Rostlinná buňka Plant_cell_structure_cs https://cs.wikipedia.org/wiki/Rostlinná_buňka Lze definovat typickou rostlinnou buňku? Stěží… Rostlinné buňky jsou schopny produkovat všechny sloučeniny nezbytné ke svému životu (např. všechny proteinogenní (biogenní) AK (19-20), proteiny, lipidy, nukleové kyseliny, vitamíny) – stačí světlo, voda a cca 20 prvků) organismus Homo sapiens: schopen syntézy pouhých 11 z 20 proteinogenních AK Plastidy – hlavní anabolická místa Rostlinná buňka Plant Anatomy Omyl na tomto obrázku: Intermediální filamenta Centrozom (viz Wiki, hesla centrozom, centriola) 2015 Paperback ISBN: 9780470714218 Hardback ISBN: 9780470714225 Rostlinná vs. živočišná buňka Biochem Mol Biol Plants 1920px-Animal_cell_structure_en Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4266142 buněčná stěna vakuola lysozómy plastidy (mají je Protista, ne však Animalia) centriola (centromery) eukaryontní bičík (flagellum, též cilium – řasinka, brva): ze stabilizovaných mikrotubulů, které mají specifickou strukturu 9+2 - uprostřed dva centrální jednoduché mikrotubuly a kolem devět dvojitých mikrotubulů (prokaryota: protein flagelin) specifické formování struktur: PPB v mitóze rostlinných buněk Rostlinná vs. živočišná buňka 1920px-Animal_cell_structure_en 1.Buněčná stěna (+ vs. -) 2.Lytické vakuoly vs. lysozómy 3.Plastidy (+ vs. -) 4.Centriola/centrozom (- vs. +) 5.Bičíky a brvy (výjimečně + vs. hojněji +) 6.Specifické formování struktur: PPB v mitóze rostlinných buněk (+ vs. -) 7.Cytokineze (fragmoplast a buněčná deska vs. zaškrcení) 8.Zásobní látky (škrob vs. glykogén) 9.Intermediární filamenta (- vs. +) 10.Plazmodezmata (+ vs. -, resp. vodivé, syn. mezerové spoje) 11.Totipotence buněk (+ vs. -) eukaryontní bičík (flagellum, též cilium – řasinka, brva): ze stabilizovaných mikrotubulů, které mají specifickou strukturu 9+2 - uprostřed dva centrální jednoduché mikrotubuly a kolem devět dvojitých mikrotubulů (prokaryota: protein flagelin) Rostlinná buňka Plant Anatomy Termíny: •Protoplazma (= cytoplazma + karyoplazma) •Protoplast •Cytosol •Apoplast •Symplast (symplazmický prostor) • Cytoplazma je označení pro veškerý obsah buňky obklopený cytoplazmatickou membránou, s výjimkou jádra. Jedná se o tekuté prostředí buňky zahrnující buněčné organely a další buněčné struktury.^[1] Termín stojí jaksi v protipólu k materiálu uvnitř jádra, který se označuje jako karyoplazma. Někteří autoři však do cytoplazmy nezahrnují ani semiautonomní organely – mitochondrie a chloroplasty.^[2] Nadřazeným termínem je protoplazma, veškerý buněčný obsah.^[2] Protoplast je (převážná) část buňky, kterou obaluje cytoplazmatická membrána. Z tohoto důvodu se tohoto pojmu nejčastěji užívá u buněk rostlinných, bakteriálních a buněk hub, které byly zbaveny své buněčné stěny. Cytosol (též vnitrobuněčná či intracelulární tekutina) Plant Anatomy VGPA Buňka apikálního meristému kořene ječmene setého (Hordeum vulgare L.). n jádro; ncl jadérko; nm jaderná membrána; mt mitochondrie; prv provakuola; er endoplazmatické retikulum; prp proplastid; lb lipidové tělísko; cw buněčná stěna; pl plazmodezmus. Termíny: Protoplazma = Cytoplazma + Karyoplazma Cytosol = cytoplazmatická tekutina Osnova přednášky •Buněčné membránové struktury •vlastnosti membrán,model fluidní mozaiky •cytoplazmatická membrána •endoplazmatické retikulum •Golgiho aparát •vakuola •jádro •peroxizómy, glyoxyzómy •plastidy •mitochondrie • Biologické membrány •s výjimkou cytoskeletu a ribozómů ohraničují všechny organely i buňku jako takovou - kompartmentace buňky •cytoplazmatická membrána, jaderná membrána, ER, tonoplast, membrána plastidů, Golgiho aparát… •bariéra difúze polárních (ve vodě rozpustných) látek •umožňují odlišná elektrochemická prostředí v jednotlivých organelách •lipidická dvouvrstva s proteiny, model fluidní mozaiky •složení: lipidy (fosfolipidy, galaktosylglyceridy, glukocerebrosidy, steroly + další lipidy - chlorofyly, karotenoidy), glykoproteiny, proteiny (až 85% hmotnosti membrány!; transportní molekuly, přenašeče signálu, enzymatická aktivita - lipidy, glykoproteiny, polysacharidy), sacharidy; typicky 2:2:1 •formuje se ve vodném prostředí spontánně (self-assembly) •jednoduché nebo dvoujednotkové (dvojité) membrány • • lipidy a glykoproteiny jsou dominantní komponentou membrán, mají +- stejný hmotnostní podíl vysoký podíl proteinů – chloroplasty, mitochondrie Plant Anatomy • cca 20 různých membránových systémů • po jejich zformování, předávány následným generacím buněk (v mitóze) ve funkčně aktivní formě! • nové membrány: růstem a splýváním stávajících membrán Biochem Mol Biol Plants Amfipatická povaha lipidických látek Biochem Mol Biol Plants ve vodném prostředí: samoorganizace do micel a dvojvrstevné membrány Fytosteroly Fosfolipidy – dominantní skupina; 2 esterifikované mastné kyseliny s 14 až 24 C, minimálně jedna (cis) dvojitá vazba Amfipatická povaha