Biologie

E-learning jako vzdělávací nástroj školy 3. tisíciletí

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Eukaryotická buňka

Email Tisk PDF

Struktura eukaryotické buňky

Je to buňka rostlinná i živočišná, základní, nejjednodušší stavební a funkční jednotka organismu, schopná samostatné existence. Nauka studující stavbu organismů na buněčné úrovni se jmenuje cytologie. Tvar eukaryotických buněk je různý, rozmanitější však u živočichů (kulovitý, oválný, kubický, cylindrický laločnatý, hvězdicovitý ad.). Velikost je variabilní, vyjadřuje se v mikrometrech, průměrně 10 - 100 mikrometrů. Může ale dosahovat i několik desítek centimetrů. Typické znaky eukaryotické buňky - viz sekce "Základy obecné biologie - základní strukturální typy živých soustav", 1. ročník.
Úkol: Zdůvodněte větší tvarovou rozmanitost buněk tkání živočichů v porovnání s buňkami pletiv rostlin.
Rostlinnou buňku porpvé pozoroval Robert Hooke (1665) a to pomocí jednoduchého světelného mikroskopu – byla to rostlinná buňka na příčném řezu korkem, drobné komůrky připomínaly buňky včelího plástu (z lat. cellulae = komůrky, buňky).
buka_EU 
Obrázek č. 1 Struktura živočišné buňky (vlevo) a rostlinné buňky (vpravo). (Zdroj: Jelínek, J., Zicháček V.: Biologie pro gymnázia, Nakladatelství Olomouc, 2006. (Zdroj: Zicháček, V., Jelínek, J.: Biologie pro gymnázia, Nakladatelství Olomouc, 2006).
Legenda k obrázku č. 1:
A) Schéma živočišné buňky:
a - lysozóm, b - sekreční váček, c - plazmatická membrána, d - Golgiho komplex, e - desmozóm, f - centriol,
g - endoplazmatické retikulum, h - jádro, i - jadérko, j - chromatin, k - ribozómy, l - mitochondrie, m - základní cytoplasma.
B) Schéma rostlinné buňky:
a - vakuola, b - váček, c - plazmatická membrána, d - diktyozóm (Golgiho tělísko), e - plastid, f - plazmodesma,
g - endoplazmatické retikulum, h - jádro, i - jadérko, j - chromatin, k - ribozómy, l - mitochondrie, m - základní cytoplasma, n - buněčná stěna.
rostl._bunka
Obrázek č. 2 Struktura rostlinné buňky. (Zdroj: http://www.sci.muni.cz/).
Jádro - paměťová struktura buňky (nucleus, karyon)
Z funkčně-morfologického hlediska k němu náleží:
  • jaderná membrána (karyollema);
  • chromozomy, tvořené chromatinem;
  • jedno nebo více jadérek.

Vnitřní obsah jádra se označuje pojmem karyoplazma.

tvar_jader

Obrázek č. 3 Různé tvary jader živočišných buněk (Zdroj: Trojan, S.: Nárys fyziologie člověka (Sešit I.), Nakladatelství SPN, 1990).

1. Jaderná membrána - tvoří ji dva listy obalu lipoproteinové struktury (složené bílkoviny s tuky):
  • Zevní membrána – zde jsou ribozómy (na mnoha místech přechází v membránu drsného endoplazmatikého retikula).
  • Vnitřní membrána – v ní jsou póry (50 až 70 nm velké) – umožňují pasáž bílkovin do cytoplazmy a naopak.  
2. Jadérko (nucleollus) - má zpravidla kulatý nebo vejčitý tvar. Tvoří ho RNA (ribonukleová kyselina) a bílkoviny. Může být volně v karyoplazmě nebo nasedá na vnitřní list jaderné membrány. Je viditelné v mikroskopu pouze v interfázi - viz buněčný cyklus.  

