Biologie buňky struktura
Jana Horáková
[email protected]
Doporučená literatura o Alberts B. et al. , 2003, Essential cell biology, New York and London, Garland Science
o Pecka M., 2002, Laboratorní hematologie v přehledu (buňka a krvetvorba)
o Nečas O. a kol., 2000, Obecná biologie
Objev buněk • Spojen s objevem mikroskopu (R. Hook 1665) • Rozšíření světelné mikroskopie v 19. století – pozorování živých buněk • Buněčná teorie: všechny živé buňky vznikají dělením existujících buněk (potvrzeno Louisem Pasteurem v 60. letech 19. století) • Tkáně: buňky + mezibuněčná hmota (ECM) • Velikost buněk a jejich částí: 5-20 µm, organely 200 nm- 2 µm, molekuly 1-20 nm, atomy 0,2 nm
Prokaryotická X eukaryotická buňka Hlavní rozdíl – organizace genetického materiálu (u prokaryot není ohraničen)
Bakterie na epitelové buňce v lidských ústech
Prokaryotická buňka
oBuněčná stěna oCytoplazmatická membrána oCytoplazma oJádro – NUKLEOID oRibozomy oInkluze E. Coli BL21
Buněčná stěna opermeabilní, mech. Fce oPeptidoglykan, G+/oBičíky, fimbrie
Srovnání charakteristik prokaryot a eukaryot Charakteristika
Prokaryota
Eukaryota
Organely
nepřítomny
přítomny
jádro
ne
ano
jadérko
ne
ano
Genetická informace
jediný chromosom
mnohočetné chromosomy
DNA
obnažená
spojená s proteiny
Množení buňky
dělení
mitóza a meióza
Syntéza proteinů
spřažená s transkripcí v stejném kompartmentu
RNA se tvoří v jádře; pak přenesena do cytoplasmy
Energetický metabolismus
anaerobní a aerobní
aerobní
Respirační enzymy
v plasmatické membráně
v mitochondriích
Buněčná stěna
přítomna
Chybí, ale je zde extracelulární matrix
Cytoskelet
ne
ano
Endocytóza nebo exocytóza
ne
ano
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 - plazmodesm, g - endoplazmatické retikulum, h - jádro, i jadérko, j - chromatin, k - ribozómy, l - mitochondrie, m - základní cytoplasma, n - buněčná stěna.
živočišné buňky • Tvar buňky udržuje cytoskeletární struktura • Neřítomnost silné buněčné membrány umožňuje buňkám snadný vzájemný kontakt, vzájemné rozpoznání, imunologické a antigenní interakce
• Organely zaujímají asi polovinu objemu buňky
Struktura živočišné buňky
Podle tradičního dělení v buňce rozeznáváme 1. Cytosol 2. Funkční buněčné struktury 3. Buněčné inkluze
Cytosol (cytoplasma)
oZákladní tekutá složka buňky (koloidní systém) oroztok Al + OL, proměnlivé složení oFce – výměna látek, činnost organel, metabolismus
Funkční buněčné struktury (buněčné organoidy, organely)
obuněčné obaly (m) ojádro (m) oJadérko omitochondrie (m) oendoplazmatická síť (m) oRibozómy odělící tělísko (centrozóm) centriol olysozómy (m) oGolgiho komplex (aparát) (m) omikrotělíska (m) ocytoskelet (buněčné fibrily, mikrotubuly) obuněčné inkluze (metaplasma) (m – někdy) (zásobní látky) operoxizómy (m)
buněčné obaly buněčná stěna (rostliny, vejce ptáci, plazi, protozoa) Cytoplasmatická membrána (plasmolema, u všech buněk)
Prokaryonta – pouze plasmatická membrána Eukaryonta – ohraničení buněčných organel
Cytoplasmatická membrána o lipidy + bílkoviny oTloušťka 5-7,5 nm
.
Cytoplasmatická membrána – asymetrie o Dvojvrstva, 5-7,5 nm (cca 50 atomů) o Horní část hydroFILNÍ o Spodní část (vnitřní) hydroFOBNÍ
Fosfolipidy • fosfoatidylcholin (lecitin)
.
Cytoplasmatická membrána fluidní (dynamický) charakter dvojrozměrná tekutina
Cholesterol
• Jen v živočišných buňkách • Snižuje tekutost a propustnost membrán, zpevňuje dvojnou vrtsvu • Vyplnění mezer mezi sousedními fosfolipidovými molekulami (nepravidelnost v nenasycených uhlovodíkových řetězcích)
Glykolipidy
• Vnější vrstva membrány - cukerné skupiny ve vnějším prostředí buňky (část ochranného pláště=glykokalyx)
.
Proteiny cytoplazmatické membrány
o membránové proteiny –specifická fce: tok látek, E, info → enzymy, receptory, transportéry o Dle umístění v membráně: transmembránový protein, periferní Model
Tvoří cca 50% hmotnosti většiny plazmatických membrán
.
Cytoplasmatická membrána semipermeabilní (selektivně propustná) Transport látek: oProstá difuze (nespecifická permeace) oUsnadněná difuze oAktivní transport (membránové pumpy, endocytóza a exocytóza)
(
Prostá difúze: plyny, hydrofobní molekuly rozpustné v tucích (steroly), malé hydrofilní molekuly bez náboje (voda, alkoholy, močovina)
Specifické přenašeče: přenašečové a kanálové proteiny
Přenašečové proteiny
Aktivní transport – sodíko-draslíková pumpa
Kanálové proteiny
.
