Obecná charakteristika eukaryot, organely – popis a jejich funkce, rozdíly buněk rostlin, hub a živočichů. Dělení buňky – mitóza, meióza, životní cyklus eukaryotické buňky.

Obecná charakteristika eukaryot

  • Rostlinná, živočišná buňka a buňka hub
  • Buňka oválného tvaru
  • Základní stavební a funkční jednotka živých soustav
  • Velikost – desítky mikrometrů
  • Vývoj začal před 1,8 – 1,5 miliardy let
  • Složitější a větší než prokaryotická buňka (šroubovice DNA zabudována do složitějších struktur, syntéza bílkovin probíhá složitěji než u prokaryot)
  • Složitě organizované jádro oddělené od cytoplazmy
  • Kostra buňky se nazývá cytoskelet a je tvořena mikrofilamenty a mikrotubuly, v buňce tvoří svazky, které se mohou zkracovat a natahovat a umožňují tak pohyb cytoplazmy

Organely – popis a jejich funkce

  • Jádro
    • Má na svém povrchu dvojitou membránu s póry
    • Je tvořeno DNA a bílkovinami
    • Nese genetickou informaci – chromatin
    • Obsahuje jadérko řídící vegetativní funkce a je místem syntézy DNA
    • Stavba
      • Uvnitř karyoplazma, která obsahuje chromatin à DNA + bílkovina
      • Chromatin tvoří chromozomy
      • Stavba chromozómu
    • Heterochromatin – spiralizované části chromozómu, euchromatin – despiralizované části chromozomu
    • V každé buňce (kromě pohlavních buněk a červených krvinek) je 46 chromozómů
  • Endoplazmatické retikulum
    • Membrány endoplazmatického retikula jsou nejhojnějšími membránami buňky
    • ER s připojenými ribozómy = drsné endoplazmatické retikulum (tvorba proteinů)
    • ER bez ribozómů = hladké endoplazmatické retikulum (tvorba lipidů a úprava proteinů)
    • ER slouží i jako zásobárna iontů vápníku
    • Proteiny – stavební látky, lipidy – zásobní látky
  • Golgiho aparát
    • Vzniká z endoplazmatického retikula – kousky se utrhnou, kulaté váčky, které se začnou zplošťovat, vzniká diktyozóm
    • Je tvořen diktyozómy – sloupec 3-7 plochých váčků – cisteren
    • Funkce:
      • Úprava bílkovin, především jejich glykolyzace (navěšení sacharidové skupiny)
      • Tvorba polysacharidů (lapací slizy masožravých rostlin,…)
    • Lysozóm
      • U živočišných buněk (rostlinná má vakuolu) a buněk hub
      • Odškrcují se z Golgiho aparátu
      • Obsahují trávicí enzymy = buněčné trávení
      • Nahrazují vakuolu rostlin
    • Vakuola
      • Typická pro rostlinou buňku
      • Membrána – tonoplast
      • Mladé buňky – velké množství malých vakuol
      • Dospělé buňky – jedna centrální vakuola, která vyplňuje až 90 procent objemu buňky – vakuom
      • Voda, cukry, ionty, barviva, vitamíny, alkaloidy
      • Obsahuje:
        • Meziprodukty buněčného metabolismu (aminokyseliny, cukry)
        • Ionty (K+, Na+, Ca2+, Cl–, NO3–)
        • Rezervní látky (sacharidy, bílkoviny)
        • Barviva rozpustná ve vodě (antokyany a flavony)
        • Alkaloidy (nikotin, kofein, kokain, kodein, morfin)
      • Cytoplazma
        • Vyplňuje buňku
        • Je polotekutá
        • U živých buněk je v pohybu – cytoplazmatické proudění = cyklóza
      • Plazmatická membrána
        • Základem fosfolipidy a lipoproteiny (model tekuté mozaiky)
        • Ohraničuje buňku a jednotlivé organely
        • Polopropustná (semipermeabilní)
          • Propustná pro molekuly snadno rozpustné v tucích a malé molekuly jako jsou H2O a O2
          • Nepropustná pro velké molekuly jako je glukóza a ionty (Na+, H+)
        • Funkce:
          • Transport látek mezi buňkou a prostředím
          • Tvorba buněčné stěny
          • Reakce buňky na podněty vnějšího prostředí (dráždivost)
        • Buněčná stěna (pouze u rostlinných buněk a buněk hub)
          • Primární stěna – tvořena hemicelulózou, pektiny, bílkovinami, je schopna růst s buňkou
          • Sekundární stěna – jen u některých buněk, ukládá se v ní lignin, suberin, kutin, typická pro buňky mechanických vodivých pletiv
          • Střední lamela – společná sousedním buňkám
          • Lignifikace – dřevnatění, suberinace – korkovatění, kutin – vosková vrstva
          • Funkce:
            • Mechanická pevnost buňky
            • Příjem a transport látek v rostlině
            • V místě, kde prostupují plazmodesmy (výběžky cytoplazmy) spojuje buněčnou stěnu (není ztloustlá), tato místo se označují jako tečky
          • Semiautonomní organely
            • Původně samostatné prokaryotní organismy
            • Udržují se dělením stávajících organel
            • Mají vlastní genetický aparát – DNA + ribozómy (DNA je kruhová a ribozómy jsou prokaryotického typu)
            • Mají dvě membrány
            • Jsou potenciálně schopny tvorby ATP
            • Mitochondriální DNA – nese doplňkové informace, mají je pouze po matce
            • Mitochondriální EVA – pramáti, máme od ní všichni DNA
            • Plastidy
              • Pouze u rostlin, obsahují barviva
              • Ohraničeny dvojitou membránou
              • Chloroplasty – místo, kde probíhá fotosyntéza – obsahují chlorofyl
              • Chromoplasty – obsahují karotenoidy (karoteny a xantofyly), způsobují žluté, červené a oranžové zbarvení květů, listů a plodů – ekologická funkce (lákání opylovačů)
              • Leukoplasty – neobsahují barevné pigmenty, ale v některých dochází k syntéze škrobu
              • Stavba:
                • Na povrchu je dvojitá membrána
                • Vnitřek se nazývá stroma
                • Stroma je protkáno systémem membrán, který vytváří plošné měchýřky zvané tylakoidy, které tvoří granum
              • Mitochondrie
                • V každé buňce jsou řádově stovky mitochondrií
                • Funkce – dýchání (Krebsův cyklus, tvorba ATP)
                • V rostlinné i živočišné buňce
                • Stavba:
                  • Vnější membrána je hladká propustná
                  • Vnitřní membrána je velmi málo propustná, vchlipuje se dovnitř a tvoří tzv. kristy
                  • Vnitřní prostor mitochondrie se nazývá matrix
                • Cytoskelet (buněčná kostra)
                  • Tvoří mikrotubuly, mikrofilamenta, intermediární filamenta
                  • Vláknité a trubičkovité útvary, které tvoří síťovou strukturu
                  • Mikrotubuly – jsou tvořeny bílkovinou tubulinem
                    • Mikrotubuly, které se uplatňují při děleni buňky
                    • Mikrotubuly, které určují tvar buněčné stěny a vytváří mechanickou kostru buňky
                  • Mikrofilamenta – tvořeny aktinem a myozinem
                    • Může dosáhnout až několik desítek mikrometrů
                    • Spojují protilehlá místa plazmatické membrány
                  • Intermediární filamenta
                    • Funkce nebyla zjištěna
                  • Bičík (flagellum)
                    • Podlouhlá buněčná stěna
                    • Slouží k pohybu
                    • Složeny z proteinů (mikrotubuly)
                  • Řasinky (brvy)
                    • Směřuje ven z povrchu obrvených buněk
                    • Umožňují pohyb buňky
                    • Slouží jako smyslová ústrojí
                    • Složené z proteinů
                  • Mikrotělíska
                    • Kulovité organely ohraničeny membránou
                    • Jsou zpravidla spojeny s ER
                    • Peroxizomy – mají velký význam v metabolismu cukrů a detoxikaci řady látek
                    • Glyocozomy – obsahují enzymy nezbytné pro přeměnu tuků na sacharidy během klíčení semen

