1 (2) CYTOLOGIE stavba buňky Buňka základní stavební a funkční jednotka všech živých organismů. (neexistuje život mimo buňku!) buňky se liší tvarem i velikostí - záleží při tom hlavně na jejich funkci. (Nervové buňky mají délku svých výběžků až v řádu desítek cm, nejmenší buňky bakterií dosahují cca 1 µm mikrometr (10-6 = 1 milióntina metru.) Největší buňky v živočišné říši jsou samičí pohlavní buňky vajíčka.) Existují sice organismy, které jsou menší a jednodušší než buňky viry, ale jejich existence je na buňkách závislá, neboť se rozmnožují pouze v buňkách a žijí jako buněční parazité. Rozdělení buněk podle vnitřního složení, složitosti, podoby jádra a částečně i velikosti rozdělujeme buňky do dvou velkých skupin: Prokaryotické buňky - (nejaderné) Najdeme výhradně u jednobuněčných organismů - bakterií a sinic Buňka je jednodušší a cca 10X menší než buňka eukaryotická. Některé organely zcela chybí, nebo jsou redukované. Nemají jádro, DNA volně v cytoplazmě. Eukaryotické buňky - (jaderné) u buněk rostlin, živočichů a hub tvoří jak organismy jednobuněčné, tak i mnohobuněčné Buňky všech organismů mají obdobné složení a uspořádání Obecně rozdělujeme části buněk do tří skupin: 1. povrchové struktury - cytoplazmatická membrána, buněčná stěna a pouzdro 2. základní cytoplazma buněčná kapalina a cytoskelet 3. cytoplazmatické struktury buněčné orgány organely Popis rostlinné a živočišné buňky
Bakteriální buňky s velkým množstvím fimbrií na povrchu snadno vytváří kolonie a dobře přilnou k jakémukoliv i hladkému povrchu - zuby. POVRCHOVÉ STRUKTURY BUNĚK Cytoplazmatická membrána - CTM základní povrchová struktura každé buňky. ohraničuje buňku vůči okolí transportuje látky skrze CTM komunikuje s okolím Stavba CTM fosfolipidy tvoří základ CTM (mají podobu bimolekulárního filmu) fosfáty - tvoří hydrofilní část CTM a jsou na jejím povrchu lipidy tvoří hydrofobní část a najdeme je uvnitř CTM.
bílkoviny jsou mezi fosfolipidy. Nejčastěji mají funkci přenašečů, které transportují látky skrz CTM do buňky nebo je exportují ven. oligosacharidy - fungují jako buněčné receptory přináší do buněk informace z okolí, slouží ke komunikaci buněk. Stejnou stavbu mají všechny biomembrány. Jejich základní vlastností je polopropustnost pro některé látky jsou propustné, pro jiné ne. Buněčné spoje Nachází se v CTM a umožňují spojení buněk Pevné spojení buněk zajišťují buněčné spoje (např. desmozomy ploché spojky. Tvoří je vlákna, která prostupují CTM a vyčnívají i do vnitřního prostoru spojovaných buněk.) Buněčná stěna - BS U eukaryotických organismů ji najdeme pouze v buňkách rostlin a hub Buňku zpevňuje a udržuje její stálý tvar Složky (látky) BS se syntetizují uvnitř buňky a skrze CTM se transportují na povrch BS je pro většinu látek propustná Tvoří ji především polysacharidy (celulóza u rostlin, chitin u hub a u bakterií a sinic peptidoglykan). Pouzdro U bakteriálních buněk a prvoků (u nich se nazývá cysta) Chrání organismus za nepříznivých podmínek vyschnutí
Glykokalyx Polysacharidový obal - umožňuje bakteriím přilnout k hladkému povrchu (např. na zuby) Základní cytoplazma Má podobu husté kapaliny Vytváří základní prostředí vnitřku buňky Cytoplazma je protkána strukturou z vláken a tubulů, kterou nazýváme cytoskelet (vytváří vnitřní kostru buňky - strukturu podobnou lešení, která usnadňuje transport látek a upevňuje buněčné orgány - organely) V cytoplazmě se nachází - inkluze, mají různé funkce: ODPADNÍ zplodiny metabolismu - např. CO 2 ZÁSOBNÍ - tukové kapénky, škrob, OCHRANNÉ - šťavelan vápenatý, latex apod. CYTOPLAZMATICKÉ STRUKTURY ORGANELY Představují buněčné orgány zajišťující základní životní funkce na úrovni buňky. Pravděpodobně vznikaly postupným vývojem nebo jsou výsledkem symbiózy buňky s jinými organismy (mitochondrie, plastidy mají vlastní DNA). Jádro Je řídící a koordinační centrum buňky Obsahuje genetické informace DNA Řídí veškeré procesy důležité pro život buňky i celého organismu především proteosyntézu (syntézu bílkovin) (U bakterií a sinic se jádro nevyskytuje. Genetická informace v podobě DNA se volně rozprostírá v cytoplazmě. Jádro není vyvinuté ani u virů, neboť obsahují pouze molekulu DNA nebo RNA. Organismy s eukaryotickou buňkou mají DNA zformovanou do útvarů, které nazýváme chromozomy. Ty vyplňují jádro, které má dvojitou membránu. Každý živočich má ve svých buňkách přesný počet chromozómových párů např. člověk - 23, tedy celkem 46 chromozomů. Pouze pohlavní buňky (spermie a vajíčka) mají poloviční počet chromozómů. (Z každého chromozomového páru dostávají jen jeden, neboť nový jedinec vzniká spojením dvou pohlavních buněk.) Chromozomy umožňují přesné rozdělení genů buňky při dělení jádra během MITÓZY (buněčné dělení). U některých buněk jádro chybí červené krvinky. Mitochondrie Představuje energetické centrum buňky Dochází v ní k buněčnému dýchání Energie organických sloučenin (glukóza) se přeměňuje na chemickou energii ve formě ATP (adenosintrifosfát - universální energetické platidlo.)
