Eukaryotická buňka

I. Biomembrány (plazmatické membrány)

nadmolekulové struktury, 7 nm; cytoplazmatická membrána + vnitřní membrány

Vlastnosti plazmatické membrány

vysoce selektivní stěna; obsahuje specifické receptory pro vnější podněty → regulace toku informací mezi buňkou a okolím; vede elektrochemické impulzy (neurony, svalová vlákna); umožňuje přeměnu energie (dýchání, fotosyntéza)

Složení biomembrán

z fyzikálního hlediska – 2 navzájem nemísitelné kapaliny → dvojvrstva; z chemického hlediska – lipidy, bílkoviny, sacharidy; relativně stabilní struktura, přesto zranitelná

1.) Membránové lipidy

základ biomembrán = lipidová dvojvrstva; amfipatické lipidy – nepolární konce tvoří hydrofobní část membrány + polární část silně hydratována;;; Příklady lipidů: glycerolipidy - hlavní složka membrán; fosfolipidy – zbytek H3PO4; glycerogalaktolipidy – nejhojnější membránové; lipidy, převažují v membránách chloroplastů sfingolipidy – odvozeny od sfingozinu, mohou vázat různé látky se značnou specifitou; izoprenoidy – odvozeny od izoprenu, evolučně stará skupina membránových lipidů (archebakterie); steroidy – u vyšších rostlin a živočichů, stabilita membrány při vyšších teplotách, např. cholesterol Signup and view all the answers

2.) Membránové sacharidy

jednoduché sacharidy – rozpuštěné v buněčné šťávě; oligosacharidy – vázány na bílkoviny, lipidy; vyčnívají do extracelulárního prostoru → pomáhají při rozpoznávání buněk (specifické receptory) ... imunitní systém Signup and view all the answers

3.) Membránové proteiny

zajišťují většinu specifických funkcí membrány: nesou receptory pro extracelulární molekuly; tvoří specifické receptory → rozpoznání látek buňce cizí; tvoří kanály a pumpy → přechod látek přes lipidovou dvojvrstvu; funkce strukturního skeletu (např. integriny); funkce enzymatická, např. systémy oxidoreduktáz; (mitochondrie – dýchání, plastidy – fotosyntéza) Signup and view all the answers

Rozdělení membránových proteinů: podle umístění vzhledem k membráně

A) Periferní (povrchové) proteiny; B) Integrální (transmembránové) proteiny Signup and view all the answers

A) Periferní (povrchové) proteiny

vázány na membránu: např. polárními interakcemi s membránovými lipidy (např. cytochrom c na membráně mitochondrie, součást dýchacího řetězce) Signup and view all the answers

B) Integrální (transmembránové) proteiny

přes celou membránu; tvořeny hydrofobními α helixy (u semiautonomních organel β skládaný list); funkce závisí na počtu transmembránových helixů: proteiny s 1 helixem ... funkce mechanická; proteiny s více helixy ... funkce membránových receptorů a membránových přenašečů Signup and view all the answers

B) Integrální (transmembránové) proteiny: a) Integrální proteiny s mechanickou funkcí

proteiny s 1 helixem; spojují mezibuněčnou hmotu a nitrobuněčné struktury; např. integriny Signup and view all the answers

B) Integrální (transmembránové) proteiny: b) Integrální proteiny s funkcí membránových receptorů

rodina asi 100 proteinů se 7 transmembrán. helixy (rodina proteinů ... podobná sekvence aminokyselin + podobná terc. struktura); např. protein rodopsin (v tyčinkách na sítnici oka → fotoreceptory za šera a v noci, dopadem světla se rozpadá → vznik akčních potenciálů ve zrakovém nervu ...) Signup and view all the answers

B) Integrální (transmembránové) proteiny: c) Integrální proteiny s funkcí membránových přenašečů

přenáší nízkomolekul. látky přes membránu; působí jako iontové pumpy - štěpí ATP a přenáší ionty přes membr. proti konc. Spádu (aktivní transport – za spotřeby ATP); sodnodraselná pumpa, kalciová pumpa ... Signup and view all the answers

Transport látek přes cytoplazmatickou membránu

Transport pasivní a aktivní: transport pasivní – bez spotřeby ATP (difúze, osmóza, usnadněná difúze); transport aktivní – za spotřeby ATP (pomocí membrán. přenašečů (iontové pumpy)) Signup and view all the answers

1.) Transport pasivní

bez spotřeby ATP; a) (prostá) difúze; b) kanálem zprostředkovaný transport; c) usnadněná difúze Signup and view all the answers