3. Chromozomy - jsou tvořené hmotou chromatin, její základní složkou je komplex DNA + zásadité bílkoviny - histony. Představují základ pro dědičnou informaci. V každé buňce je určitý jejich počet, podle toho lze buňky dělit do 2 skupin:

  • haploidní (n) – pohlavní buňky - gamety, mají 23 chromozomů;
  • diploidní (2n) – tělní; syn. somatické, mají 46 chromozomů.
Chromosome
Obrázek č. 4 Stavba chromozomu. (Zdroj: http://cs.wikipedia.org).
Legenda k obrázku č. 4:  1 - chromatida (rameno), 2 - centromera, 3 - krátké rameno chromatidy, 4 - dlouhé rameno chromatidy.
Membránové struktury eukaryotické buňky

Tyto organely se rozdělují na dvoumembránové - endoplazmatické retikulum, mitochondrie, plastidy a jednomembránové -  a Golgiho komplex (aparát), lysozómy (pouze u živočišných buněk), peroxizómy a vakuoly (pouze u rostlinných buněk). 

Dvoumembránové struktury

  • Endoplazmatické retikulum - ER, představuje kanálky a váčky ohraničené dvojitou membránou (jejich celková plocha může být 30 až 40x větší než celý povrch buňky). Dělíme ho na:  

a) drsné - má na povrchu ribozómy a jeho hlavní funkcí je produkce glykoproteinů (složené bílkoviny s tuky), výrazné např. v nerovvých buňkách (zde musí probíhat intenzivní proteosyntéza vzhledem k metabolismu těchto buněk);

b) hladké nemá na svém povrchu ribozómy a jeho hlavní funkcí je tvorba lipidů (fosfolipidy, cholesterol…). Ve svalových buňkách je to tzv. sarkoplazmatické retikulum, kde dochází k hromadění vápenatých iontů. 

  • Mitochondrie - jsou tyčinkovité až vláknité útvary, představují dvoumembránovou organelu (membrána složená ze dvou vrstev lipoproteinů, říkáme jim také „elektrárny buněk“, zachycují energii z živin a z oxidativních procesů za současné tvorby ATP (adenosintrifosfátu) – tato sloučenina obsahuje bohaté makroergní vazby. Ve vnitřní membráně jsou tzv. kristy, obr. 5, ve kterých jsou lokalizovány enzymy důležité pro tvorbu energie v buňce.
Tvorbu energie v buňce lze vyjádřit chemickými rovnicemi, vystihující chemické děje v respiračním (dýchacím) řetězci:


2 H2 – 4 e ------→  4 H+

 

O2 + 4 e ------→ 2 O2-

___________________________

4 H+  +  2 O2- --------→ 2 H2O


 

mitochondrie
Obrázek č. 5 Stavba mitochondrie. (Zdroj: http://cs.wikipedia.org).

Mitochondrie mají svou vlastní DNA stejně jako jádro, je podobná bakteriální DNA, není ale zcela dostatečná pro samostatnou funkci (k dělení potřebuje jadernou DNA); je to tzv. semiautonomní organela (teorie „vcestování“ do buňky v průběhu fylogeneze).

  • Plastidy - semiautonomní organely, typické pro rotlinnou buňku, s vlastním proteosyntetickým aparátem, ohraničené dvojitou membránou. V buňkách dělivého pletiva vznikají nejdříve jako jednodušší proplastidy, ze kterých se vlivem světelných podmínek vyvinou různé typy plastidů. V jedné buňce je zpravidla jeden typ plastidů.

Typy plastidů: chloroplasty, obr. 6, jsou zelené (z řec. chlóros - zelený), chromoplasty, jsou barevné a leukoplasty, jsou bílé (z řec. leukós - bílý).

chloroplast.01

Obrázek č. 6 Struktura chloroplastu. (Zdroj: http://www.sci.muni.cz/).

