Maturitní otázka č. 8 Základy buněčné biologie vypracovalo přírodozpytné sympózium LP, AM & DK na konferenci v Praze, 1. Máje 2014 Buňka (cellula) je nejmenší známý útvar, který je schopný všech životních projevů. Je základní stavební a funkční jednotkou těl organizmů. Výjimkou jsou nebuněčné organismy, jako jsou např. viry, viroidy a virusoidy. Buňka však není nejmenší složkou: atom molekula organela buňka Největší buňkou je žloutek ve vajíčku (cca 3 cm), nejmenší buňkou pak bakterie (nejmenší cca 3 mikrometry, čili 10000 krát menší (objemově až 25 000 000 000 000 krát menší tzn. tolikrát se vejde tato bakterie do žloutka)). Organismus Vlastnostmi živých organismů jsou schopnost pohybovat se, rozmnožovat, organizovat, schopnost vnímání a reakce, vývoje, růstu a látkové přeměny (metabolismu) Organismy rozdělujeme na: jednobuněčné (bakterie, prvoci, řasy) mnohobuněčné (živočichové, vyšší rostliny) Rozdělení buněk Buňky rozdělujeme na prokaryotické a eukaryotické. Prokaryotické buňky jsou hlavně bakterie. Vyznačují se tím, že nemají jádro (nepravé jádro). Eukaryotické buňky mají živočichové a rostliny. Mají tzv. pravé jádro. Eukaryotické buňky a buněčné organely Rozdělujeme je na rostlinné a živočišné. Mají organely, které plní určité funkce: Jádro a jadérko buněčné jádro je ústřední organelou genetických informací. V jedné buňce se obvikle nachází jedno jádro, které je nepostradatelné. obal jádra je tvořen dvojitou membránou s póry, pomocí které je jádro propojeno s endoplazmatickým retikulem. složkou jaderné hmoty je chromatin, sestávající z DNA a bílkovin. jádro kontroluje syntézu proteinů neboli biochemické pochody v buňce. v jádru je také jadérko, které obsahuje ribozomální RNA.
Mitochondrie pomocí nich buňka dýchá. jsou obaleny dvěmi membránami. Vnější tvoří obal mitochondrie, vnitřní membrána dělí její vnitřní prostor. rozmnožují se dělením. Mají vlastní DNA. Endoplazmatické retikulum provádí syntézu tuků a bílkovin. zajišťuje transport látek v buňce z buněčného jádra. Navazuje přímo na membránu jádra. je tvořeno rozvětveným systémem biomembrán. jsou dva druhy ER drsné má na sobě ribozomy, na kterých probíhá syntéza bílkovin hladké zajišťuje syntézu tuků. Golgiho aparát slouží k transportu a úpravě bílkovin. je tvořeno váčky cisterny. provádí syntézu polysacharidů tvořících buněčnou stěnu. Navazuje na endoplazmatické retikulum, přijímá látky z něj látky a transportuje je dále do buňky. tvoří se zde látky určené k vylučování. Ribozomy provádí syntézu bílkovin Cytoplazma tekutá část buňky (vyplňuje buňku). má gelovou konzistenci, proudí po buňce. Obklopuje všechny organely. skládá se převážně z vody (75%), anorganických a organických látek cukry (sacharidy), tuky (lipidy), bílkoviny (proteiny). Cytoskelet vnitřní kostra buňky (u živočišných buněk zajišťuje tvar). zajišťuje zavěšení organel. Udržuje pohyb v buňce. je tvořen bílkovinami. Cytoplazmatická membrána polopropustný obal buňky, kontroluje pohyb látek do buňky a z buňky ven. polopropustnost zajišťuje vrstva fosfolipidů a membránové proteiny.
Živočišná buňka Co má jen živočišná buňka: Lysozomy mají za úkol buněčné trávení (pouze vnitrobuněčné). Centrozomy má svou funkci při dělení živočišné buňky. jeho centrem je centriol. Rostlinná buňka Co má jen rostlinná buňka: Vakuola zásobárna vody, barviv, zásobních látek i odpadních látek. v dospělé buňce je pouze jedna vakuola, která tvoří cca 80% celkové objemu. Při buněčném dělením nalezneme vakuol více. vzniká v ER. Buněčná stěna plášť, který chrání rostlinnou buňku; zajišťuje ochranu buňky, její pružnost a pevnost. základní stavební jednotkou je celulosa. Chloroplasty jsou důležité pro tvoření fotosyntézy. obsahují zelené barvivo chlorofyl. mají vlastní DNA a rozmnožují se dělením.