Rovnice dýchání je prakticky opakem fotosyntézy: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 ------------- 6CO 2 + 6H 2 O + MOLEKULY ATP Mitochondrie mají dvojitou membránu Nachází se ve všech živých buňkách. (Nejvíce jich mají buňky nervové a svalové - několik set tisíc v jedné buňce). Životaschopnost mitochondrií není příliš vysoká, neustále se musí doplňovat. (Jejich počet v buňce je variabilní a záleží na momentálních potřebách energie té které buňky.) Mají vlastní DNA, nezávislou na DNA buňky (umožňuje to rychlý nárůst jejich počtu v buňce) Endoplazmatické retikulum (ER) Vypadá jako soustava měchýřků, nádrží a kanálků Vzniká z vnější jaderné membrány Rozlišujeme dva základní typy ER: Drsné na jeho povrchu se nachází ribozomy Hladké bez ribozomů Účastní se metabolismu tuků, cukrů a bílkovin Podílí se na transportu a ukládání látek Vznikají z něho specifické buněčné útvary lysozomy. Ribozomy Jsou drobná dvoudílná tělíska tvořená molekulou rrna a bílkovinami. Najdeme je na ER, volně v cytoplazmě, ale i v jádře, plastidech a mitochondriích. Probíhá v nich syntéza bílkovin - proteosyntéza Oba díly ribozomů se spojují pouze během proteosyntézy. Jejich počet v buňce je závislý na potřebě syntézy nových bílkovin. U rostoucích buněk jich najdeme až několik tisíc. Golgiho aparát (GA) Je tvořen soustavou měchýřkovitých nádrží GA upravuje bílkoviny i ostatní organické látky v těsné návaznosti na ER. Upravené látky transportují odštěpené váčky GA po buňce. (U rostlinných buněk takto GA distribuuje celulózu a tím se významnou měrou podílí na stavbě BS.) Plastidy Typické organely rostlinných buněk
Podle barvy i funkce je dělíme na: Bezbarvé 1. LEUKOPLASTY najdeme je hlavně v kořenech a hlízách. Obsahují škrobová zrna a mají především zásobní funkci. (oddenkové hlízy bramboru) Barevné 2. CHLOROPLASTY obsahují zelené barvivo chlorofyl. V chloroplastu se díky němu váže světelná energie do chemických vazeb. Tuto reakci nazýváme fotosyntéza. Vznikají při ní organické látky a jako odpadní látka se uvolňuje kyslík. 6CO 2 + 6H 2 O + světelná E ------------- C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Chlorofyl je v chloroplastech vázán do tylakoidů, - váčků naskládaných do gran vnitřní membrány chloroplastů. Oxid uhličitý, který je k fotosyntéze potřebný se ze vzduchu do buněk dostává listovými průduchy. Voda proudí cévními svazky z kořenů. 3. CHROMOPLASTY - jsou chloroplastům podobné útvary obsahující jiná, fotosynteticky neaktivní barviva (karoten ). Vyskytují se především v květech, kořenech a plodech. Tato barviva najdeme i v chloroplastech, ale zde jsou patrná až po degeneraci dominantního chlorofylu na konci vegetativního období - podzimní barvení listů. Vakuoly Tvoří je zásobní váčky a cisterny Vyskytují se především v rostlinných buňkách Na povrchu mají tonoplast - jednoduchou membránu. Obsahují zásobní látky rozpuštěné ve vodě Svým obsahem dávají mnohým rostlinám charakteristické vlastnosti - chuť, léčivost, vůně, nebo jedovatost. Mohou tvořit většinu objemu buňky zralé dužnaté plody (na obrázku vidíme obrovské vakuoly v plodech černého bezu). Vakuoly najdeme také u některých prvoků. Rozlišujeme je na dva typy vakuoly potravní (trávení) a pulsující (vylučovací). U živočichů najdeme vakuolám podobné útvary v tukových buňkách, kde jsou téměř celé vyplněné tukem. Lysozomy Najdeme je výhradně u živočišných buněk Drobné váčkovité útvary vznikají endoplazmatického retikula Obsahují enzymy, které štěpí složité molekuly na jednoduché - zastávají funkci buněčného trávení Mohou mít i obrannou funkci (např. v bílých krvinkách rozkládají lysozomy cizorodé částice a buňky)
Obrannou funkci mají také lysozomům podobné útvary cytozomy Názvy cytozomů se odvíjejí od vzniku nebo funkce. Typickým příkladem je fagozom váček vznikající při fagocytóze - (Aktivní pohlcování částic z okolí buňky pomocí vychlípení CTM typické pro bílé krvinky makrofágy, které tímto způsobem odstraňují z krve bakterie, viry, poškozené buňky prachové částice apod.) Vláknité struktury Představují pohybovou, vodivou nebo mechanickou složku buňky Často vznikají, až když je buňka potřebuje (dělení buňky) Tvoří je především bílkoviny Patří sem: Centrozom - je důležitý při dělení buňky - mitóze. Zahajuje ji vlastním rozdělením. Nenajdeme ho u buněk vyšších rostlin a hub! Má podobnou stavbu jako bičíky. Dělící vřeténko objevuje se také při dělení buněk (mitóze), má na starost přesné rozdělení a rozmístění chromozomů mateřské buňky do dceřiných. Vzniká z Centrozomu. Fibrily - vysoce specializované buněčné struktury živočišných buněk - zajišťují pohyb a přenos nervových vzruchů. (svalové a nervové buňky)