Eukaryotická buňka Milan Dundr
Buněčné jádro:
Buněčné jádro (BJ) (nucleus, karyon) • jaderný obal (jaderná blána, karyothéka) =dvojitá membrána • mezi 2 membránami je „perinukleární prostor“ • vnější jaderná membrána plynule přechází v ER
• jaderné póry
Chromozóm = nositel zakódované dědičné informace • • • • •
2 chromatidy centromera primární konstrikce sekundární konstrikce satelit
Chromozóm
Chromozóm
Chromozóm
Telomery • na obou koncích chromozómů • umožňují kopírování DNA (replikaci) • programovaný počet dělení?
Počet chromozómů • haploidní (n) x diploidní (2n) • viditelnost před dělením a při něm • počet určuje druh: – člověk (2n=46) – kukuřice (2n=20) – hrách (2n=14) – moucha (2n=8) – kapr (2n=104)
Počet chromozómů
Chromatin = tekutá hmota (karyoplazma) v jádře s chromozómy
Buněčné jádro • řídící centrum buňky; syntéza DNA a RNA • lze jej řadit mezi membránové organely
Jadérko (nucleolus) • v jádře jedno nebo několik • tvorba ribozómů (geny pro rRNA) – z proteinů importovaných z cytoplazmy vytvářeny podjednotky a transportovány zpět do cytoplazmy jadernými póry
Buněčné povrchy:
BUNĚČNÉ POVRCHY: Plazmatická membrána • biomembrána – =dvojvrstva fosfolipidů s proteiny a glykoproteiny – součástí bývá i cholesterol
• fluidní mozaika
Kompartmentace buňky • rozděluje eukaryotickou buňku do kompartmentů (podprostorů)
Plazmatická membrána • reguluje příjem a výdej látek (přechody látek přes membránu) • přijímá signály z okolí, předává signály ven
Plazmatická membrána • tloušťka 5 nm (=asi 50 atomů) – není vidět ve světelném mikroskopu • prostoupena proteinovými kanály a pumpami, čidly
Plazmatická membrána polopropustná (semipermeabilní): • obecně: čím menší a rozpustnější v oleji je molekula, tím snadněji projde • malé nepolární molekuly (O2, CO2) – rychle projdou
Plazmatická membrána polopropustná (semipermeabilní): • nenabité polární molekuly – jsou-li malé, také projdou: – voda a ethanol – projdou rychle – glycerol – projde pomaleji – glukosa – projde jen stěží
Plazmatická membrána polopropustná (semipermeabilní):
Plazmatická membrána polopropustná (semipermeabilní): • ionty a nabité molekuly (K+, Na+) – neprojdou • větší molekuly (sacharidy, AK, proteiny, nukleotidy) – procházejí příliš pomalu – proto jsou transportovány membránovými proteiny
BUNĚČNÉ POVRCHY: Buněčná stěna (BS) • jen u rostlinných buněk a buněk hub!! • z polysacharidů – celulosa u rostlin – chitin u hub
• a z bílkovin • pevná, určuje tvar buňky • oboustranně propustná
Buněčná stěna • v ní: – vlákna celulosy (buničiny) – ve dřevě ligninová síť – u hub chitin
Buněčná stěna
Buněčná stěna
Cytoplazma (=cytosol) = viskózní (vazký), koncentrovaný gelovitý roztok mnoha malých i velkých molekul natěsnaných blízko vedle sebe • zcela vyplňuje prostor buňky
Cytoskelet (kostra buňky): • u všech eukaryotických buněk • tvoří soustavu „trámů, nosníků, lan a motorů“, která dodává buňce její mechanickou pevnost, ovlivňuje její tvar, pohání a řídí její pohyby
Cytoskelet: mikrofilamenta =vlákénka – bílkoviny podobné svalovým buňkám – tenká a pružná
• v buňce tvoří svazky
Cytoskelet: mikrofilamenta • zkracují se a natahují – způsobují pohyb cytoplazmy uvnitř buňky • i aktivní pohyb buněk (např. měňavkovitý)
Cytoskelet: mikrofilamenta • v rostlinné buňce pohání organely (např. mitochondrie) po „cytoskeletárních kolejích“
Cytoskelet: mikrotubuly = nejtlustší vlákna, která mají tvar dutých trubiček
Cytoskelet: mikrotubuly • jsou v centrozómu – podílejí se na vzniku dělicího vřeténka (centrozóm organizuje mikrotubuly do dělicího vřeténka)
Cytoskelet: mikrotubuly • organizují vnitřek buňky • umožňují vnitrobuněčný transport – organely se pohybují podél mikrotubulů
Cytoskelet: mikrotubuly • řasinky a bičíky obsahují stabilní mikrotubuly, které jim umožňují pohyb (9 + 2)
Cytoskelet střední filamenta = pevná, odolná vlákna • ochraňují buňky proti mechanickému stresu
BUNĚČNÉ ORGANELY:
Ribozómy • = místo syntézy bílkovin • buď volné v cytoplazmě nebo vázané na ER – „drsné ER“
Ribozómy • ze 2 podjednotek (menší a větší) • obsahují rRNA a více než 50 druhů proteinů
Ribozómy • prokaryotická buňka – klidová jich - několik set – rostoucí - 30 000 i více – obě podjednotky - menší hmotnosti než u eukaryotické buňky
• eukaryotická buňka – v cytoplazmě miliony ribozómů
Ribozómy • vznikají v jádře (resp. v jadérku) • transportovány do cytoplazmy jadernými póry (každá podjednotka zvlášť)
Ribozóm • obě podjednotky se spojují na mRNA • syntetizují podle ní protein • po ukončení syntézy se opět oddělí
Ribozóm • v eukaryotické buňce – jeden ribozóm připojí k rostoucímu řetězci 2 AK za minutu
• v bakteriální buňce – ještě asi 10x rychlejší
Ribozóm malá podjednotka • zodpovídá za nasednutí tRNA na kodóny mRNA
Ribozóm velká podjednotka • katalyzuje vznik peptidové vazby mezi AK a polypeptidový m řetězcem
Endoplazmatické retikulum (ER) • z biomembrány (nejrozsáhlejší membránový systém v eukaryotické buňce)
Endoplazmatické retikulum (ER) • =systém navzájem propojených zploštělých měchýřků (kanálků); nepravidelný labyrint buněčných prostorů; obklopují jádro a pronikají do celé buňky
Endoplazmatické retikulum (ER) • ploché váčky se nazývají cisterny (i jaderný obal je jednou cisternou) • vnější jaderná membrána plynule přechází v ER
Endoplazmatické retikulum drsné • připojeny ribozómy – syntéza bílkovin
Endoplazmatické retikulum hladké • syntéza glykolipidů • syntéza některých hormonů • detoxikace řady molekul (včetně alkoholu v jaterních buňkách)
Endoplazmatické retikulum • místo vzniku většiny složek buněčné membrány • ukládá a transportuje produkty syntetizované buňkou • vznikají v něm materiály určené pro export z buňky
Golgiho aparát (G. systém) • = stohy zploštělých membránových váčků • z nich se odškrcují malé váčky
Golgiho aparát (G. systém) diktyozóm • základní útvar ze 6 paralelně uspořádaných cisteren = diktyozóm • Golgiho komplex může být tvořen větším počtem prostorově vzdálených diktyozómů
Golgiho aparát (G. systém) • obvykle poblíž jádra • přijímá a mění molekuly vyrobené v ER (proteiny a lipidy) • poté je směřuje do okolí buňky (sekrece) nebo do různých jejích částí
Golgiho aparát (G. systém)
Lysozomy =malé nepravidelné organely • v nich vnitrobuněčné trávení • odbourávají nežádoucí molekuly pro recyklaci nebo vyloučení • malé membránové váčky s trávicími enzymy
Lysozomy • odbourávají opotřebované organely i makromolekuly a částice, které buňka pohltila při endocytóze • u poškozené buňky (nebo po její smrti) způsobí autodestrukci • nejsou v rostlinných buňkách, kde jejich funkci plní vakuoly
Vakuoly • =velké membránové měchýřky naplněné vodným roztokem nejrůznějších látek (zásobní a odpadní látky, trávicí enzymy) – obsah se nazývá buněčná šťáva • biomembrána = tonoplast
Vakuoly • především u rostlinných buněk (u živočišných pouze trávicí, vylučovací a pulsující vakuoly)
Vakuoly • mladé buňky – více menších vakuol • staré buňky – jedna velká vakuola – cytoplazma a buněčné jádro zatlačeny k okraji – jádro často zploštělé
Peroxizomy • = malé organely s jednoduchou membránou • je jich asi 400 v jedné buňce
Peroxizomy • obsahují enzymy – odbourávají lipidy – ničí toxické molekuly (oxidací)
• odbourávají nebezpečný H2O2
Bičík u Prokaryot • =tenké (14 nm) spirálně stočené vlákno – delší než buňka
• zakotveno v plazmatické membráně v bílkovinném prstenci, který je jakýmsi ložiskem, v němž se bičík otáčí (další ložisko je v buněčné stěně)
Bičík u Prokaryot • pohyb bakterie se uskutečňuje otáčením polotuhého bičíku – buňka tak spotřebovává energii
Bičík u Eukaryot • asi nemá vývojově nic společného s bičíkem prokaryot • 250 nm v průměru • na povrchu membrána, která je pokračováním plazmatické membrány
Bičík u Eukaryot • uvnitř mikrotubuly (9 + 2) • pohyb bičíku = klouzání mikrotubulů po sobě – spotřeba ATP (dodán z cytoplazmy) • prvoci, spermie apod.
