Vonkajšia a vnútorná štruktúra bunky. Zázrak v bunke: štruktúra a tvar ľudskej bunky. Životne dôležité vlastnosti ľudskej bunky

BUNKOVÁ TEÓRIA: Tvorcom tejto teórie je nemecký vedec T. Schwann, ktorý sa opierajúc o prácu M. Schleidena, L. Okena , v 1838 -1839 s urobil tieto vyhlásenia:

MODERNÁ BUNKOVÁ TEÓRIA:

eukaryoty (jadrové) tiež tvoria superkráľovstvo. Spája ríše húb, zvierat, rastlín.

Téma: Stavba a funkcie bunky

Bunková štruktúra. Štrukturálny systém cytoplazmy

Bunka- základná jednotka živej sústavy. Rôzne štruktúry živej bunky, ktoré sú zodpovedné za vykonávanie určitej funkcie, sa nazývajú organely, podobne ako orgány celého organizmu. Špecifické funkcie v bunke sú rozdelené medzi organely, vnútrobunkové štruktúry, ktoré majú určitý tvar, ako napríklad bunkové jadro, mitochondrie atď.

Bunkové štruktúry:

Cytoplazma. Povinná súčasť bunky, uzavretá medzi plazmatickou membránou a jadrom. Cytosol- je viskózna vodný roztok rôzne soli a organické látky, preniknuté systémom bielkovinových filamentov – cytoskeletov. Väčšina chemických a fyziologických procesov bunky prebieha v cytoplazme. Štruktúra: Cytosol, cytoskelet. Funkcie: zahŕňa rôzne organely, vnútorné prostredie bunky
plazmatická membrána. Každá bunka živočíchov, rastlín, je obmedzená od okolia alebo iných buniek plazmatickou membránou. Hrúbka tejto membrány je taká malá (asi 10 nm), že ju možno vidieť iba elektrónovým mikroskopom.

Lipidy vytvárajú v membráne dvojitú vrstvu a proteíny prenikajú celou jej hrúbkou, sú ponorené do rôznej hĺbky v lipidovej vrstve alebo sa nachádzajú na vonkajšom a vnútornom povrchu membrány. Štruktúra membrán všetkých ostatných organel je podobná plazmatickej membráne. Štruktúra: dvojitá vrstva lipidov, bielkovín, sacharidov. Funkcie: obmedzenie, zachovanie tvaru bunky, ochrana pred poškodením, regulátor príjmu a odvodu látok.

lyzozómy. Lyzozómy sú membránové organely. Majú oválny tvar a priemer 0,5 mikrónu. Obsahujú súbor enzýmov, ktoré rozkladajú organické látky. Membrána lyzozómov je veľmi pevná a bráni prieniku vlastných enzýmov do cytoplazmy bunky, ak je však lyzozóm poškodený akýmkoľvek vonkajšie vplyvy, potom je celá bunka alebo jej časť zničená.
Lyzozómy sa nachádzajú vo všetkých bunkách rastlín, zvierat a húb.

Lysozómy, ktoré vykonávajú trávenie rôznych organických častíc, poskytujú ďalšie „suroviny“ pre chemické a energetické procesy v bunke. Počas hladovania lyzozómové bunky strávia niektoré organely bez toho, aby bunku zabili. Takéto čiastočné trávenie poskytuje bunke na istý čas potrebné minimum živín. Niekedy lyzozómy trávia celé bunky a skupiny buniek, čo hrá zásadnú úlohu vo vývojových procesoch u zvierat. Príkladom je strata chvosta pri premene pulca na žabu. Štruktúra: vezikuly oválneho tvaru, vonkajšia membrána, vnútri enzýmy. Funkcie: rozklad organických látok, zničenie mŕtvych organel, zničenie vyčerpaných buniek.

Golgiho komplex. Produkty biosyntézy vstupujúce do lúmenov dutín a tubulov endoplazmatického retikula sa koncentrujú a transportujú v Golgiho aparáte. Táto organela má veľkosť 5-10 µm.

Štruktúra: dutiny obklopené membránami (vezikuly). Funkcie: akumulácia, balenie, vylučovanie organických látok, tvorba lyzozómov

Endoplazmatické retikulum. Endoplazmatické retikulum je systém na syntézu a transport organických látok v cytoplazme bunky, ktorá je prelamovanou štruktúrou spojených dutín.
pripojený k membránam endoplazmatického retikula veľké číslo ribozómy sú najmenšie organely bunky, ktoré majú tvar gule s priemerom 20 nm. a skladá sa z RNA a bielkovín. Ribozómy sú miestom, kde prebieha syntéza bielkovín. Potom novosyntetizované proteíny vstupujú do systému dutín a tubulov, cez ktoré sa pohybujú vo vnútri bunky. Dutiny, tubuly, tubuly z membrán, na povrchu ribozómových membrán. Funkcie: syntéza organických látok pomocou ribozómov, transport látok.

Ribozómy. Ribozómy sú pripojené k membránam endoplazmatického retikula alebo sú voľne umiestnené v cytoplazme, sú usporiadané do skupín a syntetizujú sa na nich proteíny. Zloženie bielkovín, funkcie ribozomálnej RNA: zabezpečuje biosyntézu bielkovín (zostavenie molekuly proteínu z).
Mitochondrie. Mitochondrie sú energetické organely. Tvar mitochondrií je rôzny, môžu byť ostatné, tyčinkovité, vláknité s priemerným priemerom 1 mikrón. a 7 um dlhý. Počet mitochondrií závisí od funkčnej aktivity bunky a v lietajúcich svaloch hmyzu môže dosiahnuť desaťtisíce. Mitochondrie sú zvonka ohraničené vonkajšou membránou, pod ňou je vnútorná membrána, ktorá tvorí početné výrastky – cristae.

Vo vnútri mitochondrií sú RNA, DNA a ribozómy. V jeho membránach sú zabudované špecifické enzýmy, pomocou ktorých sa energia potravinových látok v mitochondriách premieňa na energiu ATP, ktorá je potrebná pre život bunky a organizmu ako celku.