1.) Transport pasivní: a) (prostá) difúze

transport látek po koncentračním spádu (molekuly rozpuštěné látky se pohybují z místa s vyšší koncentrací na místa s nižší koncentrací); např. přechod molekul kyslíku přes membránu buňky v plicním sklípku → vně vyšší koncentrace O2 než uvnitř → koncentrační gradient → transport O2 po koncentračním spádu ... → transport O2 do buňky plicních sklípků Signup and view all the answers

1.) Transport pasivní: b) kanálem zprostředkovaný transport

látky rozpustné v tucích procházejí přímo, H2O a ionty procházejí pomocí kanálových proteinů; zvláštní případ – osmóza: molekuly H2O ... Signup and view all the answers

1.) Transport pasivní: c) usnadněná difúze

transport po koncentračním spádu; látka (např. glukóza) se váže na přenašeč zabudovaný do membrány ... přenašečem zprostředkovaný transport Signup and view all the answers

Pozn.: Osmóza

pasivní transport H2O (malé molekuly → volný přechod přes cytoplazmatickou membránu oběma směry – do buňky i z buňky ...); transport H2O pro buňku velmi důležitý ...; pohyb molekul H2O přes cytoplazmatickou membránu z prostředí, kde je nižší koncentrace rozpuštěných látek do prostředí, kde je vyšší koncentrace látek; buňky hypertonická, izotonická, hypotonická Signup and view all the answers

2.) Transport aktivní

za spotřeby ATP; uskutečňuje se pomocí membránových přenašečů - iontové pumpy; cytóza – umožňuje transport velkých molekul; transport látek proti koncentračnímu spádu Signup and view all the answers

2.) Transport aktivní: Sodnodraselná pumpa

plazmatická membrána ŽB; fce: čerpají Na+ z buňky ven a K+ do buňky → udržují nízkou koncentraci Na+ uvnitř buňky a vysokou koncentraci K+ v buňce; za spotřeby ATP Signup and view all the answers

2.) Transport aktivní: Kalciová pumpa

velmi aktivní ve svalech; fce: uvolnění Ca2+ z biomembrán ER =) svalový stah ... a opačně: Ca2+ do biomembrán ER → uvolnění svalu po stahu; za spotřeby ATP Signup and view all the answers

2.) Transport aktivní: Cytóza

tehdy, jsou-li látky moc velké a nemohou přecházet přes přenašeče; buňka využívá tekutost membrán …odškrcování, splývání ...; A) Endocytóza – transport dovnitř buňky: fagocytóza – příjem tuhých částic, pinocytóza – příjem kapalných částic; B) Exocytóza – transport ven z buňky Signup and view all the answers

II. Buněčné (membránové) organely

uzavřené váčky různého tvaru, dvojí původ: organely, které se od počátku vyvíjely v EB v důsledku vchlipování cytoplazmatické membrány ... organely sekreční dráhy; symbiotický původ ... semiautonomní organely Signup and view all the answers

Pozn.: Cytoplazma

= viskózní koncentrovaný roztok (molekuly organických i anorganických látek), který vyplňuje obsah buňky; její tekutá složka – cytosol: obsahuje velké množství bílkovin → spíše gel než roztok, probíhají zde metabolické reakce, uloženy organely ...; (protoplazma – veškerý obsah buňky ...) Signup and view all the answers

A) Organely sekreční dráhy

jádro (jaderný obal), ER, GA, lyzozomy, peroxizomy Signup and view all the answers

1.) Jádro (nucleus, karyon), jaderný obal

zřetelně ohraničeno – na povrchu dvojitá biomembrána – jaderná membrána s póry; uvnitř hmota – karyoplazma, ve které se nacházejí chromozomy; chromozomy tvořeny chromatinem: = DNA + bílkoviny (histony); jaderná membrána – vnější strana: podobná drsnému ER včetně ribozomů, vnitřní strana: vážou se zde specifické cytoskeletární proteiny – laminy; póry = složité transportní struktury (základem je prstenec z 8 podjednotek); jedno nebo několik jadérek, není ohraničeno; syntéza RNA Signup and view all the answers