Jednomembránové struktury

  • Golgiho komplex (aparát), obr. 7 - jedná se o systém měchýřků a cisteren, které mají velmi úzký vztah k ER. Patří k jednomembránovým organelám. Mezi hlavní funkce patří: tvorba polysacharidů (škrob - rostlinná buňka, glykogen - živočišná buňka) a tvorba glykoproteinů.   
 
golgiho_komplex 
Obrázek č. 7 Schéma komunikace Golgiho komplexu s cisternami endoplazmatického retikula přes transportní vezikly. (Zdroj: Trojan, S.: Nárys fyziologie člověka (Sešit I.), Nakladatelství SPN, 1990).
  • Lysozómy - kulovité váčky ohraničené membránou. Představují „intracelulární" aparát buňky - umožňují tzv. buněčné trávení - obsahují trávící enzymy. Jsou pouze u živočišné buňky, u rostlinné plní jejich funkci vakuola. Lysozómy mohou způsobit buněčnou lézi, tzv. autolýza - poškozená buňka praskne, enzymy z lysozómů jí natráví zevnitř; obvykle se tak stane u buněk při poškození teplem, chladem, poraněním nebo chemické faktory.
  • Peroxizómy - struktury obklopené biomembránou (pouze u buněk živočišných), jsou podobné lysozómům, tvoří se hlavně v endoplazmatickém retikulu. Tato struktura se v buňce podílí, přes enzymatické systémy, na redukci peroxidu vodíku a peroxidů, dále na oxidaci látek pro buňku nebezpečných (např. detoxikace požitého alkoholu v jaterních buňkách). (Pozn. autora: enzymy peroxizómů spolupracují s dalšími enzymy v buňce a katalyzují tak celou řadu anabolických a katabolických reakcí, např. katabolismus mastných kyselin s velmi dlouhým řetězcem).
  • Vakuoly - mají trávicí funkci, jsou přítomné pouze u rostlinných buněk. Vnitřní obsah vakuoly, buněčnou šťávu, obaluje membrána, tzv. tonoplsat. Vakuoly obsahují zásobní látky (minerály, cukry ad.), ale také produkty odpadního metabolismu buňky. U starých buněk může zaujímat až 80% jejich obsahu.
 

vakuola 

Obrázek č. 8 Vakuoly v rostlinné buňce. Legenda k obrázku: 1 - jádro; 2 - cytoplazma; 3 - vakuoly s buněčnou šťávou; 4 - buněčná stěna; 5 - stěna sousední buňky. (Zdroj: http://en.wikipedia.org).