Membrána, matrica, výrastky - cristae. Funkcie: syntéza molekuly ATP, syntéza vlastných bielkovín, nukleových kyselín, sacharidov, lipidov, tvorba vlastných ribozómov.

plastidy. Len v rastlinnej bunke: leukoplasty, chloroplasty, chromoplasty. Funkcie: akumulácia rezervných organických látok, príťažlivosť opeľujúceho hmyzu, syntéza ATP a sacharidov. Chloroplasty majú tvar disku alebo gule s priemerom 4-6 mikrónov. S dvojitou membránou - vonkajšou a vnútornou. Vo vnútri chloroplastu sa nachádzajú ribozómy DNA a špeciálne membránové štruktúry - grana, spojené medzi sebou a s vnútornou membránou chloroplastu. Každý chloroplast obsahuje asi 50 zŕn, rozložených pre lepšie zachytenie svetla. Chlorofyl sa nachádza v granu membránach, vďaka čomu sa energia slnečného žiarenia premieňa na chemickú energiu ATP. Energia ATP sa využíva v chloroplastoch na syntézu organických zlúčenín, predovšetkým sacharidov.
Chromoplasty. Pigmenty červenej a žltá farba, nachádzajúce sa v chromoplastoch, dávajú rôznym častiam rastliny červenú a žltú farbu. mrkva, ovocie paradajok.

Leukoplasty sú miestom akumulácie rezervnej živiny – škrobu. V bunkách hľúz zemiakov je obzvlášť veľa leukoplastov. Na svetle sa leukoplasty môžu zmeniť na chloroplasty (v dôsledku čoho bunky zemiakov zozelenajú). Na jeseň sa chloroplasty menia na chromoplasty a zelené listy a plody žltnú a červenajú.

Cell Center. Skladá sa z dvoch valcov, centriol, umiestnených kolmo na seba. Funkcie: podpora závitov vretena

Bunkové inklúzie sa buď objavia v cytoplazme alebo zmiznú počas života bunky.

Husté, vo forme granúl, inklúzie obsahujú náhradné živiny(škrob, bielkoviny, cukry, tuky) alebo odpadové produkty bunky, ktoré sa ešte nedajú odstrániť. Všetky plastidy rastlinných buniek majú schopnosť syntetizovať a akumulovať rezervné živiny. V rastlinných bunkách dochádza k akumulácii rezervných živín vo vakuolách.

Zrnká, granule, kvapky Funkcie: nestále útvary, ktoré uchovávajú organickú hmotu a energiu

Nucleus. Jadrový obal dvoch membrán, jadrová šťava, jadierko. Funkcie: ukladanie dedičnej informácie v bunke a jej reprodukcia, syntéza RNA – informačná, transportná, ribozomálna. Spóry sa nachádzajú v jadrovej membráne, cez ktorú prebieha aktívna výmena látok medzi jadrom a cytoplazmou. V jadre sú uložené dedičné informácie nielen o všetkých znakoch a vlastnostiach danej bunky, o procesoch, ktoré by k nej mali prebiehať (napríklad syntéza bielkovín), ale aj o vlastnostiach organizmu ako celku. Informácie sa zaznamenávajú v molekulách DNA, ktoré sú hlavnou súčasťou chromozómov. Jadro obsahuje jadierko. Jadro, v dôsledku prítomnosti chromozómov obsahujúcich dedičné informácie, vykonáva funkcie centra, ktoré riadi všetku životnú aktivitu a vývoj bunky.

Bunka- základná jednotka štruktúry a životnej činnosti všetkých živých organizmov (okrem vírusov, ktoré sa často označujú ako nebunkové formy života), majúci vlastný metabolizmus, schopný samostatnej existencie, sebareprodukcie a vývoja. Všetky živé organizmy, ako mnohobunkové živočíchy, rastliny a huby, pozostávajú z mnohých buniek, alebo ako mnohé prvoky a baktérie sú jednobunkové organizmy. Odvetvie biológie, ktoré sa zaoberá štúdiom štruktúry a aktivity buniek, sa nazýva cytológia. AT nedávne časy zvykom sa hovorí aj o biológii bunky, alebo o bunkovej biológii (angl. Cell biology).

bunkovej štruktúry Všetky bunkové formy života na Zemi možno rozdeliť do dvoch kráľovstiev na základe štruktúry ich základných buniek - prokaryoty (predjadrové) a eukaryoty (jadrové). Prokaryotické bunky majú jednoduchšiu štruktúru, zjavne vznikli skôr v procese evolúcie. Eukaryotické bunky – zložitejšie, vznikli neskôr. Bunky, ktoré tvoria ľudské telo, sú eukaryotické. Napriek rôznorodosti foriem podlieha organizácia buniek všetkých živých organizmov jednotným štruktúrnym princípom. Živý obsah bunky - protoplast - je oddelený od prostredia plazmatickou membránou, čiže plazmalemou. Vnútri bunky je vyplnená cytoplazma, ktorá obsahuje rôzne organely a bunkové inklúzie, ako aj genetický materiál vo forme molekuly DNA. Každá z organel bunky plní svoju vlastnú špeciálnu funkciu a všetky spolu určujú životnú aktivitu bunky ako celku.

prokaryotická bunka

prokaryoty(z lat. pro - pred, do a gréčtiny κάρῠον - jadro, orech) - organizmy, ktoré na rozdiel od eukaryotov nemajú vytvorené bunkové jadro a iné vnútorné membránové organely (s výnimkou plochých nádrží u fotosyntetických druhov napr. v r. cyanobaktérie). Jediná veľká kruhová (u niektorých druhov - lineárna) dvojvláknová molekula DNA, ktorá obsahuje hlavnú časť genetického materiálu bunky (tzv. nukleoid), netvorí komplex s histónovými proteínmi (tzv. chromatín). Prokaryoty zahŕňajú baktérie, vrátane cyanobaktérií (modrozelené riasy) a archaea. Potomkami prokaryotických buniek sú organely eukaryotických buniek – mitochondrie a plastidy.

