Schéma rostlinné buňky

Transkript

1 Rostlinná buňka vakuola Rostlinná buňka je eukaryotní buňkou se základními charakteristikami tohoto typu buňky. Krom toho má některé charakteristiky typické pro rostlinné buňky, jako je předevšímř přítomnost t plastidů, buněčné stěny avakuoly. Krom toho se vyznačuje specifickým způsobem dělení buňky a některými funkcemi např. cytoskeletu, Golgiho aparátu apod Schéma rostlinné buňky 1 jaderný obal s pory, 2 vnitřek jádra, 3 jadérko, 4 chloroplast, 5 endoplasmatické retikulum 6 buněčná stěna, 7 peroxisom, 8 mitochondrie, 9 - diktyosom Převzato z Buchanan et al. 2000

2 Vznik eukaryotní rostlinné buňky v evoluci Eukaryotní buňky jsou evolučně mladším typem buněk, které vznikly až po dlouhé éře existence buněk prokaryotních

3 Základní rozdíly mezi prokaryotní a eukaryotní buňkou Prokaryotní buňka má jd jednodušší dššístavbu, nemá dk dokonalou vnitřní kompartmentaci danou vnitřním systémem membrán. Nemá oddělenou genetickou informaci v jádře. U prokaryotních organismů neexistuje výrazná specializace buněk k různým funkcím, tyto organismy jsou většinou jednobuněčné nebo tvoří jednoduchá vlákna či kolonie. U prokaryotních organismů však došlo již k rozvoji všech dnes běžných forem metabolismu (heterotrofního, fotoautotrofního, aerobního i anaerobního. Eukaryotní buňka má složitější stavbu, s dokonalejší kompartmentací danou především členěním vnitřního prostoru membránami. Genetická informace je uložena v jádře obklopeném membránovým jaderným obalem. V eukaryotních organismech dochází k výrazné specializaci buněk k různým funkcím, což umožnilo vznik mnohobuněčných organismů.

4 Co je kompartmentace buňky? Kompartmentace je členění buňky na různé reakční prostory, kompartmenty neboli oddíly. Díky kompartmentaci mohou být od sebe odděleny různé metabolické procesy a různé metabolity. Tím je umožněno i uspořádání, nasměrování a regulace metabolických procesů. Kompartmentace umožňuje, aby v jedné buňce, v jednom okamžiku probíhalo množství reakcí, které vyžadují určité, často velmi odlišné podmínky. Čím je kompartmentace dokonalejší, tím efektivněji mohou metabolické děje probíhat a tím dokonalejší může být jejich regulace. Kompartmentace také umožňuje skladovat některé látky (třeba zásobní) v buňce odděleně od enzymů, které by je mohly rozkládat, nebo skladovat látky toxické (např. ve vakuole). Na kompartmentaci se zásadním způsobem podílejí selektivně permeabilní membrány, které ohraničují různé části buňky s různými metabolickými funkcemi. Kompartmentace buňky není statická; mění se v průběhu ontogenese buňky spolu s její specializací a je významně ovlivňována signály z prostředí buňky. Jednotlivé kompartmenty spolu komunikují; např. metabolity mohou být transportovány mezi kompartmenty podle potřeb buňky.

5 Schéma plasmalemy -lipoproteinové p membrány na povrchu buňky Vně buňky - Lipidová dvojvrstv a Vnitřek buňky Zakotvený protein Periferní protein Integrální protein Dík é li id é d j t ě j bá l ě t é t ří hd fbíb ié dif i Zá ň j Díky své lipidové dvojvrstvě nejsou membrány volně propustné a tvoří hydrofobní bariéru difusi. Zároveň jsou membrány selektivně permeabilní díky přítomnosti různých transportérů. Vzhledem k tomu, že různé typy membrán obsahují různé typy transportérů, jsou membrány selektivně permeabilní a prostředí na obou stranách membrány mohou být značně odlišná.

6 Hydrofilní oblast Hydrofobní oblast Typy membránových lipidů

7 Lipidová dvojvrstva označuje nasycenou mastnou kyselinu označuje nenasycenou mastnou kyselinu Membránové steroly

8 Vznik vnitřních membrán u fotoautotrofní prokaryotní buňky A vchlipování plasmalemy, B oddělení vchlípených membrán, vznik membránových vaků, na které jsou vázána fotosyntetická barviva Prokaryotní buňka sinice Nostoc Zelená šipka označuje vchlípené a oddělené membránové vaky s fotosyntetickými barvivy. Uprostřed buňky je oblast obsahijíci DNA

9 Pohlcení prokaryotní buňky buňkou eukaryotní 1 pohlcení prokaryotní buňky, 2 prokaryotní buňka uvnitř eukaryotní buňky, 3 prokaryotní buňka je strávena buňkou eukaryotní, 4 pohlcená buňka zůstává a stává se endosymbiontem, 5 buněčné jádro eukaryotní buňky s endoplasmatickým retikulem