Endocytóza
o regulovaný transport látek v buňce
Exocytóza
.
Buněčné jádro (karyon, nucelus)
o Ve všech dělících se buňkách o rozmanitý tvar, velikost – stáří, fce o fce- genetická, metabolická o složení: NA, proteiny – chromozomy (chromatin) o Části: •jaderná membrána •chromatin •nukleoskelet •jadérko/ka (
.
Jaderná membrána (karyoteka)
odvojitá, perinukleární prostor oselektivně prospustná ootvory (poriny) transport velkých molekul (mRNA)
(
.
Jadérko (nucleolus)
obez membrány (nemá
trvalou strukturu) ofce: • tvorba rRNA • reg. proliferace • reg. transportu RNA oNejpočetněji proliferující bky o vel. 1 um o Indikátor transkripční aktivity buněk
(
.
Mitochondrie
oV cytoplasmě 50-5000, 1um oDvojvrstevná membrána – vnitřní kristy (velký povrch,
enzymy) oVlastní genetický systém (mt DNA kóduje 13 proteinů)
.
Mitochondrie
oFce: buněčné dýchání-
oxidativní fosforylace ATP oMetabolizmus: cukry, tuky, aa oVnější X Vnitřní membrána rozdílné složení - > různá propustnost oMatrix, oxizomy o semiautonomní • druhý genetický systém • cirkulární DNA – 16,5kbp mitoribozomy
ATP
.
Ribozomy
o Struktura: velká podjednotka , malá podj. o Složení 65% RNA, 35% bílkoviny
.
Ribozomy
o Zrnité oválné útvary 15-25 nm, polyribozomy o Připojeny na membránu ER, volně v cytoplasmě o Fce: proteosyntéza
.
Endoplasmatické retikulum
o Soustava kanálků a dutých lamel prostupujících základní cytoplazmu, vystupují na povrch bky, mezi póry JM o membrána, 5 nm o Vnitrobuněčný transport : CM-jádro o Drsné ER - povrch pokryt ribozómy, synt. bílkovin, tuků o hladké ER – synteza glykogenu, steroidů, detoxikace
.
Golgiho systém (aparát)
o Shluky plochých cisteren, vaků, váčků (podobné ER) o Spojení s jádrem a povrchem bky o Fce: zpracovává produkty ER (tuky, hormony, enzymy, cukry) , řídí pohyb makromolekul v buňce • Produkty odškrcuje v podobě váčků (hydrolytické enzymy-lysozomy) • Řídí vylučování nepotřebných látek z buňky a transport látek tvořených buňkou • Poskytuje cukry pro tvorbu glykoproteinů
.
Sekreční dráha v buňce
.
Lysozomy
o Kulovité částečky 40-70 um, 1 membrána o Obsah: hydrolytické enzymy (proenzymy) o po aktivaci pH 5 (pinocytóza/fagocytóza) o Fce: „trávící vakuoly“ - rozklad bílkovin, NA, sacharidů (tuky NE)
o Hladovění: částečná autolýza o Umírání bky, apoptóza: vylití lysozomů – úplná autolýza (rychlé odstranění buněk z tkání)
.
.
o peroxizomy: oxidační enzymy • Fce: oxidace pro buňku toxických látek (alkohol) • Glukoneogeneze (AA a tuky na cukry), játra-ledviny o Glyoxizomy (rostliny): E glyoxalátového cyklu
Peroxisomy v jaterních buňkách
.
cytoskelet
o Soustava vláknitých a trubicovitých útvarů o Pohyb/zpevnění buňky, mezibuněčné spoje o Mikrofilamenta, mikrotubuly, intermediární filamenta o Fce: • • •
dělení jádra udržení tvaru buňky Poloha/přesun organel
.
mikrofilamenta
o Plná vlákna o průměru 4-6nm o Fce: pohyb (bky, struktur uvnitř), změna tvaru bky o Kontraktilní proteiny- 2 typy (aktin, myozin) - globulární
Aktinová vlákna v buňkách- a)mikroklky enterocytů, b)hladká svalovina, c)pseudopodie, d)dělicí se buňky
.
myozin
o Schopen vázat se na aktin a současně měnit prostorovou konfiguraci části molekuly (hlavičky) o Aktin-myozin: struktury schopné měnit polohu-POHYB
mikrotubuly
o Dlouhé duté struktury, 20-30nm o Složení: tubulin (α, β) o Fce: dělící vřeténko
.
Cytocentrum (centrozom, centrioly)
o Centrozom – 2 centrioly – 9x3 mikrotubuly (dělící vřeténko) o Poblíž jádra o Fce: dělení bky (mitoza)
Intermediární filamenta
o Tvoří strukturu vláken o
průměru 6-12nm o Nemají kontraktilní schopnosti x udržují vnitřní strukturu buňky o Fibrilární bílkoviny o Fce: • vnitřní struktura bky (podpora, vymezení d mezi organelami) • Mezibuněčné spoje (konexiny) • Extracelulární matrix: kolagen, elastin
Intermediární filamenta
Cytoskelet Actin mikrotubuly jádro
Buněčné inkluze
o Kapénkové/krystalické struktury/zrna o Složení: rezervní látky (glykogen, tuky)/odpadní látky
Žlázová buňka v žaludku
tuková buňka
DĚKUJI ZA POZORNOST!!! HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?V=DNGSFL2X3NC HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?V=RABKB5AS2ZG HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?V=ZK6YP1SMBXK&IN DEX=22&LIST=RDRABKB5AS2ZG
