BUŇKA Základy biologie OP3MK_ZABI Přednáška 6.10.2012 Různé typy buněk • Spermie Ledviny Vajíčko Pankreas Sval Srdce Krev Mozek Kost Co je to buňka? • • • s29 Co je to buňka? • •Základní stavební a funkční jednotka všech živých organismů. • •Je nějaký organismus, který je nebuněčný? • s29 Kdo objevil buňku? • Kdo objevil buňku? •1665 Robert HOOK pozoroval tenký řez korku –komůrky, které viděl, mu připomínaly buňky včelího plástu – cellulae •1674 Anthony van Leeuwenhoek – dokonalejší mikroskop – pozoroval bakterie a prvoky •Na konci 30.let 19.století Matthias Schleiden a Theodor Schwann - na základě mikroskopování R a Ž dospěli k závěru, že všechny ORG jsou z buněk •J.E.Purkyně – potvrdil buněčnou teorii = Buňka je základní stavební a funkční jednotka všech živých organismů. PURKYNE VEL BUN •Velikost buněk • Stavba buňky - organely •Které organely si pamatujete? Význam organel a částí buňky jádro Řídí buňku, umožňuje rozmnožování Přenos dědičných vlastností vakuoly Shromažďování zásob. látek, odpadních látek- u rostl. buňky Látková výměna - prvoci chloroplasty Obsah chlorofyl - fotosyntéza mitochondrie Buněčné dýchání- uvolnění energie z org. látek cytoplazma Vnitřní prostředí buňky buněčná stěna Tvoří povrch buněk rostlin, hub, bakterií, určuje tvar, propustná pro vodu s miner. látkami cytoplazmatická membrána u rostlin pod buň. st., u živ. b. na povrchu, je polopropustná , převod vody s rozp. látkami Rozdělení: Organizační diagram Buňka prokaryotická eukaryotická rostlinná živočišná buňka hub mg0410 Názvy buněk •Používají se následující názvy: •Prokaryotická = prokaryotní = prokaryontní •Eukaryotická = eukaryotní = eukaryotní Prokaryotní buňka Rychlost metabolických dějů je mnohem vyšší než u eukaryotních buněk, což je umožněno tím, že vnitřní prostor není dělen membránami. Nikdy nevytváří mnohobuněčný organismus, nanejvýš kolonie. Jsou haploidní, množí se příčným dělením. V buňceje místo pravého jádra stočená dvoušroubovice DNA na bílkovinném nosiči. Tato stočená dvoušroubovice se nazývá jaderná hmota (nukleoid), jež je jediným chromosomem. Obr. 2. Prokaryotní bakterie prokaryotní buňka Struktura prokaryotické buňky: •Jádro (=nukleoid) – je tvořené dvouvláknovou kružnicovou molekulou DNA •Buněčná stěna - tuhý obal buňky, uděluje tvar, mechanicky chrání. Je složena z peptidoglykanu (=dusíkatý polysacharid typický pro baktérie) •Cytoplazmatická membrána – odděluje vnitřní prostředí od vnějšího, je polopropustná (=semipermeabilní), podílí se na replikaci chromozómu •Cytoplazma – je viskózní, koncentrovaný roztok obsahující převážně bílkoviny •Ribozómy – drobná tělíska v cytoplazmě, skládají se z RNA a bílkovin ROST B Rostlinná buňka prokaryotní buňka Prokaryotická buňka Eukaryotní živočišná buňka Eukaryotní buňky jsou mnohem větší než prokaryotní a mají také dokonaleji vyvinuté a komplikovanější vnitřní uspořádání. Jsou to typické buňky, které se nacházejí v lidském těle. Na rozdíl od prokaryotních buněk mají pravé jádro, jež je ohraničeno jadernou membránou. Obr. 3. Eukaryotní živočišná buňka Snímky a – vakuola c – plazmatická membrána h – jádro i – jadérko k – ribozomy l – mitochondrie m – cytoplazma n – buňečná stěna