1. BUŇKA
Buňka je základní stavební jednotka živých soustav, na jejichž buněčných strukturách probíhají biochemické reakce. Věda, která se zabývá všemi jevy na úrovni buněk se nazývá cytologie.
Společné vlastnosti všech buněk nazýváme obecné vlastnosti buněk. Je to jednotný princip chemického složení, stejný princip struktury, stejné základní biochemické procesy a stejný způsob rozmnožování.
Chemické složení buňky
60% - 90% buňky tvoří voda. Po jejím odpaření získáme sušinu, která obsahuje látky anorganické (1 - 10%) a látky organické (bílkoviny, sacharidy, tuky a nukleové kyseliny).
Voda slouží především jako rozpouštědlo. Mnohé reakce v buňce probíhají ve vodných roztocích, některých se voda přímo účastní. Voda má schopnost štěpit jiné molekuly na ionty, důležité pro další biochemické reakce. Většinu látek přijímá buňka ve vodních roztocích, pouze výjimečně přijímá pevné částice (fagocytóza). Voda slouží i jako tepelný akumulátor. Nejméně vody obsahují semena.
Bílkoviny jsou makromolekulární sloučeniny, které vznikají pospojováním aminokyselin peptidovou vazbou - vzniká polypeptidový řetězec. Aminokyselin je asi 20 (např. valin, glycin), jejich uspořádání a zastoupení vytváří specifiku bílkovin. Molekuly bílkovin jsou stavební součástí všech buněčných struktur. Všechny enzymy, které zajišťují biochemické reakce v buňce a mají význam pro chemické přeměny, jsou bílkoviny. Bílkoviny mají význam při regulaci procesů v buňce - hormonální regulace (některé hormony jsou bílkovinné povahy), imunitní ochrana organismu (bílkoviny = protilátky). Bílkoviny jsou štěpeny proteázami.
Nukleové kyseliny jsou další základní makromolekulární látkou živých organismů a vznikají pospojováním nukleotidů. Každý nukleotid je tvořen dusíkatou bází (organickou zásadou), cukrem - pentózou a kyselinou fosforečnou.
Rozlišujeme 2 základní nukleové kyseliny:
· kyselina ribonukleová (RNA)
obsahuje cukr ribózu, dus. báze, adenin, uracil, citozin a quanin, je jednovláknitá.
· kyselina deoxyribonukleová (DNA)
obsahuje cukr deoxyribózu, dus. báze adenin, timin, citozin a quanin, je dvouvláknitá.
Nukleové kyseliny mají význam pro dědičnost tzn. pro přenos genetické informace. Pořadí nukleotidů v kyselině určuje vlastnosti buněčných bílkovin.
Sacharidy jsou nejpohotovější zdroj energie. Jejich význam spočívá v energetickém metabolismu. Při fotosyntéze se při tvorbě glukózy přeměňuje světelná energie v energii chemickou, která je potřebná pro uskutečňování životních funkcí.
Sacharidy dělíme:
·
monosacharidy (glukóza, fruktóza, ribóza,...)
· disacharidy (sacharóza,...)
· polysacharidy
· škrob + glykogen = zásoba energie
· celulóza - vytváří buněčnou stěnu u rostlin
· chitin - vytváří buněčnou stěnu
Tuky jsou estery vyšších karboxylových kyselin s glycerolem. Jsou především zásobou energie (u člověka i u většiny živočichů v tukové tkáni, u rostlin v semenech). Fosfolipidy na sebe vážou zbytek kyseliny fosforečné a jsou součástí biomembrán.
Struktura buněk
a) mikroskopická - struktura, kterou pozorujeme pomocí světelného mikroskopu
b) submikroskopická - struktura, kterou pozorujeme pomocí elektronkového mikroskopu
Obecná struktura buňky
Na každé buňce můžeme rozlišovat cytoplazmu, jádro a buněčné povrchy.
1) Cytoplazma se skládá z množství drobných buněčných struktur - plazmatických organel, které mohou být několikerého druhu:
2) Buněčné jádro je tvořeno chromozómy. Každý chromozom obsahuje i velkou molekulu DNA, a proto je jádro nositelem informací pro dědičné vlastnosti.
3) Buněčné povrchy tvoří zejména plazmatická membrána a buněčná stěna.
je tvořena biomembránou z glykoproteinů. Její funkcí je regulovat příjem a výdej látek, regulovat chování buňky podle podnětů z prostředí. Je polopropustná.
není u živočišných buněk. Je tvořena polysacharidy a bílkovinami, je pevná a určuje tvar buňky. Pro většinu látek je propustná.