eukaryotická bunka

eukaryoty(eukaryoty) (z gréckeho ευ - dobrý, úplne a κάρῠον - jadro, orech) - organizmy, ktoré majú na rozdiel od prokaryotov dobre tvarované bunkové jadro, ohraničené od cytoplazmy jadrovou membránou. Genetický materiál je uzavretý v niekoľkých lineárnych dvojvláknových molekulách DNA (v závislosti od typu organizmov sa ich počet na jadro môže pohybovať od dvoch do niekoľkých stoviek), pripojených zvnútra k membráne bunkového jadra a tvoriacich sa v obrovskom väčšina (okrem dinoflagelátov) komplex s histónovými proteínmi, nazývaný chromatín. Eukaryotické bunky majú systém vnútorných membrán, ktoré tvoria okrem jadra množstvo ďalších organel (endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát atď.). Okrem toho drvivá väčšina má trvalé vnútrobunkové symbionty-prokaryoty – mitochondrie a riasy a rastliny majú aj plastidy.

bunková membrána Bunková membrána je veľmi Hlavná časť bunky. Drží pohromade všetky bunkové zložky a ohraničuje vnútorné a vonkajšie prostredie. Okrem toho modifikované záhyby bunkovej membrány tvoria mnohé z bunkových organel. Bunková membrána je dvojitá vrstva molekúl (bimolekulárna vrstva alebo dvojvrstva). V podstate ide o molekuly fosfolipidov a iných im blízkych látok. Molekuly lipidov majú dvojaký charakter, ktorý sa prejavuje v spôsobe, akým sa správajú vo vzťahu k vode. Hlavy molekúl sú hydrofilné, t.j. majú afinitu k vode a ich uhľovodíkové konce sú hydrofóbne. Preto po zmiešaní s vodou vytvárajú lipidy na jej povrchu film podobný olejovému filmu; zároveň sú všetky ich molekuly orientované rovnakým spôsobom: hlavy molekúl sú vo vode a uhľovodíkové chvosty sú nad jej povrchom. V bunkovej membráne sú dve takéto vrstvy a v každej z nich sú hlavy molekúl otočené smerom von a chvosty sú otočené vo vnútri membrány jedna k druhej, takže neprichádzajú do kontaktu s vodou. Hrúbka tejto membrány je cca. 7 nm. Okrem hlavných lipidových zložiek obsahuje veľké proteínové molekuly, ktoré sú schopné „plávať“ v lipidovej dvojvrstve a sú umiestnené tak, že jedna ich strana je otočená vo vnútri bunky a druhá je v kontakte s vonkajším prostredím. Niektoré proteíny sa nachádzajú len na vonkajšom alebo len na vnútornom povrchu membrány, alebo sú len čiastočne ponorené do lipidovej dvojvrstvy.

Hlavné funkcia bunkovej membrány Reguluje transport látok do bunky a von z bunky. Keďže membrána je do určitej miery fyzikálne podobná oleju, ľahko cez ňu prechádzajú látky rozpustné v oleji alebo organických rozpúšťadlách, ako je éter. To isté platí pre plyny ako kyslík a oxid uhličitý. Zároveň je membrána prakticky nepriepustná pre väčšinu látok rozpustných vo vode, najmä pre cukry a soli. Vďaka týmto vlastnostiam dokáže vo vnútri bunky udržiavať chemické prostredie, ktoré sa líši od vonkajšieho prostredia. Napríklad v krvi je koncentrácia sodíkových iónov vysoká a draslíkových iónov nízka, zatiaľ čo v intracelulárnej tekutine sú tieto ióny prítomné v opačnom pomere. Podobná situácia je typická pre mnohé ďalšie chemické zlúčeniny. Je zrejmé, že bunka nemôže byť úplne izolovaná od prostredia, pretože musí prijímať látky potrebné pre metabolizmus a zbaviť sa jej konečných produktov. Navyše, lipidová dvojvrstva nie je úplne nepriepustná ani pre látky rozpustné vo vode, ale prenikajú do nej takzvané „vrstvy“. Proteíny vytvárajúce kanály vytvárajú póry alebo kanály, ktoré sa môžu otvárať a zatvárať (v závislosti od zmeny konformácie proteínu) av otvorenom stave vedú určité ióny (Na+, K+, Ca2+) pozdĺž koncentračného gradientu. V dôsledku toho sa rozdiel v koncentráciách vo vnútri bunky a mimo bunky nemôže udržať iba kvôli nízkej permeabilite membrány. V skutočnosti obsahuje proteíny, ktoré plnia funkciu molekulárnej „pumpy“: transportujú určité látky do bunky aj z nej, pričom pôsobia proti koncentračnému gradientu. Výsledkom je, že keď je koncentrácia napríklad aminokyselín vysoká vo vnútri bunky a nízka vonku, môžu sa aminokyseliny stále prenášať zvonku dovnútra. Takýto prenos sa nazýva aktívny transport a vynakladá sa naň energia dodaná metabolizmom. Membránové pumpy sú vysoko špecifické: každá z nich je schopná transportovať buď len ióny určitého kovu, alebo aminokyselinu alebo cukor. Špecifické sú aj membránové iónové kanály. Takáto selektívna permeabilita je fyziologicky veľmi dôležitá a jej absencia je prvým dôkazom bunkovej smrti. Dá sa to ľahko ilustrovať na príklade repy. Ak je ponorený živý koreň repy studená voda, potom si zachová svoj pigment; ak sa repa uvarí, tak bunky odumierajú, stávajú sa ľahko priepustnými a strácajú pigment, ktorý sfarbuje vodu do červena. Veľké molekuly, ako sú bielkovinové bunky, môžu „prehltnúť“. Pod vplyvom niektorých proteínov, ak sú prítomné v tekutine obklopujúcej bunku, dochádza k invaginácii v bunkovej membráne, ktorá sa potom uzavrie a vytvorí bublinu - malú vakuolu obsahujúcu molekuly vody a proteínov; potom sa membrána okolo vakuoly zlomí a obsah vstúpi do bunky. Tento proces sa nazýva pinocytóza (doslova „pitie buniek“) alebo endocytóza. Väčšie častice, ako sú čiastočky jedla, sa môžu absorbovať podobným spôsobom počas tzv. fagocytóza. Vakuola vytvorená počas fagocytózy je spravidla väčšia a potrava je trávená enzýmami lyzozómov vo vnútri vakuoly, až kým membrána, ktorá ju obklopuje, nepraskne. Tento typ výživy je typický pre prvoky, napríklad pre améby, ktoré požierajú baktérie. Schopnosť fagocytózy je však charakteristická pre črevné bunky nižších zvierat a pre fagocyty - jeden z typov bielych krviniek (leukocytov) stavovcov. V druhom prípade význam tohto procesu nie je vo výžive samotných fagocytov, ale v zničení baktérií, vírusov a iného cudzieho materiálu škodlivého pre telo. Funkcie vakuol môžu byť odlišné. Napríklad prvoky žijúce v sladkej vody, zažívajú neustály osmotický prílev vody, pretože koncentrácia solí vo vnútri bunky je oveľa vyššia ako vonku. Sú schopné vylučovať vodu do špeciálnej vylučovacej (kontraktilnej) vakuoly, ktorá periodicky vytláča jej obsah. V rastlinných bunkách je často jedna veľká centrálna vakuola, ktorá zaberá takmer celú bunku; cytoplazma tvorí len veľmi tenkú vrstvu medzi bunkovou stenou a vakuolou. Jednou z funkcií takejto vakuoly je akumulácia vody, ktorá umožňuje bunke rýchlo zväčšiť veľkosť. Táto schopnosť je potrebná najmä v čase, keď rastlinné pletivá rastú a tvoria vláknité štruktúry. V tkanivách, v miestach tesného spojenia buniek, ich membrány obsahujú početné póry tvorené bielkovinami prenikajúcimi cez membránu – tzv. pripojenia. Póry susedných buniek sú umiestnené oproti sebe, takže látky s nízkou molekulovou hmotnosťou sa môžu presúvať z bunky do bunky – tento chemický komunikačný systém koordinuje ich životnú aktivitu. Jedným príkladom takejto koordinácie je viac-menej synchrónne delenie susedných buniek pozorované v mnohých tkanivách.