10 Endosymbiotická teorie o původu mitochondrií a plastidů A až D vznik mitochondrií pohlcením aerobní heterotrofní bakterie eukaryotní buňkou E až H vznik chloroplastů pohlcením aerobní fotoautotrofní bakterie (sinice) eukaryotní buňkou 1 buněčné jádro eukaryotní buňky s endoplasmatickým retikulem, 2 aerobní heterotrofní bakterie, 3 mitochondrie, 4 aerobní fotoautotrofní bakterie (sinice), 5 chloroplast

11 Typická rostlinná buňka konstrukt vytvořený podle meristematické buňky 1 buněčná stěna, 2 oblast stěny s plasmodesmy, 3 vakuola, 4 proplastid, 5 mitochondrie, 6 ER, 7 jádro buněčné s jadérkem, 8 diktyosom Typická rostlinná buňka konstrukt vytvořený podle dospělé buňky 1 buněčná stěna, 2 oblast stěny s plasmodesmy, 3 mezibuněčná prostora, 4 chloroplast, 5 mitochondrie, 6 hladké ER, 7 diktyosom, 8 - jádro buněčné s jadérkem, 9 drsné ER s ribosomy, 10 vakuola

12 Členění rostlinné buňky A rostlinná buňka, 1,2,3 neprotoplasmatické p části (buněčná stěna, obsah vakuoly a krystal) B rostlinná buňka bez neprotoplasmatických částí, 1,2,3 organely (jádro buněčné, mitochondrie, plastid) C rostlinná buňka bez neprotoplasmatických částí a bez organel, 1,2,3,4,5,6 složky endomembránového systému (jaderný obal, tonoplast, diktyosom, váček, hladké ER, drsné ER), na povrchu je plasmalema D základní cytoplasma buňky, buňka bez neprotoplasmatických ti částí, organel a složek lžk endomembránového systému

13 Rozhraní dvou rostlinných buněk CW buněčná stěna, PM plasmalema, MT - mikrotubulus Z Buchanan et al. 2000

14 Obr. 9 Endomembránový sytém rostlinné buňky 1 jaderný obal, 2 jaderný pór, 3 drsné ER s ribosomy, 4 hladké ER, 5 váček putující od ER k diktyosomu, 6 diktyosom, blíže ER je cis strana, 7 váček putující od diktyosomu k plasmalemě, 8 váček splývající s plasmalemou, 9 tonoplast, 10 vznikající proteinové tělísko, 11 oleosom, 12 buněčná stěna, 13 mezibuněčná prostora, 14 desmotubulus v plasmodesmu Upraveno podle Buchanan et al. 2000

15 EM snímek diktyosomu Nhř Nahoře cis strana, dole trans strana a TGN -váčky oddělované od okrajů cisteren Šipka označují jednotlivé cisterny Schéma stavby diktyosomu Nahoře váček putující od ER k cis straně, trans strana ukončená TGN (trans Golgi sítí), od ní se oddělují váčky putující od TGN k plasmalemě (vlevo) a k vakuole (vpravo) Převzato z Buchanan et al, 2000

16 Endomembránový systém rostlinné buňky Nahoře vlevo příčný řez diktyosomem, na okrajích cisteren se oddělují váčky, 1 buněčná stěna, 2 TGN, 3 plasmalema, 4 tonoplast Nahoře vpravo pohled shora na cisternu ER s připojenými ribosomy Dole pohled shora na TGN tvořenou tubulárními útvary, na jejichž koncích se oddělují váčky (5) Převzato z Esau 1977

17 Pohled shora na membrány ER z pokožky cibule kuchyňské Snímky ukazují jak cisterny, tak i tubuly ER. Obrázky A a B jsou snímány ve stejné oblasti v rozmezí pěti minut a ukazují rychlé změny v uspořádání ER. Nejnápadnější změny jsou označeny šipkami. Z Buchanan et al. 2000

18 v Bs v Elektronmikroskopický snímek části buňkysváčky při exocytose A Váček (V) těsně u plasmalemy (PM), B Váček (V) poté, co splynul s membránou a vydal svůj obsah ven z protoplastu do prostoru buněčné stěny (Bs) Z Buchanan et al. 2000

19 Buněčné jádro

20 N Rostlinná buňka dělivého pletiva svelkým jádrem a drobnými vakuolami N buněčné jádro, v vakuola Snímek z elektronového mikroskopu

21 Část rostlinné buňky sbuněčným jádrem N buněčné jádro, NU jadérko, NE jaderný obal tvořený dvěma membránami Převzato z Buchanan et al. 2000

22 Pohled shora na jaderný obal (NE) s jadernými póry (NP)

23 Peroxisomy Strukturně jednoduché útvary všech eukaryotních buněk. Ohraničené jednou membránou; jejich významnou charakteristikou je přítomnost enzymu katalázy schopného rozkládat hydroperoxid. Nejznámější funkce u rostlin: 1. Účast ve fotorespiraci v zelených buňkách listů 2. Účast na rozkladu zásobních tuků v semenech při klíčení

24 Peroxisom (bílá šipka) v listu tabáku Zelenou šipkou je označen chloroplast, modrými šipkami mitochondrie. Tmabé zbarvení peroxisomu je způsobeno barvením enzymu katalázy