Buňky dělíme podle struktury a dalších vlastností na prokaryotické a eukaryotické.
Prokaryotická buňka
Do této skupiny buněk patří buňky prokaryotických organismů tj. bakterií a sinic.
Cytoplazma je poněkud chudá na membránové struktury. U fotosyntetizujících buněk jsou zde tylakoidy, které uskutečňují fotosyntézu. Jsou zde hojně zastoupeny ribozómy a buněčné inkluze. Jádro je tvořeno jediným chromozomem (1 molekula DNA) a není ohraničeno biomembránou vůči cytoplazmě.
Plazmatická membrána uskutečňuje navíc funkci uvolňování energie z organických látek. Buněčná stěna se podstatně liší od buněčných stěn rostlin i hub. U některých bakterií zajišťují pohyb buněk bičíky.
Eukaryotická buňka
Do této skupiny patří buňky hub, rostlin a živočichů (mnohobuněčných i jednobuněčných).
Všechny organely membránového charakteru nazýváme souborně membránová soustava buňky. Tvoří ji:
1. Mitochondrie
- drobné tyčinkovité až vláknité útvary. V jedné buňce je jich zpravidla několik set. Skládají se ze dvou biomembrán. Vnější biomembrána tvoří obal, vnitřní je bohatě zřasena a vytváří neúplné přehrádky. V mitochondriích se uvolňuje energie z chemických látek - jsou to tedy energetická centra buňky.
2. Endoplazmatické retikulum
- systém navzájem propojených zploštělých měchýřků. Obsahuje četné enzymy, které katalyzují řadu chemických reakcí (syntéza důležitých látek v buňce - enzymů a hormonů). Na membránu některých měchýřků jsou připojeny ribozómy.
3. Golgiho systém
- soustava velkých zploštělých měchýřků s množstvím malých měchýřků na periferii. Probíhá zde řada biochemických procesů, zejména úprava látek, které jsou vyměšovány z buňky. Endoplazmatické retikulum a Golgiho systém jsou syntetická centra buňky.
4. Lysozémy
- malé měchýřky tvořené biomembránou, které obsahují převážně enzymy se štěpnou funkcí (trávicí enzymy). Jejich funkcí je rozkládat některé látky buňkou přijaté a nepotřebné. U rostlin tuto funkci plní vakuola.
5. Plastidy
- vyskytují se u rostlinných buněk. Patří sem především leukoplasty, chromoplasty a chloroplasty. Nejdůležitější součástí chloroplastů jsou tylakoidy, v nichž probíhá fotosyntéza.
6. Vakuoly
- vyskytují se u rostlinných buněk. Jde o velký měchýř naplněný pravým roztokem - protoplazmou. Obsahují i enzymy, které jsou důležité v metabolických přeměnách.
7. Cytoskeletární aparát
- tvoří jej vlákenka z bílkovin - mikrofilamenta a trubičky - mikrotubuly. Jsou uspořádány do svazku a umožňují pohyb cytoplazmy uvnitř buňky a pohyb buňky vůči okolí u buněk, které mají možnost aktivního pohybu. Jsou strukturálním základem i ostatních organel pohybu, tj. kvasinek (u prvoků) a bičíků (u prvoků a spermií).
8. Jádro
- je ohraničeno dvěma biomembránami, tzv. jaderným obalem s otvory - jadernými póry. Hlavním obsahem jádra jsou chromozómy, jejichž hmota je tvořena tzv. chromatinem (komplex DMA a bílkovin). V jádře je jedno nebo více malých kulatých tělísek - jadérek z bílkoviny a RNA. Do jádra je zakotvena dědičná informace, a proto je jádro jakýmsi řídícím centrem buňky.
9. Buněčná stěna
- ohraničuje rostlinnou buňku. Jejím základem je u rostlin celulóza, u hub chitin. Některé buňky obsahují v buněčné stěně i další sloučeniny - soli, bílkoviny, vosky, lignin apod.
2. ROZMNOŽOVÁNÍ BUNĚK
Schopnost rozmnožování (reprodukce je obecnou vlastností všech buněk. Probíhá cytokinézou, kdy z buňky mateřské vznikají 2 buňky dceřinné.
Druhy cytokinézy:
Rozdělení buňky předchází dělení jádra (karyokinéza).
Má dvě formy:
Průběh mitózy:
Dělící se jádro vytváří dělící figuru tvořenou dělícím (také achromatickým) vřeténkem. V živočišných buňkách se na formování dělící (mitotické) figury podílí centriol (dělící tělísko, které se nachází v blízkosti jádra). Buňky vyšších rostlin centriol nemají.
