Biologie I Buňka II Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
BUŇKA II centrioly, ribosomy, jádro endomembránový systém semiautonomní organely peroxisomy
Centrioly Živočišné buňky (ten) centriol délky cca 250 nm i) v centrosomu dva na sebe kolmé 9 trojic mikrotubulů (žlutě) a spojníky (modře) řezy v elektronovém mikroskopu: centriola podél mikrotubuly centriola napříč centrosom mikrotubuly pár centriol centrioly Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings ii) buňka řasinkového epitelu zmnožení (200 300 kopií) jako základ bazálního tělíska řasinek (tvoří i bazální tělísko bičíku spermií)
Ribosomy Prokaryota Realizují syntézu proteinů Eukaryota (cytoplasmatické/ jaderná rdna ) ribosom 20 nm 70S 65% proteiny, 35% rrna ribosom 25-30 nm 80S ~50% proteiny, ~ 50% rrna Podjednotky: Velká 50S (23S + 5,8S + 5S rrna) 50 nm Podjednotky: Velká 60S (25-28S + 5,8S + 5S rrna) Málá 30S (16S rrna) Malá 40S (17-18S rrna) co je to S sedimentační koeficient (Svedberg, jednotka 10-13 s, čas sedimentace při ultracentrifugaci) + ribosomy mitochondrií a chloroplastů (prokaryotního typu)
Ribosomy Eukaryota (cytoplasmatické/jaderná rdna) Ribosomy: Volné zejména pro syntézu proteinů cytosolu Vázané na membráně (endoplasmatického retikula, jádra) lokalizaci mohou měnit ribosomy ER v elektronovém mikroskopu cytoplasma endoplasmatické retikulum volné vázané ribosomy ribosom velká podj. malá podj. Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings Vázané ribosomy: - syntéza proteinů určených k začlenění do membrán - syntéza proteinů určených pro export (exocytozou) - syntéza proteinů pro funkce v lumen některých organel (např. endosomů)
Buňka organely a vlastní struktury nyní Alberts a kol.: Základy buněčné biologie, 1998; Espero Publishing, s.r.o.
Jádro obvykle jedno, ale: - bezjadené: savčí erytrocyty, sítkovice floému rostlin - vícejaderné: soubuní příčně pruh. svaloviny, Caulerpa obvykle kulovité 5 µm v průměru jádro v elektronovém mikroskopu: Jaderný obal (karyotéka) -dvojitá membrána (mezera 20-40 nm) -membrány prostoupeny póry (průměr ~100 nm), pórový komplex (proteinů) reguluje vstup makromolekul chromatin jadérko pór jádro jaderný obal povrch jádra Jaderný skelet (lamina) -střední filamenta, 2D síť drsné ER...a dále chromosomy/chromatin proteiny/enzymy-replikace proteiny/enzymy-transkripce ribosom jaderný pór vnější membr. vnitřní membr. jaderná lamina jaderné póry a také jaderný obal jaderná lamina Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
Jádérko obvykle jedno -není ohraničeno membránou -zřetelné (elektronový mikroskop) jako zrnitá hmota s vlákny jádro Místo syntézy rrna a jejich asociace s ribosomálními proteiny vznik velké a malé podjednotky přechod podjednotek do cytoplasmy přes jaderné póry
Endomembránový systém přímý fyzický kontakt organel nebo jejich propojení systémem transportních váčků lysosom hladké ER vakuola jaderný obal drsné ER transp. váček Golgiho aparát cytoplasm. membrána Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings červené šipky ukazují některé cesty migrace membrán (membránových váčků) = vztah mezi organelami endomembránového systému
Endoplasmatické retikulum (ER) retikulum (lat.) = malá síť -síť fyzicky propojených membránových vaků a cisteren -až polovina všech endomembrán (vymezují cisternální prostor) -intimní kontakt s jadernou membránou (propojení prostoru mezi membr. jádra s cisternálním prostorem) Dva typy: Drsné ER (ribosomy na povrchu) směrem od jádra přechází v Hladké ER (bez ribosomů) hladké ER drsné ER cysternální prostor cysterny hladké ER drsné ER jaderný obal ribosomy Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
Endoplasmatické retikulum (ER) Významné funkce Drsné ER - ribosomy syntetizují protein přes pór přímo do cisternálního prostoru - syntéza sekrečních proteinů / peptidů (např. hormon insulín) - primární úprava sekrečních proteinů (většinou glykoproteiny) - tvorba buněčných membrán (syntéza fosfolipidů, integrace transmemr. proteinů, cílení k organele) Hladké ER -syntéza lipidů (tuky, steroidní látky, fosfolipidy) -detoxikace (např. hydroxylace barbiturátů pro vyšší rozpustnost a snadnější vyloučení z organismu)
Golgiho aparát (GA) -má strukturní a funkční polaritu: strana cis v blízkosti ER odkud přijímá transportní váčky strana trans odškrcování transp. váčků pro směrování k povrchu /organelám Významné funkce, uvnitř a od cis k trans: dokončení / modifikace a následné skladování a třídění : - produktů ER (např.glykoproteinů) - syntéza nových látek (mukopolysacharidy, pektin) transportní váček distribuce trans cis transportní váček příjem soustava oploštělých cistren ( propojeny transportními váčky) Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