Cytoplazma

V cytoplazme sú vnútorné membrány podobné vonkajším a tvoriace organely rôznych typov. Tieto membrány možno považovať za záhyby vonkajšej membrány; niekedy vnútorné membrány tvoria integrálny celok s vonkajšou membránou, ale často je vnútorný záhyb zošnurovaný a kontakt s vonkajšou membránou je prerušený. Aj keď sa však kontakt udrží, vnútorné a vonkajšia membrána nie sú vždy chemicky identické. Najmä zloženie membránových proteínov v rôznych bunkových organelách sa líši.

Štruktúra cytoplazmy

Kvapalná zložka cytoplazmy sa tiež nazýva cytozol. Pod svetelným mikroskopom sa zdalo, že bunka je naplnená niečím ako tekutá plazma alebo sól, v ktorom „plávalo“ jadro a ďalšie organely. V skutočnosti nie je. Vnútorný priestor eukaryotickej bunky je prísne usporiadaný. Pohyb organel je koordinovaný pomocou špecializovaných transportných systémov, takzvaných mikrotubulov, ktoré slúžia ako vnútrobunkové „cesty“ a špeciálnych proteínov dyneínov a kinezínov, ktoré plnia úlohu „motorov“. Jednotlivé proteínové molekuly tiež voľne nedifundujú vnútrobunkovým priestorom, ale sú nasmerované do potrebných kompartmentov pomocou špeciálnych signálov na ich povrchu, rozpoznateľných dopravných systémov bunky.

Endoplazmatické retikulum

V eukaryotickej bunke existuje systém membránových kompartmentov prechádzajúcich do seba (rúrky a nádrže), ktorý sa nazýva endoplazmatické retikulum (alebo endoplazmatické retikulum, EPR alebo EPS). Tá časť EPR, ku ktorej membránam sú pripojené ribozómy, sa označuje ako granulárne (alebo drsné) endoplazmatické retikulum a na jej membránach dochádza k syntéze proteínov. Tie kompartmenty, na ktorých stenách nie sú žiadne ribozómy, sa označujú ako hladké (alebo agranulárne) ER, ktoré sa podieľajú na syntéze lipidov. Vnútorné priestory hladkého a zrnitého ER nie sú izolované, ale prechádzajú do seba a komunikujú s lúmenom jadrového obalu.

Golgiho aparát

Golgiho aparát je zväzok plochých membránových cisterien, trochu rozšírených bližšie k okrajom. V nádržiach Golgiho aparátu dozrievajú niektoré proteíny syntetizované na membránach granulárneho ER a určené na sekréciu alebo tvorbu lyzozómov. Golgiho aparát je asymetrický - nádrže umiestnené bližšie k jadru bunky (cis-Golgi) obsahujú najmenej zrelých bielkovín, na tieto nádrže sú nepretržite pripojené membránové vezikuly - vezikuly, pučiace z endoplazmatického retikula. Zrejme pomocou tých istých vezikúl prebieha ďalší pohyb zrejúcich bielkovín z jednej nádrže do druhej. Nakoniec sa z opačného konca organely (trans-Golgiho) vylúčia vezikuly obsahujúce úplne zrelé proteíny.