Rozdíly buněk rostlin, hub a živočichů

  • Rostlinná buňka
    • Jsou větších rozměrů než živočišné (0,01 – 0,1 mm, zelené řasy až 1 metr)
    • Mají malou tvarovou rozmanitost
    • Stávají se součástí pravých pletiv
    • Zásobní látkou rostlinné buňky je škrob a olej
    • Mají buněčnou stěnu
    • Stavební látkou v buněčné stěně je škrob a celulóza nebo lignin
    • Mají metabolicky aktivní vakuoly
    • Mají chloroplasty

 

  • Živočišná buňka
    • Jsou menších rozměrů než rostlinné (0,001 – 0,5mm, některé nervové i 1 m)
    • Mají velkou tvarovou rozmanitost (absence buněčné stěny)
    • Stávají se součástí tkání
    • Zásobní látkou je glykogen
    • Mají lysozómy
    • Nemají metabolicky aktivní vakuolu (pouze odpadní produkty)
  • Buňka hub
    • Haploidní i diploidní
    • Tvoří tzv. nepravá pletiva = plektenchym a pseudoparenchym
    • Tvoří vlákna = hyfy (mycelium + plodnice)
    • Zásobní látkou je glykogen nebo olej
    • Mají buněčnou stěnu tvořenou chitinem
    • Mají vakuoly