lipidických látek Biochem Mol Biol Plants fázový přechod: semikrystalinní gel - tekutina • flip-flop • flippáza poikilotermní organismy – velké teplotní výkyvy – změny skupenství lipidů důležité pro integritu a funkce membrán Gelling brings most membrane activities to a standstill and increases permeability. At high temperatures, on the other hand, lipids can become too fluid to maintain the permeability barrier. steroly: „pufry“ fluidity membrány (zvyšují fluiditu omezením gelovatění za nízkých t, snižují fluiditu za vysokých t) laterální pohyb fosfolipidů: až 1 mikrometr za sek Periferní, integrální a lipidy ukotvené proteiny Biochem Mol Biol Plants Biochem Mol Biol Plants Plant Anatomy Plazmalema •= cytoplazmatická membrána (plasma membrane) •jednotková membrána •hranice mezi apoplastem a symplastem •tvorba plazmodezmat (spolu s ER) •prominentní proteiny: transportní (PM H+-ATPase; akvaporiny…); receptory signálů; proteiny související se syntézou a funkcemi BS (celulózasyntáza, kalózasyntáza) •kontrolovaná výměna látek mezi buňkou a jejím okolním prostředím •turgor – plazmalema působící tlakem na BS •signální uzel pro růstové a vývojové procesy a pro biotické i abiotické stresory •kotvící místo pro cytoskeleton • PM neboli P-type H^+-ATPase: alkalizace cytosolu, acidifikace apoplastu + gradient elektrochemického potenciálu živočišná b. typicky potenciál -100 mV, rostliny typicky více, až – 200mV •výrazné změny složení při aklimaci na nízké teploty (zvýšení podílu fosfolipidů – zejména se dvěma nenasycenými řetězci; snížení podílu glukocerebrosidů) Biochem Mol Biol Plants Endoplazmatické retikulum •nejrozsáhlejší, velmi adaptabilní organela eukaryotních buněk s mnoha funkcemi •propojený 3D systém tubulů a váčků v cytoplazmě •vnitřní prostor ohraničen jednotkovou membránou •syntéza lipidů (hladké - SER) či proteinů (drsné - RER, asociovány ribozómy) a jaderná membrána; součást endomembránového systému •korové ER: kotvící místa pro aktinová filamenta – proudění cytoplazmy •reguluje koncentraci Ca2+ v cytosolu (např. formování buněčné desky v cytokinezi, gravipercepce ve sloupku v apexu kořene); homeostáze auxinu •drsné ER: proteiny začleněny do membrány, či vtlačeny do lumen ER •hladké ER: semena olejnin, nektárie, sekreční trichomy, buňky napadené bakteriemi (kalóza) • • ER - součást plazmodezmat Another function of the ER is auxin homeostasis (Ding et al., 2012). This is accomplished by PIN-Formed (PIN) proteins (Huang et al., 2010). A group of PIN proteins (PIN 6 and 8) localize to the ER (Křeček et al., 2009; Viaene et al., 2013). Biochem Mol Biol Plants hladké,drsné ER a jaderná membrána vs. 18 funkčních domén ER attachement domains: vzdálenost cca 10 nm COP II - is a coatomer, a type of vesicle coat protein that transports proteins from the rough endoplasmic reticulum to the Golgi apparatus. This process is termed anterograde transport, in contrast to the retrograde transport associated with the COPI protein. The name "COPII" refers to the specific coat protein complex that initiates the budding process. ER – součást endomembránového systému Biochem Mol Biol Plants Biochem Mol Biol Plants Plant Anatomy Biochem Mol Biol Plants lipidická tělíska, oleozómy, sférozomy The storage oils of seeds—triacylglycerols—provide energy and membrane lipid building blocks during early stages of seedling growth. During their synthesis by ER enzymes, triacylglycerols partition into the interior of the ER bilayer and then accumulate at sites defined by molecules known as oleosins. As the newly synthesized triacylglyceride molecules accumulate between the bilayer leaflets at the oleosin sites, they give rise to spherical oil bodies. The surface layer of each oil body consists of a phospholipid monolayer, embedded oleosins, and other proteins. Cereal plants produce two classes of storage proteins, the water-soluble globulin proteins and the more hydrophobic, alcohol-soluble prolamins. Globulin proteins are synthesized by rough ER polysomes and subsequently accumulate in storage vacuoles. In contrast, prolamins assemble into disulfide-linked polymers, while still residing in the ER, giving rise to spherical structures known as protein bodies. Plazmodezmata •naprostá většina buněk v rostlinném organismu je navzájem propojena systémem plazmodezmat; rostlina symplazmický celek - syncytium! •až 103 - 105 plazmodezmat mezi dvěma sousedními buňkami! •transport: nejen malé molekuly, ale i proteiny, transkripční faktory, mRNA, viry… •výjimky: stomata, mateřské buňky mikrospor •průměr plazmodezmat: 30-60 nm; regulace kalózou •sdružená do perforací BS (primary pit field), pokud sekundární BS: ztenčeniny (jednoduché, dvůrkaté) •primární plazdodezmata (vznikají v buněčné desce během cytokineze) a sekundární plazmodezmata •dezmotubulus a cytoplazmatický prstenec • • • • • • • • Plant Anatomy Biochem Mol Biol Plants