Lyzosomy - váčky obsahující hydrolytické enzymy (vytvořené v ER GA) - (alespoň některé) vznikají odškrcením z trans GA Významné funkce bezpečné štěpení proteinů, polysacharidů, tuků a nukleových kyselin - autofagie pohlcení části cytoplasmy nebo defektní organely (recyklace monomerů exportem do cytoplasmy) - nitrobuněčné trávení fagocytované potravy jádro fragment peroxisomu mitochodrie lysosom lysosom Lysosomy v lymfocytu Lysosom v akci Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
Lyzosomy Vznik a funkce drsné ER váček do GA částice potravy fagocytóza lysosomy lysosom autofagie fůze potravní vakuola Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
Vakuoly - potravní vakuoly - fagocytoza příjem potravy -stažitelné (kontraktilní) vakuoly osmoregulace v hypotonickém prostředí Potravní vakuola Stažitelná vakuola - naplnění v 6s a vyloučení vody z buňky Mikronukleus Makronukleus Cilie Cytoplasma sladkovodní Paramecium v neustálém ohrožení plasmoptýzou Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
Vakuoly - rostlinná vakuola - vzniká z ER a GA - ohraničena tonoplastem (membrána) Významné funkce - udržování stálosti cytoplazmy (např. ph) - zásobní centrální vakuola cytoplasma tonoplast centrální vakuola - odpadní (zplodiny buněčného metabolismu) buněčná stěna chloroplast Obsah - anorganické ionty (K +,Na +, Ca 2+, Cl -, NO 3- ) Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings - rezervní látky (proteiny) - (mezi)produkty metabolismu (org. kyseliny, sacharidy/sacharosa, aminokyseliny, pektinové látky) - polární pigmenty (antoxantiny, antokyany, flavony) / květy atrakce opylovačů - alkaloidy, třísloviny / ochrana před herbivory
Adaptováno z Johnson R.: Biology, 5 th edition 1999; The McGraw-Hill Comp., Inc. Vakuoly - rostlinná vakuola - vzniká z ER a GA Expanze vakuoly b. stěńa vakuola nástěnný protoplast tonoplast b. stěna jádro jádro centrální vakuola mezivakuolární vrstva cytoplasmy i) malé vakuoly (a málo) v buňkách apikálních meristémů (dělivé pletivo = mladé buňky) i) růst, zmožení vakuol během ontogeneze/dozrávání buňky i) splynutí v centrální vakuolu (až 90% objemu buňky)
(i) Semiautonomní organely mitochondrie a plastidy - množí se dělením -vlastní cirkulární DNA (geny jen pro některé proteiny, zbylé jaderná DNA a dopravovány z cytoplasmy) -vlastní ribosomy bakteriálního typu, ale lidská mitochodrie: 12S rrna a 16S rrna) rostlinná mitochondrie: 18S rrna a 23S + 4,5S + 5S rrna rostlinný chloroplast: 16S rrna a 23S + 4,5S + 5S rrna Alberts a kol.: Základy buněčné biologie, 1998; Espero Publishing, s.r.o.
Chloroplasty a další plastidy vznikají z proplastidu Chloroplasty viz dále (etioplast nedostatek světla, ztráta chlorofylu) Chromoplasty lipofilní pigmenty (karoteny, xantofyly) atrakce květy / opylovači plody / herbivoři Leukoplasty bez pigmentů, zejména zásobní funkce amyloplasty syntéza/ukládání škrobu proteinoplasty ukládání krystaloidů proteinů elaioplasty tukové kapénky (např. liliovité)
Chloroplasty obvykle 2 x 5 µm (čočkovitý tvar); 1 až 200 / buňka -od cytoplasmy oddělen dvojitou membránou -uvnitř další membránový systém - thylakoidy (systém oploštělých vaků) -vně tylakoidů stroma (DNA, RNA,proteiny/enzymy, ribosomy) - naskládáním tylakoidů vznikají grana vzájemně propojená (jedn. č. granum) Funkce chloroplast přeměna světelné energie na chemickou (fotosyntéza, tj. 6CO 2 + 6H 2 O glukosa + 3O 2 ) stroma vnější a vnitřní vnitřní membr. granum thylakoid Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
Fotosyntéza (i) chlorofyl Alberts a kol.: Základy buněčné biologie, 1998; Espero Publishing, s.r.o.
Mitochondrie 0,5 x 1 až 10 µm; obvykle stovky až ~ 25 tis. / buňka Systém dvou membrán - vnější membrána hladká [55% proteiny] - intermembránový prostor - vnitřní membrána - velký povrch - zvrásněná a záhyby (krysty) [72% proteiny] - vnitřní membrána vymezuje mitochondriální matrix (DNA, RNA,proteiny/enzymy, ribosomy) mitochondrie intermembránový prostor vnitřní membr. krysta matrix vnější membr. Hlavní funkce aerobní respirace produkce ATP Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings
aerobní respirace (i) Alberts a kol.: Základy buněčné biologie, 1998; Espero Publishing, s.r.o.
Peroxisomy - nejsou tvořeny z ER ani GA - rostou zabudováním fosfolipidů a proteinů do membrány dosažení kritické velikosti rozdělen - obsahují oxidativní enzymy (R-H 2 + 0 2 R + H 2 0 2 ) a katalasu (2H 2 0 2 2 H 2 0 + 0 2 ale i H 2 0 2 + R jiný -H 2 + 0 2 R jiný + 2H 2 0) chloroplast peroxisom mitochondrie Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6 th edition Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings Napřiklad: R = mastná kys., aminokyselina oxidativní štěpení R jiný = ethanol, fenolické látky oxidativní štěpení speciální případ: glyoxysomy: přeměna tuků na sacharidy během klíčení semen
organely a vlastní struktury - v rostlinách typicky chybí: lysosomy, centrioly, bičíky - v živočišných buňkách chybí: centrální vakuola/tonoplast, buněčná stěna, plastidy Alberts a kol.: Základy buněčné biologie, 1998; Espero Publishing, s.r.o.