2.) Endoplazmatické retikulum

základ organel sekreční dráhy, ostatní organely odvozeny od ER v průběhu života buňky; soustava cisteren a trubic obklopující jádro; místo biosyntézy všech membránových složek Signup and view all the answers

a) Drsné ER (granulární)

s ribozomy; funkce: syntéza bílkovin – proteinů; a) sekreční proteiny – molekuly dovnitř váčků a putují ven z buňky; b) integrální membránové proteiny – zůstanou vestavěny do membrány α helixy; (ribozomy ER pochází z cytoplazmy ... začne-li v nich syntéza bílkovin pro ER, zachytí se na jeho membráně ... po syntéze se uvolní ...); úprava nově syntetizovaných bílkovin: terciární a kvartérní struktura (bílkovina se stane biologicky aktivní ... plní svoji funkci), glykosylace – navázání oligosacharidů, vznikají disulfidické můstky... Signup and view all the answers

b) Hladké ER (agranulární)

bez ribozomů; funkce: syntéza membránových lipidů (fosfolipidy, cholesterol) Signup and view all the answers

3.) Golgiho aparát (komplex)

skupina plochých, přibližně stejně velkých paralelně ležících cisteren v blízkosti ER; nikdy nenesou ribozomy; tvořen z 1 nebo několika diktyozomů (ŽB 1 diktyozom v blízkosti ER, RB více diktyozomů po celé buňce); úprava proteinů, které sem přicházejí z ER → konečný stav proteinů ...; 1. regenerační strana GA: strana přivrácená k ER, přikládání váčků z ER; 2. sekreční strana GA: strana odvrácená od ER, odškrcování lyzozomů a sekrečních váčků (pak ven z buňky) Signup and view all the answers

4.) Lyzozomy

váčkovité organely, průměr cca 5 μm; v ŽB a buňkách hub; v RB splývají a vytváří vakuolu: membrána na povrchu: tonoplast, fce: centrum metabolismu; funkce lyzozomů: organely buněčného trávení (obsahují hydrolytické enzymy: štěpí látky biologického původu, význam u fagocytujících buněk ..., autolýza – likvidace odumřelých buněk ) Signup and view all the answers

5.) Peroxizomy

morfologicky podobné lyzozomům; nejsou v jasném vztahu k sekreční dráze; přítomny v metabolicky aktivních buňkách (nejvíce v jaterních), probíhá v nich oxidace Signup and view all the answers

B) Semiautonomní organely

mitochondrie, plastidy; symbiotický původ (endosymbiotická teorie vzniku EB) Signup and view all the answers

Vlastnosti semiautonomních organel

vlastní DNA prokaryot. typu; vlastní RNA; vlastní ribozomy (prokaryot.); 2 membrány: vnější s póry – specifické transmembránové proteiny (poriny, β skládaný list), propustná nespecificky pro řadu látek; vnitřní propustná specificky Signup and view all the answers

1.) Mitochondrie

tvar: kulovitý až protáhlý; velikost: 1 – 10 μm, v buňce stovky až statisíce; větší množství v buňkách s intenzivním metabolismem (játra, srdce, ledviny, létací svaly ptáků ...); životnost 5 – 10 dnů, neustále se obnovují; funkce: buněčné dýchání (viz. později) Signup and view all the answers

Mitochondrie: Struktura mitochondrie

2 membrány: mezi nimi perimitochondriální (mezimembránový) prostor s vodn. Roztokem, vnitřní membrána zřasena v tzv. kristy (zde dýchací řetězec ... viz. později); mitochondriální matrix – vyplňuje prostor uvnitř mitochondrie (zde etapy dýchání ... viz. později); DNA, RNA, ribozomy Signup and view all the answers

2.) Plastidy

vznikají z tzv. proplastidů (protoplastidů), jednotlivé typy mezi sebou mohou přecházet (např. listí na podzim) Signup and view all the answers

2.Plastidy: Bezbarvé plastidy

= leukoplasty; výskyt: zásobní orgány, bezbarvé plody, podzemní části rostlin ...; typy leukoplastů: amyloplasty – obsahují škrobová zrna; proteoplasty – obsahují proteiny; elaioplasty (elainoplasty) – obsahují tuky Signup and view all the answers

Plastidy: Barevné plastidy

Fotosynteticky aktivní: 1. chloroplasty – zelené, obsahují zelený chlorofyl a (sinice), b (vyšší rostliny), c (řasy), žluté až oranžové karotenoidy; 2. rodoplasty – červené, obsahují červený fykoerytrin a modrý fykocyanin (sinice, ruduchy); 3. fenoplasty – hnědé: obsahují chlorofyl a fukoxantin, hnědé řasy;;; Fotosynteticky neaktivní: chromoplasty – žluté nebo červené: obsahují karotenoidy a xantofyly, bývalý chloroplast, nejčastěji v plodech Signup and view all the answers

Chloroplasty

velikost: 10 μm, pozorovatelné světelným mikroskopem; funkce: fotosyntéza Signup and view all the answers

