2. eukaryotická buŇka

·   buňka = základní stavební a funkční jednotka živých soustav

2. 1. Historie objevování buňky

2. 1. 1. Anthony van Leeuwenhoek (1632 – 1723)

Nizozemský přírodovědec, který vytvořil základy mikroskopické techniky. Jako první popsal prvoky a bakterie.

2. 1. 2. Robert Hooke (1635 – 1703)

Anglický přírodovědec. Jako první pozoroval buňky korku, nazval je komůrky, celully.

2. 1. 3. Jan Evangelista Purkyně (1787 – 1869)

Český přírodovědec, filozof. Studoval u piaristů, později vystoupil z řádu a vystudoval lékařství. Působil jako univerzitní profesor v Praze. Formuloval buněčnou teorii, ale nepublikoval ji.

2. 1. 4. Theodor Schwann (1810 – 1882)

Studoval procesy trávení a popsal nervová vlákna.

2. 1. 5. Matthias Jakob Schleiden (1804 – 1881)

Botanik, tvůrce buněčné teorie.

2. 2. Chemické složení buňky

2. 2. 1. Voda

Obsah vody je různý, průměrně 60% hmotnosti. Je nezbytná pro život, důležité rozpouštědlo, součást cytoplazmy. Slouží k příjmu minerální výživy, dodává vodík, kyslík, některým organismům slouží jako prostředí, v němž žijí.

2. 2. 2. Organické  látky

Organické sloučeniny jsou sloučeniny uhlíku.

·   bílkoviny – jsou složené z aminokyselin

Obecný vzorec aminokyselin: R-CHCOOH-NH₂

Na stavbě bílkovin se podílí 20 druhů aminokyselin.

R-CHCOOH-NH₂ + COOH-CRH-NH₂                            R-CHCOOH-NH-CO-CRH-NH₂

                                                                                                                   dipeptid

Aminokyseliny jsou vzájemně vázány peptidickou vazbou –CO-NH-. Bílkoviny jsou látky vysoce specifické. Na pořadí (sekvenci) aminokyselin a na jejich zastoupení závisí vlastnosti bílkovin.

Esenciální aminokyseliny jsou nepostradatelné, organismus si je nedokáže syntetizovat sám a proto musí být přijímány v potravě. (10)

Neesenciální aminokyseliny dovede organismus syntetizovat. (10)

Funkce aminokyselin:  1) stavební; bílkoviny jsou složkou všech membránových struktur

                                       2) tvoří enzymy – biokatalyzátory umožňující reakce

                                       3) jsou součástí hormonů

·   cukry (sacharidy)

-        monosacharidy (jednoduché cukry): např. glukóza, fruktóza, ribóza

-        disacharidy: vznikají spojením dvou molekul monosacharidů (sacharóza = glukóza + fruktóza, maltóza = dvě molekuly glukózy)

-        oligosacharidy: do desíti molekul monosacharidů

-        polysacharidy: makromolekulární látky, velký počet molekul monosacharidů. Vznikají polymerací. Např.:

o   celulóza (C₆H₁₂O₆)_n – součást buněčných stěn rostlin

o   škrob – zásobní látka, zdroj energie rostlin

o   glykogen – živočišný škrob, zdroj energie živočichů

o   inulin – zásobní látka, např. u čeledi hvězdnicovití

Sumární vzorce těchto polysacharidů jsou shodné, rozdíl je ve struktuře.

·   tuky (lipidy) – estery vyšších mastných kyselin a glycerolu. Jsou nezbytnou součástí živočišných tkání, mají funkci zásobní, udržují tělesnou teplotu, vytváří ochranné vrstvy kolem různých vnitřních orgánů.

Z biologického hlediska jsou velmi důležité fosfolipidy - tuky obsahující zbytek kyseliny fosforečné. U fosfolipidu jsou dvě OH skupiny esterifikovány mastnými kyselinami. Na třetí OH skupinu se váže esterovou vazbou kys. fosforečná a na ni se váže malá organická molekula.

Tuky jsou ve vodě nerozpustné. Fosfolipidy mají nesmáčivou (hydrofobní, nepolární) část (dva řetězce mastných kyselin) a smáčivou část (hydrofilní, polární).

                                            nesmáčivá část –

                                            smáčivá část –

·   Uspořádání biomembrány

Do dvojvrstvy fosfolipidů jsou vnořeny molekuly bílkovin Bílkoviny zde mají různou funkci, mohou se v biomembránách pohybovat. Biomembrána má tekutý (fluidní) charakter. Bílkoviny mohou mít funkci enzymů, přenašečů látek atd. Biomembrána je polopropustná (semipermeabilní).

·   nukleové kyseliny – látky, které řídí syntézu bílkovin, ty potom plní životní funkce organismů.