Nucleus

Jadro je obklopené dvojitou membránou. Veľmi úzky (asi 40 nm) priestor medzi dvoma membránami sa nazýva perinukleárny. Membrány jadra prechádzajú do membrán endoplazmatického retikula a perinukleárny priestor sa otvára do retikula. Jadrová membrána má typicky veľmi úzke póry. Zrejme sa cez ne prenášajú veľké molekuly, ako napríklad messenger RNA, ktorá sa syntetizuje na DNA a potom sa dostáva do cytoplazmy. Hlavná časť genetického materiálu sa nachádza v chromozómoch bunkového jadra. Chromozómy pozostávajú z dlhých reťazcov dvojvláknovej DNA, ku ktorým sú pripojené zásadité (t.j. alkalické) proteíny. Niekedy majú chromozómy niekoľko rovnakých reťazcov DNA ležiacich vedľa seba – takéto chromozómy sa nazývajú polyténové (mnohovláknové). Počet chromozómov u rôznych druhov nie je rovnaký. Diploidné bunky ľudského tela obsahujú 46 chromozómov alebo 23 párov. V nedeliacej sa bunke sú chromozómy pripojené v jednom alebo viacerých bodoch k jadrovej membráne. V normálnom nešpiralizovanom stave sú chromozómy také tenké, že nie sú viditeľné pod svetelným mikroskopom. Na určitých lokusoch (oblastiach) jedného alebo viacerých chromozómov vzniká husté teliesko prítomné v jadrách väčšiny buniek – tzv. jadierko. V jadierku sa syntetizuje a akumuluje RNA, ktorá sa používa na stavbu ribozómov, ako aj niektorých iných typov RNA.

lyzozómy

Lyzozómy sú malé vezikuly obklopené jednou membránou. Pučia z Golgiho aparátu a možno aj z endoplazmatického retikula. Lyzozómy obsahujú rôzne enzýmy, ktoré rozkladajú veľké molekuly, najmä proteíny. Vďaka svojmu deštruktívnemu pôsobeniu sú tieto enzýmy akoby „uzamknuté“ v lyzozómoch a uvoľňujú sa len podľa potreby. Takže počas intracelulárneho trávenia sa enzýmy uvoľňujú z lyzozómov do tráviacich vakuol. Lyzozómy sú tiež nevyhnutné na deštrukciu buniek; napríklad pri premene pulca na dospelú žabu uvoľnenie lyzozomálnych enzýmov zabezpečuje deštrukciu chvostových buniek. V tomto prípade je to normálne a pre telo prospešné, no niekedy je takéto ničenie buniek patologické. Napríklad pri vdýchnutí azbestového prachu sa môže dostať do buniek pľúc a potom prasknú lyzozómy, bunky sa zničia a rozvinie sa pľúcna choroba.

cytoskelet

Prvky cytoskeletu zahŕňajú proteínové fibrilárne štruktúry umiestnené v cytoplazme bunky: mikrotubuly, aktín a intermediárne vlákna. Mikrotubuly sa podieľajú na transporte organel, sú súčasťou bičíkov a mitotické vreteno je postavené z mikrotubulov. Aktínové vlákna sú nevyhnutné na udržanie tvaru buniek, pseudopodiálnych reakcií. Zdá sa, že úlohou intermediárnych filamentov je tiež udržiavať štruktúru bunky. Proteíny cytoskeletu tvoria niekoľko desiatok percent hmoty bunkového proteínu.

Centrioles

Centrioly sú cylindrické proteínové štruktúry nachádzajúce sa v blízkosti jadra živočíšnych buniek (rastliny centrioly nemajú). Centriol je valec bočný povrch ktorý je tvorený deviatimi sadami mikrotubulov. Počet mikrotubulov v sade sa môže u rôznych organizmov líšiť od 1 do 3. Okolo centriol je takzvané centrum organizácie cytoskeletu, oblasť, v ktorej sú zoskupené mínusové konce mikrotubulov bunky. Pred rozdelením obsahuje bunka dva centrioly umiestnené navzájom v pravom uhle. Počas mitózy sa rozchádzajú na rôzne konce bunky a tvoria póly deliaceho vretena. Po cytokinéze dostane každá dcérska bunka jeden centriol, ktorý sa pri ďalšom delení zdvojnásobí. K zdvojeniu centriolov nedochádza delením, ale syntézou novej štruktúry kolmej na existujúcu. Zdá sa, že centrioly sú homológne s bazálnymi telami bičíkov a mihalníc.

Mitochondrie

Mitochondrie sú špeciálne bunkové organely, ktorých hlavnou funkciou je syntéza ATP, univerzálneho nosiča energie. Dýchanie (absorpcia kyslíka a uvoľňovanie oxidu uhličitého) sa vyskytuje aj v dôsledku enzymatických systémov mitochondrií. Vnútorný lúmen mitochondrií, nazývaný matrix, je oddelený od cytoplazmy dvoma membránami, vonkajšou a vnútornou, medzi ktorými je medzimembránový priestor. Vnútorná membrána mitochondrií tvorí záhyby, takzvané cristae. Matrica obsahuje rôzne enzýmy zapojené do dýchania a syntézy ATP. Vodíkový potenciál vnútornej mitochondriálnej membrány má ústredný význam pre syntézu ATP. Mitochondrie majú svoj vlastný DNA genóm a prokaryotické ribozómy, čo určite naznačuje symbiotický pôvod týchto organel. Nie všetky mitochondriálne proteíny sú kódované v mitochondriálnej DNA, väčšina mitochondriálnych proteínových génov sa nachádza v jadrovom genóme a ich zodpovedajúce produkty sú syntetizované v cytoplazme a potom transportované do mitochondrií. Mitochondriálne genómy sa líšia veľkosťou: napríklad ľudský mitochondriálny genóm obsahuje iba 13 génov. Najväčší počet mitochondriálnych génov (97) zo skúmaných organizmov sa nachádza u prvoka Reclinomonas americana.