Rostlinná buňka Obr. 3. Eukaryotní živočišná buňka Jadérko Hrubé endoplasmatické retikulum Jádro Golgiho aparát Jaderná membrána Lyzosom Mitochondrie Plasmatická membrána Mikrotubuly Hladké endoplasmatické retikulum Cytoplasma Ribosom Mikrofilamenta Jaderné póry Bičík Brvy animal-cell-500 cytoplazma mitochondrie plazmatická membrána jádro Živočišná buňka bunka ucebnice ZS.jpg tabulka Stavba rostlinné a živočišné buňky Organely (části) Buňka rostlinná živočišná cytoplazmatická membrána buněčná stěna jádro mitochondrie vakuoly chloroplasty Stavba rostlinné a živočišné buňky Organely (části buňky) Buňka rostlinná živočišná cytoplazmatická membrána ano ano buněčná stěna ano ne jádro ano ano mitochondrie ano ano vakuoly ano ne chloroplasty ano ne Buněčná stěna •Rostlinné buňky a buňky hub •Je propustná •Tvar buněk – skelet Cytoplazmatická membrána bunecna stena 1 Cytoplasmatická membrána Všechny buňky jsou ohraničeny plasmatickými membránami. Základ plasmatické membrány tvoří dvojitá vrstva složená z fosfolipidů. Fosfolipidy jsou svými hydrofobními částmi molekul (zbytky mastných kyselin) přivráceny k sobě a hydrofilními částmi (zbytky kyseliny fosforečné) směřují od sebe. Mezi fosfolipidy jsou vmezeřeny bílkoviny. Biomembrány eukaryotních buněk obvykle obsahují steroid cholesterol. Obr. 19. Cholesterol Hydrofilní část Hydrofóbní část Vmezeřené bílkoviny Obr. 18. Stavba buněčné membrány Cholesterol patří mezi steroidní alkoholy a je zároveň nedílnou součástí membrán živočišných buněk. Vysoká hladina cholesterolu v krvi je jedním z rizikových faktorů pro vznik srdečního infarktu. bunecna stena 2 Přenos přes cytoplasmatickou membránu Pasivní Aktivní Látky prochází přes plasmatickou membránou po koncentračním gradientu bez spotřeby energie. Látky prochází přes plasmatickou membránou proti koncentračnímu gradientu za spotřeby energie. [USEMAP] Obsah Difuze • transport USN DIF • osmosa Osmóza Osmóza – živočišná buňka • osmoza 2 Osmóza – živočišná buňka • osmoza A R Elektrochemický gradient Energie Prostá difuze Usnadněná difuze Pasivní transport Aktivní transport Lipidová dvouvrstva Transportovaná molekula Přenašečové proteiny Membránový kanál Přenos přes cytoplasmatickou membránu Obr. 20. Mechanismy průchodu přes plasmatickou membránu Spustit animaci > Animaci spustíte po kliknutí na animační tlačítko „Spustit animaci“. Přenašečový protein pro usnadněnou difuzi Přenašečový protein Po navázání transportovaného proteinu dochází ke konformačním změnám ve struktuře přenašečového proteinu. Koncentrační gradient Obr. 24. Transport pomocí přenašečového proteinu Spustit Transportovaná látka > Animaci spustíte po kliknutí na animační tlačítko „Spustit“. Červený šestiúhelník znázorňuje transportovanou látku (např. glukosu). AKTIVNI TRANSP NaKpumpa Fagocytóza • Fagocytoza Pinocytóza – buněčné pití • Pinocytoza Jádro schéma buněčného jádra v interfázi (mimo buněčné dělení) Řídí buňku, umožňuje rozmnožování Přenos dědičných vlastností Jádro (nucleus) Obr. 4. Jádro, jaderná membrána a jaderné póry [1] Jádro Jádro Jaderné póry Jaderná membrána [USEMAP] Obsah Na obrázku jsou znázorněny snímky z elektronového mikroskopu. Vnitřek jádra je vyplněn sítí