Dělení buňky

  • Dělení buňky má dvě části:
    • Dělení jádra – karyokineze
    • Rozdělení ostatních organel a buňky – cytokineze
  • Způsoby dělení jádra:
    • Mitóza = nepřímé dělení jádra
    • Meióza = redukční dělení jádra
  • Nepřímé dělení jádra = MITÓZA
    • Dělení somatických buněk
    • Z jednoho diploidního jádra (2n) vznikají dvě diploidní jádra (2n)
    • Probíhá ve 4 fázích:
      • Profáze
        • Spiralizují se chromozómy
        • Centrozom se dělí na dvě centrioly
        • Zaniká jadérko a jaderná membrána
        • Vytvoří se mikrotubuly
        • Mezi centriolami se tvoří dělící vřeténko
      • Metafáze
        • Chromozomy se soustřeďují do ekvatoriální roviny
        • Centromerou se přichycují k mikrotubulům dělícího vřeténka
        • Podélně se štěpí na dvě chromatidy
      • Anafáze
        • Chromatidy se rozestupují k opačným pólům
        • Vytvoří se dceřiné chromozomy
        • Ke konci anafáze může začínat cytokineze
      • Telofáze
        • Chromozómy se despiralizují
        • Zanikají mikrotubuly
        • Vytvoří se jaderná membrána (dceřiné jádra)
        • Vytvoří se jadérko
        • V telofázi probíhá cytokineze:
          • Rozdělení cytoplazmy a ostatních organel
          • U živočichů probíhá přeškrcení buňky od obvodu do středu – dostředivé dělení
          • U rostlin – uprostřed se hromadí váčky z diktyozómů, vzniká destička = fragmoplast à odstředivé dělení
        • Buněčný cyklus
          • M – dělení buňky (mitóza)
          • G1, S, G2 – interfáze
          • G1
            • Zdvojení buněčné hmoty
            • Buňka roste, tvoří se RNA a proteiny, připravuje se zásoba nukleotidů a enzymů pro replikaci DNA
          • S
            • DNA se replikuje na dvojnásobné množství
            • Každá chromatida je na konci této fáze zdvojená
          • G2
            • Zdvojování organel, tvorba struktur potřebných pro dělení buňky – mitotické vřeténko
          • G0
            • Buňka se nepřipravuje na dělení
            • V G0 fázi mohou buňky vydržet i desítky let (nervová či svalová buňka obratlovců)
          • Redukční dělení = MEIÓZA
            • Chromozómy jsou v buněčných jádrech somatických (tělových) buněk vždy přítomny v párech (hovoříme o diploidním počtu 2n)
            • Každý chromozom je tedy v jádře somatických buněk obsažen 2x (1x od otce a 1x od matky)
            • Párové chromozómy nazýváme homologické chromozómy
            • V jádrech specializovaných pohlavních buněk (gamet) je však z každého páru homologických chromozomů přítomen jen 1 chromozóm
            • Počet chromozómů je tak snížen oproti somatickým buňkám na polovinu
            • Gamety jsou tzv. haploidní (1n)
            • Ke snížení počtu chromozómů z diploidního stavu na haploidní stav dochází v průběhu tzv. meiózy
            • Meióza má dvě po sobě následující dělení:
              • Meióza I.
              • Interfáze
              • Meióza II.
            • Meióza I.
              • Heterotypické dělení
                • profáze
                  • Složitější než profáze mitózy
                  • Má 5 fází (leptotenní, zygotenní, pachytenní, diplotenní a diakinezi)
                  • Spiralizace chromozómů
                  • Zánik jadérka a jaderné membrány
                  • Vznik centriol a mikrotubulů
                  • Homologické chromozómy se párují (tvoří tzv. bivalenty), jejich chromozómy se proplétají, dochází k tzv. crossing-overu – probíhá při pachytenní profázi, překřížení sesterských chromatid homologických chromozomů = chiasma
                • metafáze
                  • Řazení všech chromozómů do ekvatoriální roviny, nedojde k rozštěpení na chromatidy, přichycení k dělícímu vřeténku
                • anafáze
                  • Celé chromozómy jdou k pólům buněk (na rozdíl od mitózy)
                  • Do nové buňky se dostane vždy jen jeden z homologických chromozomů, nezávisle na původní příslušnosti k „otci“ či k „matce“
                • telofáze
                  • Vznikají 2 haploidní jádra
                  • Buňka se dělí na 2 haploidní buňky
                  • Zanikají centrioly
                  • Vzniká jadérko a jaderná membrána
                  • Chromozómy se despiralizují
                • Meióza II. – hometypické dělení, jako mitóza, ale vstupují tam haploidní buňky