Buněčná biologie: Základy buňky

Buňka a jeho složení

• Základní strukturní, funkční a biologickou jednotkou všech známých živých organismů je buňka.
• Buňka se skládá z cytoplazmy uzavřené v membráně, která obsahuje mnoho biomolekul (proteiny, nukleové kyseliny, sacharidy a lipidy).

Typy buněk

• Existují dva typy buněk: prokaryotické (bez jádra) a eukaryotické (s jádrem).
• Organismy lze klasifikovat jako jednobuněčné (bakterie, některé řasy, houby, prvoci) a mnohobuněčné.

Chemické složení buňky

• Z 90 přirozeně se vyskytujících prvků na Zemi se pouze 12 (C, H, O, N, P, S, Na, K, Ca, Mg, Fe, Cl) vyskytuje v živých systémech ve větším než stopovém množství (0,01 % nebo více).
• První 4 prvky (uhlík, vodík, kyslík a dusík) tvoří 96,3 % hmotnosti lidského těla.

Uhlík

• Kostru biologických molekul tvoří převážně atomy uhlíku vázané na jiné atomy uhlíku nebo na atomy kyslíku, dusíku, síry, fosforu nebo vodíku.
• Atomy uhlíku mohou tvořit až čtyři kovalentní vazby, molekuly obsahující uhlík mohou mít různé tvary: přímé řetězce, větve nebo dokonce prstence, koule, trubice a závity.

Makromolekuly

• Sacharidy, nukleové kyseliny, bílkoviny a lipidy jsou makromolekuly, které se skládají z polymerů.
• Polymer je dlouhá molekula vytvořená spojením velkého počtu malých, podobných chemických podjednotek nazývaných monomery pomocí kovalentních vazeb.

Proteiny

• Proteiny jsou makromolekuly, které se skládají z aminokyselin.
• Proteiny mají různé funkce, jako jsou strukturní, enzymatické, signální, transportní, rozpoznávací a adhezivní.

Replikace DNA

• Replikace DNA je enzymy katalyzovaný proces syntézy nových řetězců DNA (na základě komplementarity bází nově vznikajícího a templátového řetězce).
• Je semikonzervativní, což znamená, že výsledkem replikace jsou dvě dceřiné dvoušroubovice, z nichž každé má jedno vlákno původní (mateřské) a jedno nově nasyntetizované.
• Replikace probíhá v S-fázi buněčného cyklu, při mitotickém dělení je tímto zajištěn vznik dvou geneticky identických dceřiných buněk.

Telomery a telomeráza

• Telomery jsou specifické sekvence na koncích eukaryontních chromozomů.
• Telomeráza je enzym, který umožňuje dosyntetizování nového (opožďujícího se) řetězce (na konci chromozomu) – aktivní jen u některých typů buněk.
• Telomery chromozomů v diferencovaných buňkách (které neexprimují telomerázu) se při každé replikaci o kousek zkrátí; při kritickém zkrácení – vstup do senescence (buňka dále vykonává svou funkci, ale nemůže se již dělit).