Řasinky (brvy, cilie): = vláskovité výběžky buněčného povrchu; průměr kolem 250 nm • uvnitř svazek mikrotubulů jako u eukaryotického bičíku
Řasinky (brvy, cilie): • svazek mikrotubulů vyrůstá z bazálního tělíska v cytoplazmě; povrch řasinky je kryt membránou • též uspořádání 9 + 2
Centriola • není v buňkách vyšších rostlin • = světlolomné tělísko poblíž jádra – tvořeno svazečkem mikrotubulů
Centriola – okolo je dvůrek světlolomné cytoplazmy = centrosféra – spolu s centriolou tvoří „centrozóm“
Centriola • před dělením buňky se centrozóm zdvojí (diplozóm) a vytváří dělící vřeténko (organizuje mikrotubuly)
Centriola
SEMIAUTONOMNÍ ORGANELY: • předpokládá se, že vznikly endosymbiózou – Lynn Margulis (nar. 1938) americká bioložka
• znaky: mají dvojitou membránu, vlastní DNA (kruhovou), množí se dělením; mají i vlastní ribozómy (velikostí odpovídají prokaryotickým) a syntetizují vlastní bílkoviny
Lynn Margulis
SEMIAUTONOMNÍ ORGANELY: • mitochondrie • plastidy
Mitochondrie • ve všech eukaryotických buňkách • v 1 buňce až několik tisíc
Mitochondrie • dvojitá biomembrána, vnitřní silně zřasená (přepážky, kristy, cristae – zvětšený povrch) nebo až trubičkovitá • uvnitř hmota – matrix
Mitochondrie
Mitochondrie • vyvinuly se endosymbiózou z bakterií – pohlceny předkem dnešních eukaryotických buněk – vnější membrána je obal hostitelské buňky
Mitochondrie • mají vlastní „mitochondriální“ DNA (mtDNA) • množí se dělením
Mitochondrie • = energetické centrum buňky • spotřebováván kyslík, uvolňuje se oxid uhličitý buněčné dýchání
Mitochondrie - ATP • energie skladována v chemické formě: • ATP = adenosintrifosfát – nukleotid RNA adenosinmonofosfát + dva fosfáty připojené makroergními /energeticky bohatými/ vazbami
Mitochondrie - ATP • vznik ATP v mitochodriích = oxidační (oxidativní) fosforylace • • • •
ADP + P (fosfát) + energie ATP AMP + P-P (bifosfát) + energie ATP ATP ADP + P + energie ATP AMP + P-P + energie
Endosymbióza
Plastidy: • Chromoplasty – Chloroplasty
• Leukoplasty
Chromoplasty • obsahují červená a žlutá asimilační barviva nerozpustná ve vodě – karotenoidy – xanthofyly
• v červeně, žlutě a oranžově zbarvených květech a plodech
Chloroplasty • dvojitá membrána – teorie endosymbiózy • vyvinuly se ze sinic – pohlceny ranou eukaryotní buňkou
• jen u rostlin, řas a rostlinných bičíkovců
Chloroplasty • zploštělé membránové měchýřky thylakoidy • grana – granární thylakoidy – stupňovitě nad sebou uložené
• uvnitř hmota (bílkovinná plazma) stroma – v ní stromatární thylakoidy
Chloroplasty • mají vlastní DNA • množí se dělením
Chloroplasty – fotosyntéza • fotosyntéza – vytvářejí molekuly potravy (sacharidy) a kyslík • vznik ATP při fotosyntéze v chloroplastech = fotosyntetická fosforylace (fotofosforylace)
Chloroplast
Chloroplasty
Leukoplasty • v neosvětlených částech rostlin (kořeny, oddenky, vnitřní části stonků) • hromadí se v nich zásobní látky – škrob – bílkoviny – lipidy
Buněčné inkluze • volně uvnitř rostlinných buněk – např.: • škrobová zrna • mikrokapénky tuků
Buněčné inkluze • krystalky šťavelanu vápenatého (Dieffenbachia, šťavel, suché suknice cibule) • silice (miříkovité, hluchavkovité aj.)
Rostlinná x živočišná buňka
Co má rostlinná buňka (ale nemá živočišná buňka): • buněčnou stěnu • plastidy • vakuoly
Co má živočišná buňka (ale nemá rostlinná buňka): • lysozómy • centriolu nemají vyšší rostliny