Chemické zloženie bunky

Zvyčajne 70-80% bunkovej hmoty tvorí voda, v ktorej sú rozpustené rôzne soli a látky s nízkou molekulovou hmotnosťou. Organické zlúčeniny. Najcharakteristickejšími zložkami bunky sú proteíny a nukleové kyseliny. Niektoré proteíny sú štruktúrnymi zložkami bunky, iné sú enzýmy, t.j. katalyzátory, ktoré určujú rýchlosť a smer chemických reakcií prebiehajúcich v bunkách. Nukleové kyseliny slúžia ako nosiče dedičnej informácie, ktorá sa realizuje v procese intracelulárnej syntézy proteínov. Bunky často obsahujú určité množstvo rezervných látok, ktoré slúžia ako potravinová rezerva. Rastlinné bunky primárne uchovávajú škrob, polymérnu formu uhľohydrátov. V bunkách pečene a svalov je uložený ďalší sacharidový polymér, glykogén. Tuk patrí tiež medzi bežne skladované potraviny, hoci niektoré tuky plnia inú funkciu, a to, že slúžia ako najdôležitejšie štrukturálne zložky. Proteíny v bunkách (s výnimkou buniek semien) sa zvyčajne neukladajú. Nie je možné opísať typické zloženie bunky, predovšetkým preto, že existujú veľké rozdiely v množstve uskladnenej potravy a vody. Pečeňové bunky obsahujú napríklad 70 % vody, 17 % bielkovín, 5 % tukov, 2 % sacharidov a 0,1 % nukleových kyselín; zvyšných 6 % tvoria soli a organické zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou, najmä aminokyseliny. Rastlinné bunky zvyčajne obsahujú menej bielkovín, výrazne viac sacharidov a o niečo viac vody; výnimkou sú bunky, ktoré sú v stave pokoja. Pokojová bunka pšeničného zrna, ktorá je zdrojom živín pre embryo, obsahuje cca. 12 % bielkovín (hlavne zásobných bielkovín), 2 % tukov a 72 % sacharidov. Množstvo vody dosahuje normálnu úroveň (70-80%) len na začiatku klíčenia zrna.

Metódy na štúdium bunky

svetelný mikroskop.

Pri štúdiu tvaru a štruktúry buniek bol prvým prístrojom svetelný mikroskop. Jeho rozlíšenie je obmedzené rozmermi porovnateľnými s vlnovou dĺžkou svetla (0,4-0,7 mikrónov). viditeľné svetlo). Mnohé prvky bunkovej štruktúry sú však oveľa menšie. Ďalším problémom je, že väčšina bunkových zložiek je priehľadná a ich index lomu je takmer rovnaký ako index lomu vody. Na zlepšenie viditeľnosti sa často používajú farbivá, ktoré majú rôznu afinitu k rôznym bunkovým zložkám. Farbenie sa tiež používa na štúdium chémie bunky. Napríklad niektoré farbivá sa viažu prevažne na nukleové kyseliny a tým odhaľujú ich lokalizáciu v bunke. Malá časť farbív - nazývajú sa intravitálne - sa dajú použiť na farbenie živých buniek, ale zvyčajne sa bunky musia vopred fixovať (pomocou látok, ktoré koagulujú bielkovinu) a až potom sa môžu farbiť. Pred testovaním sa bunky alebo kúsky tkaniva zvyčajne vložia do parafínu alebo plastu a potom sa pomocou mikrotómu narežú na veľmi tenké rezy. Táto metóda je široko používaná v klinických laboratóriách na detekciu nádorových buniek. Okrem klasickej svetelnej mikroskopie aj iné optické metódy bunkové štúdie: fluorescenčná mikroskopia, mikroskopia s fázovým kontrastom, spektroskopia a röntgenová difrakčná analýza.

Elektrónový mikroskop.

Elektrónový mikroskop má rozlíšenie cca. 1-2 nm. To je dostatočné na štúdium veľkých molekúl proteínov. Zvyčajne je potrebné predmet zafarbiť a kontrastovať soľami kovov alebo kovmi. Z tohto dôvodu a tiež preto, že predmety sa skúmajú vo vákuu, možno elektrónovým mikroskopom študovať iba mŕtve bunky.

Ak sa do média pridá rádioaktívny izotop absorbovaný bunkami počas metabolizmu, potom je možné jeho intracelulárnu lokalizáciu zistiť pomocou autorádiografie. Pri tejto metóde sa tenké časti buniek umiestnia na film. Film stmavne pod tými miestami, kde sú rádioaktívne izotopy.

odstreďovanie.

Na biochemické štúdium bunkových zložiek je potrebné bunky zničiť – mechanicky, chemicky alebo ultrazvukom. Uvoľnené zložky sú suspendované v kvapaline a možno ich izolovať a čistiť centrifugáciou (najčastejšie v hustotnom gradiente). Typicky si takéto purifikované zložky zachovávajú vysokú biochemickú aktivitu.

bunkových kultúr.

Niektoré tkanivá možno rozdeliť na jednotlivé bunky tak, že bunky ostanú živé a často sa dokážu rozmnožovať. Táto skutočnosť nakoniec potvrdzuje myšlienku bunky ako jednotky života. Špongia, primitívny mnohobunkový organizmus, sa dá rozdeliť na bunky trením cez sito. Po chvíli sa tieto bunky rekombinujú a vytvoria špongiu. Živočíšne embryonálne tkanivá môžu byť disociované pomocou enzýmov alebo iných prostriedkov, ktoré oslabujú väzby medzi bunkami. Americký embryológ R. Harrison (1879-1959) ako prvý dokázal, že embryonálne a dokonca aj niektoré zrelé bunky môžu vo vhodnom prostredí rásť a množiť sa mimo tela. Túto techniku, nazývanú bunková kultúra, zdokonalil francúzsky biológ A. Carrel (1873-1959). Rastlinné bunky možno pestovať aj v kultúre, ale v porovnaní so živočíšnymi bunkami tvoria väčšie zhluky a sú na seba silnejšie naviazané, takže pri raste kultúry sa tvorí skôr tkanivo ako jednotlivé bunky. V bunkovej kultúre môže byť z jednej bunky vypestovaná celá dospelá rastlina, ako napríklad mrkva.

Mikrochirurgia.