Nemembránové struktury eukaryotické buňky

  • Centriol - malé tělísko složené z devíti trojic kruhovitě uspořádaných mikrotubulů účastní se buněčného dělení, jedná se o nezávislé informační centrum, neboť má vlastní malé množství DNA, může se samostatně reprodukovat, představuje v buňce organizační centrum pro tvorbu mikrotubulárních struktur cytoskeletu, bičíků a řasinek. Centrioly jsou obyvkle uspořádány do dvojic poblíž jádra, zdvojují se v profázi mitózy (první fáze karyokineze - dělení jádra buněk).
    Pozn. autora: Centrozóm - útvar uprostřed buňky, obsahující 2 centrioly; při dělení jádra z něj vybíhají mikrotubuly, je základem pro vznik dělícího (achromatického) vřeténka, které se napojuje na poloviny chromozomů. Při oplození vajíčka spermií se ve vzniklé zygotě uplatňuje pouze centrozóm spermie.
  •  Buněčný cytoskelet - „kostra" z proteinových (bílkovinných) vláken (molekuly bílkovin nejsou velké). Vlákna podpírají jednotlivé organely a udržují jejich stacionární polohu (podobně jako kostra podpírá člověka). Buněčný cytoskelet tvoří:
  1. Mikrotubuly - tvořeny bílkovinou tubulinem, tvoří mechanickou kostru buňky, jsou základem pro eukaryotické bičíky, panožky (měňavka), umožňují posun organel v buňce klouzavým pohybem - organely jsou s nimi propojeny, podílejí se rovněž na stavbě centrioly - viz. výše.
  2. Mikrofilamenta (mikrofibrily) - ultratenká proteinová vlákna, tvořící souvislou síť v buňce, jsou tvořené bílkovinou aktinem (pozn. autora: nejčastější bílkovině v buňce). Jejich funkce je: strukturní - svazky mikrofilament vystužují mikroklky buněk střevní sliznice a výběžky tyčinek sítnice či jiných smyslových orgánů - a pohybová - jsou základem stažitelných vláken v cytoplazmě (umožňují plazivý pohyb buněk, zaškrcování buněk při buněčném dělení ad.). V neposlední řadě umožňují mikrofilamenta udržovat polohu organel v buňce. (U specializovaných buněk - svalových - se mikrofilamenta stala základem svalového pohybu, spoolečně s bílkovinou - myozinem tvoří hlavní chemickou strukturu sarkomer svalových vláken).  
  3. Intermediární filamenta - tvoří v buňce „ohebnou mříž", která má funkci podpůrného "lešení" pro buňku a pomáhají jí odolávat vnějšímu tlaku. Pokud buňce chybí tato struktura, může snadno prasknout. (Pozn. autora: U buněk kůže mohou mít tato filamenta u některých lidí abnormální velikost, důsledkem je pak častá tvorba puchýřů na jejich kůži).
cytoskelet
Obrázek č. 9 Cytoskelet v eukaryotikcé buňce. (Zdroj: Trojan, S.: Nárys fyziologie člověka (Sešit I.), Nakladatelství SPN, 1990).

Ostatní skeletární útvary v buňce

  • Jaderná membrána - viz výše podkapitola "Jádro - paměťová struktura buňky".
  • Cytoplazmatická membrána - selektivně propouští látky mezi buňkou a prostředím, je polopropustná, tzv. semipermeabilní, některé látky mohou přes ní do buňky procházet, některé však ne. Její propustnost se ale může měnit, protože membrána má v sobě zabudované iontové kanály a transportní (přenašečové) proteiny . (Tloušťka 5 - 9 nm). Je plastická, část se může včlenit do buňky nebo od ní oddělit. Je místem metabolických dějů (obsahuje enzymy dýchacího řetězce, aparát pro fotosyntézu, enzymy pro syntézu lipidů ad.). Hlavními složkami jsou fosfolipidy - uspořádané ve dvou vrstvách a molekuly bílkovin, které mohou mít právě transportní funkci. Bližší struktura cytoplazmatické membrány - viz. "Doplňkové informace".
  • Buněčná stěna - ohraničuje buňku, nachází se na povrchu buněk bakterií, rostlin a hub; dodává buňkám mechanickou pevnost, podmiňuje jejich tvar, chrání buňku. Buněčná stěna je pro látky plně propustná - permeabilní.

 Opakovací otázky:

  1. Popište stavbu chromozomu.
  2. Jaké funkce má buněčné jádro?
  3. Vysvětlete pojmy: haploidní a diploidní buňky.
  4. Jaký význam mají mitochondrie v buňce?
  5. Z uvedených vyberte jednomembránové organely: a) mitochondrie b) Golgiho komplex c) lysozómy d) endoplazmatické retikulum e) centriol
  6. Popište buněčný cytoskelet.
  7. Jaký je rozdíl v propustnosti buněčné stěny a cytoplazmatické membrány.
  8. Vypište rozdílné znaky mezi rostlinnuo a živočišnou buňkou.
  9. Vysvětete pojem: semiautonomní organela.
  10. Jako stavbu má:
  • cytoplazmatická membrána
  • jaderná membrána.

 


 
 

 


 

 

 

 
Navigace: 1. ročník Základy obecné biologie Eukaryotická buňka