikrotrabekuly (intermediální filamenta) – kolagen, keratin, svazky vláken, 10-12nm, zpevnění panožek

 

9. Centrozom – pouze u živočišných buněk, jsou to 2 na sebe kolmé centrioly s přilehlou cytoplazmou 9

                       trojic mikrotubulů – organizátor dělícího vřeténka

 

10. Semiautonomní organely – polosamostatné organely, obsahují vlastní DNA – částečně závislé na jádře eukaryotické buňky

– předpoklad endosymbiózy:

 

– vnitřní vzájemně prospěšné soužití

– prapředek eukaryotické buňky pohltil bakterii s dýchací nebo fotosyntetickou funkcí jako potravu, tuto bakterii nerozložil, ponechal si ji v cytoplazmě a začal využívat její funkce

– důkazy pro ET: – velikosti mitochondrií i plastidů odpovídá velikosti prokaryot, kruhová DNA plastidů a mitochondrií odpovídá nukleoidu prokaryot, plastidy i mitochondrie mají 2 membrány

• Mitochondrie: – u všech eukaryotických buněk

 – funkce: buněčné dýchání, výroba energie v podobě ATP, energetické centrum buňky

 

• Plastidy: – pouze u rostlinných buněk

 

1. Chromoplasty: – obsah barviv karotenoidy (červeno- oranžové) a xantofyly, lákání

                             opylovačů a plodožravých jedinců

2. Chloroplasty: – obsah chlorofylu a, zelené zbarvení, fotosyntéza
3. Leukoplasty: – neobsahují barviva, zásobní plastidy, ukládání organických látek

ð cukry: – polysacharid škrob – škrobová zrna = amyloplasty

1. Jednoduchá š. z. : – koncentrická

– excentrická

Např. lilek brambor

1. Složená š. z.:

ð tuky= oleoplasty, elaioplasty – v podobě tukových kápenek

– barviva rozpustná v tucíhc = lipochromy (karotenoidy, xantofyly, chlorofyly)

Např: řepka olejka

ðbílkoviny= proteoplasty   Např. luštěníny

11. Pohybové organely:

ð Bičík (flagellum): – tvořen 9 páry periferních mikrotubulů a 1 párem centrálních mikrotubulů

– kotvící tělísko – 9 trojic periferních mikrotubulů

– pohyb umožněn Dyneinovým motorem

– př: spermie, bičenka poševní, krásnoočka

ð Brvy/ řasinky (cilie): – zkrácené bičíky, stejný způsob pohybu

– výstelka vejcovodu, epitel dýchacích cest, nálevníci

ð Panožky (pseudopodia): – výběžky CM a cytoplazmy, nejsou stálé, pohyb, příjem potravy

– bílé krvinky ( neutrofilní granulocyty, monocyty), měňavky

ð Undulující membrána: – prvoci

 

Rozdíly mezi buňkami mnohobuněčných Eukaryot:

Rostliny: Buněčná stěna (celulóza a pod.), vakuoly jako metabolicky aktivní membránová struktura, chloroplasty, nemají lysozomy, místo dělícího tělíska mají cytocentrum, (symplast a apoplast, diplo- nebo polyploidní). Zásobní látka – škrob.

Houby: buněčná stěna (chitin), vakuola, často haploidní, ale i diploidní formy existence. Zásobní látka glykogen.

Živočichové: Bez buněčné stěny (s výjimkami – vejce), mají centriol. Nejsou zde metabolicky aktivní vakuoly, jen tukové či turgorové ve struně hřbetní, diploidní forma existence, zásobí látka glykogen.

 

Rozdíly mezi buňkami Eukaryot a Prokaryot:

Charakteristika	Prokaryota	Eukaryota
Organely	nepřítomny	přítomny
jádro	ne	ano
jadérko	ne	ano
Genetická informace	jediný chromosom	mnohočetné chromosomy
DNA	obnažená	spojená s proteiny
Množení buňky	dělení	mitóza a meióza
Syntéza proteinů	spřažená s transkripcí v stejném kompartmentu	RNA se tvoří v jádře; pak přenesena do cytoplasmy
Energetický metabolismus	anaerobní a aerobní	aerobní
Respirační enzymy	v plasmatické membráně	v mitochondriích
Buněčná stěna	přítomna	Chybí, ale je zde extracelulární matrix
Cytoskelet	ne	ano
Endocytóza nebo exocytóza	ne	ano