4 fáze mitózy:
1. profáze
- centriol se rozdělí, vytvoří dělící vřeténko , rozpadá se obal jádra a jaderný obsah se rozptyluje, chromozomy se zkracují a ztlušťují
2. metafáze
- chromozomy se napojují na dělící vřeténko
3. anafáze
- chromozomy se podélně rozštěpí a pohybují se k pólům dělícího vřeténka, každá polovina k jednomu pólu
4. telofáze
- dokončuje se pohyb k pólům, čímž je dán základ jádrům dceřinných buněk, vytvoří se jaderná membrána a buňka se přepážkou rozdělí ve 2 buňky dceřinné, zaniká dělící vřeténko
(při dělení jádra došlo k rozštěpení chromozomů, každá polovina obsahuje + molekula DNA) dvojitá stavba se obnovuje v S fázi buněčného cyklu)
Chromozóm:
tyčinkovité tělísko skládající se ze šroubovicově stočeného vlákna chromatinu. Chromatinové vlákno = DNA + bílkovina
· v tělních buňkách (somatických) - diploidní počet chromozomů (2n), chromozomy se vyskytují po dvou v párech
· v pohlavních buňkách - haploidní počet chromozomů ( n ), z každého páru pouze jeden
Buněčný cyklus
zahrnuje růst a dělení buňky
· začíná koncem předcházející mitózy a končí mitózou novou
Fáze buněčného cyklu (v časovém sledu):
1. G1 - předsyntetická fáze
trvá 1/3 cyklu, probíhá v ní syntetické procesy, buňka roste a připravuje se na replikaci DNA
· je tu hlavní kontrolní uzel buněčného cyklu, kde se může za nevhodných vnějších podmínek cyklus zastavit
2. S - fáze syntetická
trvá asi 1/3 cyklu, probíhá v ní syntéza DNA (replikace) a zdvojení (jaderných chromozomů
3. G2 - postsyntetická fáze:
· 1/4 cyklu, buňka dále roste, dělí se ostatní struktury, pokračují syntetické procesy a připravuje se k rozdělení jádra
4. M - mitotická fáze
jádro se rozdělí ve 2 jádra dceřinná
· 4 mitotické fáze: profázi, metafázi, anafázi, telofázi
Generační doba buňky = trvání buněčného cyklu
je dána geneticky, je různá, pro každý typ buňky charakteristická (např. pro bateriální buňku 30 minut)
· může být ovlivněna také vnějšími podmínkami (teplota, živiny)
· za nepříznivých podmínek se prodlužuje, za nevhodných se zastavuje v G1 fázi, v hlavním kontrolním uzlu
Regulace buněčného cyklu
Během ontogeneze (individuálního vývoje) živočichů ztrácí většina buněk schopnost se dělit, čímž je ukončen růst organismu. U dospělého člověka je dělící schopnost omezena jen na buňky obnovující střevní sliznici, kůži a krvetvorný systém, dělení jiných buněk může být obnoveno při hojivých procesech.
Faktory ovlivňující buň. činnost:
a) vnější
- fyzikální- chemické
- vně buňky
b) vnitřní- enzymy a geny
-uvnitř buňky
Chemické faktory se dělí na:
stimulátory - podněcují dělení
· inhibitory - zastavují dělení (neboli cytostatika), při jejichž působení zůstává buňka v G1 fázi, zastavuje se růst a procesy k přípravě na S fázi
Prakticky každá látka v nadměrném množství působí v buňce inhibičně, toxicky (vyvolává poškození či smrt buňky) a naopak často v malé koncentraci působí stimulačně.
Podle původu mohou být látky:
přirozené (biogenní)
· nepřirozené (abiogenní), chemické vyrobené uměle
Příklad:
antibiotika - cytostatika inhibující syntézu nukleových kyselin a bílkovin bakterií
karcinogeny - látky vyvolávající vznik nádorů
Fyzikální faktory:
a) teplota
nízké teploty se jako inhibitoru využívá při konzervaci tkání pro operace, konzervaci potravin
b) ionizující záření
· v nízkých dávkách způsobuje vznik nádorů
· vyšší dávky - působí jako inhibitor, narušuje mitózu (léčení nádorů)
Meioza = redukční dělení
Zvláštní typ buněčného cyklu, kterým vznikají gamety (pohlavní buňky). Gamety obsahují haploidní počet chromozomů ( n ). V průběhu meiozy dochází ke snížení z di...
Tofinek3-reaktywacja