bílkovinných vláken – tzv. jadernou plasmou (karyoplasma, někdy též jaderná šťáva). Jádro má dvě funkce: Genetickou (Replikace DNA) Metabolickou (Řízení některých metabolických procesů buňky) Metabolickou funkcí rozumíme např. syntézu RNA, některých enzymů, ATP aj. Jádro (nucleus) Genetickou funkcí rozumíme např. tvorbu vlastních složek nebo replikaci, kdy dochází k přenosu genetických informací z mateřské buňky na dceřinou. Jadérko (nucleolus) Jadérko se nachází uvnitř jádra v karyoplasmě. Jeho funkce souvisí s metabolickými funkcemi jádra, podílí se také na syntéze některých bílkovin. Obr. 5. Jadérko [1] Jaderná membrána Jedná se o dvouvrstevnou blánu oddělující jaderný obsah od cytoplasmy. Součástí této membrány jsou submikroskopické otvůrky – tzv. jaderné póry, které zajišťují prostupnost jaderné membrány. Těmito póry jsou mezi karyoplasmou a cytoplasmou aktivně přenášeny nízkomolekulární i makromolekulární látky. V jadérku vznikají ribosomy, což jsou kulovité útvary potřebné pro syntézu bílkovin. Na obrázku je znázorněn snímek z elektronového mikroskopu. Mitochondrie mitochondrie Buněčné dýchání- uvolnění energie z org. látek Mitochondrie Membrána mitochondrií je tvořena ze dvou vrstev. Na vnitřní membráně mitochondrií probíhá dýchací řetězec. Jedná se o řetězec chemických dějů, při kterých dochází k přenosu vodíku z redukovaných koenzymů (NADH, FADH2) na elementární kyslík za vzniku vody a energie ve formě ATP. Obr. 7. Mitochondrie[1] mitochondrie Vnější kompartmenty Vnější membrána Vnitřní membrána Vnitřní kompartmenty Krista Vnitřek mitochondrie se nazývá matrix. Mitochondrie Membrána mitochondrií je tvořena ze dvou vrstev. Na rozdíl od ostatních organel se mitochondrie mohou reprodukovat, neboť obsahují svou vlastní DNA. mitochondrie Obr. 8. Mitochondrie Obr.9. Dýchací řetězec Na vnitřní membráně mitochondrií probíhá dýchací řetězec. Jedná se o řetězec chemických dějů, při kterých dochází k přenosu vodíku z redukovaných koenzymů (NADH, FADH2) na elementární kyslík za vzniku vody a energie ve formě ATP. Chloroplasty chloroplast chloroplast1 Obsah chlorofyl - fotosyntéza Ribosomy Jedná se o malé, nepatrné kulovité útvary uvnitř buňky. Buď jsou vázané na endoplasmatickém retikulu, nebo se vyskytují volně v cytoplasmě. Hlavní funkcí ribosomů je tvorba bílkovin, které vznikají z aminokyselinových řetězců. Obr. 10. Model ribosomu E-místo P-místo A-místo Velká ribosomální jednotka Malá ribosomální jednotka P A E Vazebné místo pro mRNA Ribosomy jsou tvořeny z velké a malé podjednotky, které se skládají z RNA a bílkovin. Endoplasmatické retikulum (ER) Endoplasmatické retikulum je systém měchýřků a kanálků. ER1 Obr. 11. Endoplasmatické retikulum [1] Ribosomy [USEMAP] Obsah Na obrázku je znázorněn snímek z elektronového mikroskopu. Endoplasmatické retikulum (ER) Drsné endoplasmatické retikulum má drsný povrch, k němuž zvnějšku přiléhají ribosomy. Na povrchu drsného endoplasmatického retikula jsou syntetizované bílkoviny. Hladké endoplasmatické retikulum se skládá především z jemných dutých trubiček a nemá ribosomy. Hlavní činností hladkého endoplasmatického retikula je syntéza lipidů a sacharidů. Drsné endoplasmatické