Struktura chloroplastu

funkčně rozlišeny 2 membrány (2 + 1): mezi nimi periplastidový prostor, vnější membrána – dobře propustná, poriny, vnitřní membrána – specifická propustnost + transmembránové proteiny, membrána tylakoidů – vznik vchlípením vnitřní membrány Signup and view all the answers

Tylakoidy

= ploché membránové váčky, které obsahují fotosyntetické pigmenty – chlorofyly (P680, P700) ... jsou to systémy pro zachycení a využití světelné energie (viz. později – fotosyntéza); grana = krátké tylakoidy nad sebou; stroma - vyplňuje prostor uvnitř chloroplastu (mezi vnitřní membránou a tylakoidy); DNA, RNA, ribozomy Signup and view all the answers

Mitochondrie x chloroplasty srovnání

Signup and view all the answers

III. Cytoskelet

= soustava vláknitých bílkovinných útvarů s mechanickou funkcí (opěrná a pohybová); tvoří trojrozměrnou síť; pozn.: PB (bakterie + sinice): cytoskelet nemají nebo nebyl dosud objeven, bakteriální bičík – tvořen bílkovinou flagelin (která se šroubovitě řadí... 11 molekul/1 závit ... tvar vývrtky) Signup and view all the answers

Cytoskelet Eukaryot

funkce: primárně spojen s dělením jádra; poloha a pohyb membránových organel; 3 základní typy vláknitých bílkovin. struktur: mikrotubuly, mikrofilamenta (aktinová filamenta), intermediální filamenta; stavební jednotky = malé globulární bílkoviny (monomery → polymery) Signup and view all the answers

1.) Mikrotubuly

struktura: dimer α a β tubulinu → jejich polymery tzv. protofilamenta → 13 paralelně uspořádaných protofilament → mikrotubuly Signup and view all the answers

Funkce mikrotubulů

mitotické (dělící) vřeténko – umožňuje dělení chromozomu při mitóze (na pólech centrozomy s dvojicí centriol); bičíky a řasinky – umožňují pohyb buňky nebo okolních předmětů; dráhy pro pohyb organel – díky pohybovým proteinům (dynein a kinezin) ... mají 2 raménka (jedno se naváže na organelu, druhé na mikrotubuly ... za spotřeby ATP dojde k pohybu organely ...) Signup and view all the answers

2.) Mikrofilamenta (aktinová filamenta)

struktura: bílkovina aktin – dvouvláknový helix, průměr 7 nm + tropomyozin Signup and view all the answers

Funkce mikrofilament

buněčný kortex – síťovitá struktura, přiléhá k vnitřní straně plazmatické membrány, její mechanická opora; kontraktilní prstenec – realizace buněčného dělení; panožky – fagocytóza + améboidní pohyb; kontraktilní svazky – formují tvar buňky; aktin + myozin ... struktury umožňující pohyb Signup and view all the answers

3.) Intermediální (střední) filamenta

struktura: 2 helixy stočené kolem sebe... v jednom svazku 8 stočených vláken (8 po 2 ... 16); laminy, keratiny Signup and view all the answers

Funkce intermediálních filament

jaderná lamina – na vnitřní straně jaderného obalu; intermediální filamenta v cytoplazmě – mechanická stabilita buňky Signup and view all the answers

IV. Buněčná stěna

PB: bakterie, sinice; EB: houby, rostliny (ŽB bun. stěnu nemají); funkce: mechanická a osmotická ochrana Signup and view all the answers

Pozn.: Buněčná stěna bakterií (eubakterií)

základní složka: peptidoglykan (= murein); rozdělení bakterií podle barvitelnosti a podle struktury buněčné stěny: gramnegativní bakterie – jen několik vrstev peptidoglykanu + vnější membrána, barví se do růžova, červena; grampozitivní bakterie – mnohem tlustší peptidoglykanová vrstva, bez vnější membrány, barví se do modrofialova Signup and view all the answers

Buněčná stěna rostlin

primární stěna - tenká, méně celulózy, vlákna uspořádána chaoticky; sekundární stěna - vzniká postupným přikládáním vrstev směrem dovnitř, vlákna celulózy uspořádána rovnoběžně, hustě vedle sebe, každá další vrstva jiná orientace; střední lamela – není součástí BS, „lepí“ sousední buňky k sobě; celulóza (pevnost), hemicelulózy, pektiny, lignin (tvrdost) Signup and view all the answers

Pozn.: Mezibuněčná spojení

mnohem lépe vyvinutá a prozkoumaná u živočichů než u rostlin: 1) těsné spoje, 2) vodivé (mezerové) spoje – konexiny, 3) plasmodesmy, 4) desmozomy a adhezivní spoje Signup and view all the answers