Pomocou mikromanipulátora je možné jednotlivé časti bunky odoberať, pridávať, prípadne nejakým spôsobom upravovať. Veľkú amébovú bunku možno rozdeliť na tri hlavné zložky – bunkovú membránu, cytoplazmu a jadro, a následne tieto zložky opäť poskladať a získať živú bunku. Týmto spôsobom možno získať umelé bunky pozostávajúce zo zložiek rôznych typov améb. Vzhľadom na to, že niektoré bunkové zložky je možné syntetizovať umelo, experimenty na zostavovaní umelých buniek môžu byť prvým krokom k vytvoreniu nových foriem života v laboratóriu. Keďže každý organizmus sa vyvíja z jednej bunky, metóda získavania umelých buniek v zásade umožňuje konštrukciu organizmov daného typu, ak sa súčasne používajú zložky, ktoré sa mierne líšia od tých, ktoré sa nachádzajú v súčasných bunkách. V skutočnosti však nie je potrebná úplná syntéza všetkých bunkových zložiek. Štruktúra väčšiny, ak nie všetkých zložiek bunky je určená nukleovými kyselinami. Problém tvorby nových organizmov sa teda redukuje na syntézu nových typov nukleových kyselín a ich nahradenie prirodzených nukleových kyselín v určitých bunkách.

bunková fúzia.

Iný typ umelých buniek možno získať fúziou buniek rovnakého alebo rôznych typov. Na dosiahnutie fúzie sú bunky vystavené vírusovým enzýmom; v tomto prípade sa vonkajšie povrchy dvoch buniek zlepia a membrána medzi nimi sa zrúti a vytvorí sa bunka, v ktorej sú dve sady chromozómov uzavreté v jednom jadre. Bunky môžu byť odvodnené odlišné typy alebo v rôznych štádiách delenia. Pomocou tejto metódy bolo možné získať hybridné bunky myši a sliepky, človeka a myši, človeka a ropuchy. Takéto bunky sú hybridné iba spočiatku a po početných deleniach buniek strácajú väčšinu chromozómov jedného alebo druhého typu. Finálny produkt sa stane napríklad v podstate myšou bunkou, kde ľudské gény chýbajú alebo sú prítomné len v malých množstvách. Zvlášť zaujímavá je fúzia normálnych a malígnych buniek. V niektorých prípadoch sa hybridy stanú malígnymi, v iných nie; obe vlastnosti sa môžu javiť ako dominantné aj ako recesívne. Tento výsledok nie je neočakávaný, pretože malignita môže byť spôsobená rôznymi faktormi a má zložitý mechanizmus.

Bunková štruktúra

Ľudské telo, ako každý iný živý organizmus, sa skladá z buniek. V našom tele zohrávajú jednu z hlavných úloh. Pomocou buniek dochádza k rastu, vývoju a reprodukcii.

Teraz si pripomeňme definíciu toho, čo sa v biológii zvyčajne nazýva bunka.

Bunka je taká elementárna jednotka, ktorá sa podieľa na štruktúre a fungovaní všetkých živých organizmov, s výnimkou vírusov. Má vlastný metabolizmus a je schopný nielen samostatne existovať, ale aj sa vyvíjať a reprodukovať. Stručne povedané, môžeme konštatovať, že bunka je najdôležitejším a nevyhnutným stavebným materiálom pre každý organizmus.

Samozrejme, voľným okom je nepravdepodobné, že by ste mohli vidieť klietku. Ale s pomocou moderné technológiečlovek má skvelú možnosť nielen skúmať samotnú bunku pod svetelným či elektrónovým mikroskopom, ale aj študovať jej štruktúru, izolovať a kultivovať jej jednotlivé tkanivá, ba dokonca dekódovať genetickú bunkovú informáciu.

A teraz, pomocou tohto obrázku, vizuálne zvážime štruktúru bunky:

Bunková štruktúra

Ale zaujímavé je, že nie všetky bunky majú rovnakú štruktúru. Existuje určitý rozdiel medzi bunkami živého organizmu a bunkami rastlín. V rastlinných bunkách sú skutočne plastidy, membrána a vakuoly s bunkovou šťavou. Na obrázku môžete vidieť bunkovú štruktúru zvierat a rastlín a vidieť rozdiel medzi nimi:

Viac informácií o štruktúre rastlinných a živočíšnych buniek sa dozviete sledovaním videa

Ako môžete vidieť, bunky, aj keď majú mikroskopické rozmery, ale ich štruktúra je pomerne zložitá. Preto teraz prejdeme k podrobnejšiemu štúdiu štruktúry bunky.

Plazmatická membrána bunky

Na vytvorenie tvaru a oddelenie bunky od jej druhu je okolo ľudskej bunky umiestnená membrána.

Keďže membrána má schopnosť čiastočne prechádzať látkami cez seba, vďaka tomu sa potrebné látky dostávajú do bunky a odstraňujú sa z nej odpadové produkty.

Bežne môžeme povedať, že bunková membrána je ultramikroskopický film, ktorý pozostáva z dvoch monomolekulárnych vrstiev proteínu a bimolekulárnej vrstvy lipidov, ktorá sa nachádza medzi týmito vrstvami.

Z toho môžeme usudzovať, že bunková membrána hrá dôležitú úlohu v jej štruktúre, keďže plní množstvo špecifických funkcií. Plní ochrannú, bariérovú a spojovaciu funkciu medzi ostatnými bunkami a pre komunikáciu s okolím.

A teraz sa pozrime na podrobnejšiu štruktúru membrány na obrázku:

Cytoplazma

Ďalšou zložkou vnútorného prostredia bunky je cytoplazma. Je to polotekutá látka, v ktorej sa pohybujú a rozpúšťajú iné látky. Cytoplazma pozostáva z bielkovín a vody.

Vo vnútri bunky dochádza k neustálemu pohybu cytoplazmy, ktorý sa nazýva cyklóza. Cyklóza je kruhová alebo sieťovitá.

Okrem toho cytoplazma spája rôzne časti bunky. V tomto prostredí sa nachádzajú organely bunky.

Organely sú trvalé bunkových štruktúr s určitými vlastnosťami.

Takéto organely zahŕňajú také štruktúry, ako je cytoplazmatická matrica, endoplazmatické retikulum, ribozómy, mitochondrie atď.

Teraz sa pokúsime bližšie pozrieť na tieto organely a zistiť, aké funkcie vykonávajú.