retikulum Hladké endoplasmatické retikulum Rozlišujeme dvě formy ER: Endoplasmatické retikulum je systém měchýřků a kanálků. GA Golgiho aparát (GA) V Golgiho aparátu dochází k úpravě produktů z endoplasmatického retikula, které jsou přenášeny pomocí měchýřků. Upravené produkty jsou uvolňovány v podobě membránových váčků do cytoplasmy. Golgiho aparát zajišťuje taktéž vylučování odpadních látek – tzv. exocytosu. Opak exocytosy je tzv. endocytosa, během níž dochází k transportu živin z vnějšku do cytoplasmy. Obr. 12. Golgiho aparát [1] Lyzosomy a peroxisomy Peroxisomy jsou malé membránou ohraničené váčky, které zajišťují detoxikaci či odbourávání alkoholu a ostatních toxických látek ohrožujících buněčnou existenci (např. peroxid vodíku). Lyzosomy a peroxisomy vznikají odškrcováním váčků z Golgiho aparátu. Lyzosomy jsou malé nepravidelné organely odpovědné za odbourávání látek (trávicí procesy) uvnitř buňky. [USEMAP] Obr. 13. Lyzosom [1] Obsah Na obrázku je znázorněn snímek z elektronového mikroskopu. • vakuola Cytoskelet Obrázek31 Aktinová filamenta (mikrofilamenta) Mikrotubuly Intermediální filamenta (střední filamenta) Obr. 14. Cytoskelet [2] [USEMAP] Obsah Vlákna jsou označena různými fluorescenčními barvivy. Cytoskelet Cytoskelet je soustava vláknitých bílkovinných útvarů, která má opěrnou a pohybovou funkci. Mikrotubuly Intermediální filamenta Aktinová filamenta Intermediální filamenta (střední filamenta) jsou tvořena vláknitými molekulami bílkovin. Jejich hlavní funkcí je zajištění pevnosti buněk. Jedná se o dlouhé duté trubice, které jsou tvořené proteinem tubulinem. Hlavní funkcí mikrotubulů je určování pozice membránových buněčných organel a řízení transportu uvnitř buňky. Aktinová filamenta (mikrofilamenta) jsou šroubovité polymery proteinu aktinu. Mikrofilamenta jsou důležitá pro buněčný pohyb uskutečňovaný prostřednictvím buněčného povrchu např. při fagocytose. Centrioly Jedná se o krátké válcovité útvary tvořené devíti trojicemi mikrotubulů. V živočišných buňkách se nacházejí v blízkosti jádra v oblasti centrozomu. Centrioly jsou nezbytné v procesu buněčného dělení. Cytoplasma Cytoplasma je průhledná látka nacházející se okolo jádra, která vyplňuje zbytek buňky. Cytoplasma je místem mnoha životně důležitých buněčných aktivit. Čirá cytoplasma mezi organely se nazývá cytosol. Obr. 16. Cytoplasma a cytosol Mitochondrie Golgiho aparát Endoplasmatické retikulum lyzosom Jaderný obal Cytosol Cytoplasma Každá centriola je tvořena dvěma na sebe kolmými válečky. Obr. 17. Centrioly bunka barevná hrubá Vakuoly Mají v různých buňkách různé funkce, obsahují kapalinu, která se nazývá buněčná šťáva. Jsou obklopeny jednou membránou = tonoplast. Rostlinné vakuoly - u starých buněk tvoří až 90% vnitřku buňky, v buněčné šťávě bývají rozpuštěny cukry (sacharóza – cukrová řepa) zásobní bílkoviny (semena), enzymy, barviva (barva květů), některé obsahují trávicí enzymy (plní funkci lysozomů). Prvoci mají potravní vakuoly, stažitelnou (pulsující) vakuolu. Na obrázku je znázorněn snímek z elektronového mikroskopu. Vakuola Rhoeo_Discolor_-_Plasmolysis.jpg Obarvené vakuoly v pletivu podeňky různobarvé (Rhoeo discolor) A už umíte všechno J s17