Prokaryotické buňky bakterie (více o bakteriích v otázce 8. Viry a bakterie) bakterie má buněčnou stěnu nemá jádro, molekulu DNA má proto volně v celé buňce jenom základní organely, má cytoplasmu s ribozomy, bičík Srovnání buněk bakteriálních, rostlinných a živočišných Jádro Ne Ano Ano Buněčná stěna Ano Ano Ne Mitochondrie Ne Ano Ano Endop. retikulum Ne Ano Ano Golgiho aparát Ne Ano Ano Chloroplasty Ne Ano Ne Vakuoly Ne Ano Ne Lysozomy Ne Ne Ano
Dělení buňky dělení buňky (jádra i dalších organel), jsou části cyklického a opakujícího se děje, buněčného cyklu dělení buňky předchází její růst (kromě výjimek, jako je např. rýhování živočišného vajíčka); kdyby tomu tak nebylo, buňky by se postupně zmenšovaly vždy o polovinu dělení buňky je jediný známý způsob rozmnožování, resp. vzniku buňek. Buňky vzniklé dělením buňky mateřské nazýváme dceřiné, vůči sobě navzájem jsou sesterské. známe dělení mitotické, kdy dceřiné buňky budou mít na konci cyklu plný počet chromozomů (46). Druhý způsob dělení je meiotický, čili redukční dělení, na jehož konci budou mít dceřiné buňky poloviční sadu chromozomů (23) Mitóza Při mitóze zůstává v dceřiných jádrech zachován počet chromozómů. Mitóza sama může sloužit k budování mnohobuněčného organismu nebo k nepohlavnímu rozmnožování (např. jahodník). Hruběji lze buněčný cyklus rozdělit na mitózu a interfázi. Interfáze V rámci buněčného cyklu předchází mitóze tzv. S-fáze, během které je za pomoci replikace zdvojena genetická informace, aby mohlo dojít k jejímu rozdělení (nejde o zvýšení počtu chromozómů, ale o dosyntetizování párových chromatid na chromozómech), a G 2 -fáze, během které buňka roste a provádí poslední přípravu před mitózou. Po mitóze následuje G 1 -fáze, během níž se vytváří genetická informace buňky a syntetizují se bílkoviny a RNA. Mitotické dělení Mitóza trvá oproti interfázi krátce. Její průběh se dělí na čtyři části: Profáze v této fázi dochází k diferenciaci chromozomů, tzn. chromatidy se stanou zřetelnějšími. Chromozómy se rozptylují v cytoplazmě buňky. Rozpadá se jaderná membrána (endoplazmatické retikulum). Zdvojený centrozom se začne od sebe vzdalovat k opačným pólům buňky a vytvářejí dělící vřeténko. Metafáze Chromozómy se řadí doprostřed buňky bod sebe. Anafáze (chromozomy jsou tvořeny dvěma chromatidami a spojeny centromerou) Chromatidy chromozomů jsou v oblasti centromer napojeny na dělící vřeténka vycházející z centrozomů, umístěných na opačných pólech buňky. Proto každá ze dvou chromatid v chromozómů, je přitahována k opačným pólům buňky. Telofáze 46 chromatidů se přitáhne k jednomu centrozomu a 46 dalších chromatidů k druhému centrozomu. Okolo nich se začne vytvářet jaderná membrána. Na konci telofáze dochází k zaškrcení buňky a vznikají dvě dceřiné buňky (proces odborně nazvaný cytokyneze). Po cytokynezi vstupují dceřiné buňky do interfáze G1, během níž dojde k dotváření genetických informací. V S-fázi se pak dokopírují jednotlivé chromatidy... Cyklus probíhá stále dokolečka, protože buňky neustále umírají a je potřeba doplnit jejich řady. (Meióza, čili redukční dělení buňky (např. u pohlavních buňek) je popsané v otázce č. 10, ale je dobré o něm mluvit i v této otázce.)