Cytoplazma

cytoplazmatická matrica

Jednou z hlavných častí bunky je cytoplazmatická matrica. Vďaka nej prebiehajú v bunke procesy biosyntézy a jej zložky obsahujú enzýmy, ktoré produkujú energiu.

cytoplazmatická matrica

Endoplazmatické retikulum

Vo vnútri sa cytoplazmatická zóna skladá z malých kanálikov a rôznych dutín. Tieto kanály, ktoré sa navzájom spájajú, tvoria endoplazmatické retikulum. Takáto sieť je vo svojej štruktúre heterogénna a môže byť zrnitá alebo hladká.


Endoplazmatické retikulum

bunkové jadro

Najdôležitejšou časťou, ktorá je prítomná takmer vo všetkých bunkách, je bunkové jadro. Bunky, ktoré majú jadro, sa nazývajú eukaryoty. Každé bunkové jadro obsahuje DNA. Je to látka dedičnosti a sú v nej zakódované všetky vlastnosti bunky.

bunkové jadro

Chromozómy

Ak sa pozrieme na štruktúru chromozómu pod mikroskopom, môžeme vidieť, že pozostáva z dvoch chromatidov. Po delení jadra sa chromozóm spravidla stáva jednou chromatidou. Ale na začiatku ďalšieho delenia sa na chromozóme objaví ďalšia chromatida.

Chromozómy

Cell Center

Revíziou bunkové centrum vidno, že pozostáva z materských a dcérskych centriolov. Každý takýto centriol je valcovitý objekt, steny tvorí deväť trojíc tubulov a v strede je homogénna látka.

Pomocou takéhoto bunkového centra dochádza k deleniu živočíšnych a nižších rastlinných buniek.

Cell Center

Ribozómy

Ribozómy sú univerzálne organely v živočíšnych aj rastlinných bunkách. Ich hlavnou funkciou je syntéza bielkovín vo funkčnom centre.

Ribozómy

Mitochondrie

Mitochondrie sú tiež mikroskopické organely, ale na rozdiel od ribozómov majú dvojmembránovú štruktúru, v ktorej je vonkajšia membrána hladká a vnútorná má rôzne tvarované výrastky nazývané cristae. Mitochondrie zohrávajú úlohu dýchacieho a energetického centra

Mitochondrie

Golgiho aparát

Ale pomocou Golgiho aparátu dochádza k akumulácii a transportu látok. Aj vďaka tomuto aparátu dochádza k tvorbe lyzozómov a syntéze lipidov a sacharidov.

Štruktúrou Golgiho aparát pripomína jednotlivé telá, ktoré majú tvar polmesiaca alebo tyčinky.

Golgiho aparát

plastidy

Ale plastidy pre rastlinná bunka hrať úlohu elektrárne. Majú tendenciu meniť sa z jedného druhu na druhý. Plastidy sa delia na také odrody, ako sú chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty.

plastidy

lyzozómy

Tráviaca vakuola, ktorá je schopná rozpúšťať enzýmy, sa nazýva lyzozóm. Sú to mikroskopické jednomembránové organely so zaobleným tvarom. Ich počet priamo závisí od toho, ako je bunka životaschopná a aký je jej fyzický stav.

V prípade, že dôjde k deštrukcii lyzozómovej membrány, potom je v tomto prípade bunka schopná stráviť sa.

lyzozómy

Spôsoby kŕmenia bunky

Teraz sa pozrime, ako sa bunky kŕmia:

Ako je bunka napájaná

Tu je potrebné poznamenať, že proteíny a polysacharidy majú tendenciu prenikať do bunky fagocytózou, ale tekuté kvapky - pinocytózou.

Spôsob výživy živočíšnych buniek, pri ktorom sa do nich dostávajú živiny, sa nazýva fagocytóza. A takýto univerzálny spôsob výživy akýchkoľvek buniek, pri ktorom živiny vstupujú do bunky už v rozpustenej forme, sa nazýva pinocytóza.

Bunky sú mikroskopické živé prvky, ktoré tvoria ľudské telo ako murovaná budova. Je ich veľa – na vytvorenie tela novorodenca sú potrebné asi dva bilióny buniek!

Bunky sú rôzne druhy alebo druhy, napríklad nervové bunky alebo pečeňové bunky, ale každá z nich obsahuje informácie potrebné na výskyt a normálna operáciaĽudské telo.

Štruktúra ľudskej bunky

Štruktúra všetkých buniek ľudského tela je takmer rovnaká. Každý živá bunka Skladá sa z ochranného obalu (hovorí sa mu membrána), ktorý obklopuje rôsolovitú hmotu – cytoplazmu. V cytoplazme plávajú malé orgány alebo zložky bunky – organely, ktoré obsahujú „veliace stanovište“ alebo „riadiace centrum“ bunky – jej jadro. Práve v jadre sú obsiahnuté informácie potrebné pre normálne fungovanie bunky a „pokyny“, na ktorých je založená jej práca.

bunkové delenie

Každú sekundu sa ľudské telo obnovuje, odumierajú a rodia sa v ňom milióny buniek, ktoré sa navzájom nahrádzajú. Napríklad nahradenie starých črevných buniek novými prebieha rýchlosťou milión za minútu. Každá nová bunka vzniká v dôsledku rozdelenia existujúcej bunky a tento proces možno rozdeliť do troch etáp:
1. Pred začiatkom delenia bunka skopíruje informácie obsiahnuté v jadre;
2. Potom sa bunkové jadro rozdelí na dve časti a potom na cytoplazmu;
3. V dôsledku delenia sa získajú dve nové bunky, ktoré sú presnými kópiami materskej bunky.

Typy a vzhľad buniek v ľudskom tele

Napriek rovnakej štruktúre sa ľudské bunky líšia tvarom a veľkosťou v závislosti od funkcií, ktoré vykonávajú. Vedci pomocou elektrónového mikroskopu zistili, že bunky môžu byť vo forme rovnobežnostena (napríklad epidermálne bunky), guľôčky (krvinky), hviezdičiek a dokonca aj drôtov (nerv) a existuje ich asi 200 druhov.