Molekulární genetika zkoumá nukleové kyseliny.

Historie objevování:

1872 – Švýcar Fridrich Mieschner objevil DNA v buňkách hnisu.

1953 – objasněna struktura; objevitelé: Angličan Crick a Američan Watson. Pomocí rentgenových snímků pořídili prostorový model DNA. V roce 1962 získali Nobelovu cenu.

-  Deoxyribonukleová kyselina (DNA)

Stavba DNA:

Základní stavební jednotkou jsou nukleotidy.

Jeden nukleotid obsahuje:  1) dusíkatou organickou bázi

                                               2) pětiuhlíkatý cukr - deoxyribózu

                                               3) fosfát – zbytek kyseliny fosforečné

Dusíkaté organické báze jsou heterocyklické sloučeniny kyslíku.

Organické báze:  - adenin – A

                              - thymin - T

                              - cytosin - C

                              - guanin - G

Existují 4 typy nukleotidů:			Mezi těmito dvojicemi je chemická vazba:
Adenin	Thymin
Cytosin	Guanin

Replikace DNA

DNA se nachází v jádře buňky v chromozomech. Před dělením buňky dochází ke zdvojování DNA = replikace. Vlákna DNA se rozpletou, vazby mezi řetězci se ruší, vlákna se oddálí, ke každému vláknu se syntetizuje podle principu komplementarity nový řetězec. Výsledkem replikace DNA jsou dvě molekuly DNA, které jsou totožné s původní molekulou.

-  Ribonukleová kyselina (RNA)

RNA obsahuje tyto dusíkaté báze: A, G, C, U (=uracil).

Nukleotidy obsahují cukr – ribózu.

RNA je jednovláknová, tvoří se v jádře a dostává se do cytoplazmy.

2. 3.  Stavba buňky

2. 3. 1. Rostlinná buňka

AUTOTROFNÍ

2. 3. 2. Živočišná buňka

HETEROTROFNÍ

2. 3. 3. Buněčné povrchy

·   Buněčná stěna

Je tvořena z polysacharidu celulózy. Vyskytuje se pouze u rostlinné buňky.

Funkce: ochranná vrstva buňky, dodává buňce tvar.

Struktura buněčné stěny:

                                                                     vlákna celulózy

V buněčné stěně se mohou ukládat látky:  - organické – impregnace

                                                                  - anorganické – inkrustace (SiO₂, vápník…)

Buněčná stěna se propustná – permeabilní. Propouští většinu látek.

·   Cytoplazmatická biomembrána

Vyskytuje se u všech buněk, tzv. fyziologická membrána. Řídí příjem a výdej látek buňky.

Stavba: dvojitá vrstva fosfolipidů a bílkovinami.

Je polopropustná – semipermeabilní, propouští pouze určité látky.

Obsahuje různé druhy bílkovin s různou funkcí; většinou se jedná o přenašeče.

Tloušťka cytoplazmatické membrány je asi 7,5 nm. Je zřetelně viditelná pouze elektronovým mikroskopem.

2. 3. 4. Základní cytoplazma

Cytoplazma je koloidní roztok (voda + bílkoviny); tvoří vnitřní prostředí buňky. V ní se nachází organely. Významnou součástí je cytoskelet – dynamická vnitřní kostra buňky.

Cytoskelet je tvořen ze dvou typů útvarů:

·   mikrotubuly – duté trubičky o průměru 25 nm.

řez mikrotubulem – 13 molekul tubulinu na příčném průřezu

Vytváří: dělící vřeténko, řasinky, bičíky.

·   mikrofilamenty – jsou tvořeny bílkovinou aktinem, který vytváří kulovité molekuly; ty jsou uspořádány do dvojitých řetízků.

Průměr: 7 nm

   Výskyt: ve všech buňkách pod povrchem, nejvíce ve svalových buňkách.

   Funkce: pohybová.

Funkce cytoskeletu:  - k cytoskeletu jsou poutány buněčné organely

                                    - pohybem cytoskeletu se uskutečňuje pohyb cytoplazmy a pohyb struktur;

                                    tím umožněna i tvorba panožek, např. měňavka, bílé krvinky…

2. 3. 5. Membránové struktury buňky

·   buněčné jádro (nukleus, karion)

Jádro je obklopeno dvojitou jadernou membránou, v tomto obalu jsou póry umožňující výměnu látek mezi jádrem a cytoplazmou.

Zpravidla je jádro v buňce jedno. (houby, řasy; svalová vlákna – mnohojaderná).

Uvnitř jádra je nachází hmota chromatin = komplex DNA a bílkovin histonů.

Součástí jádra je jadérko. V období buněčného dělení mizí, protože se z jeho hmoty tvoří některé části chromozomů. Jadérko je tvořeno bílkovinami a RNA, účastní se při syntéze nukleových kyselin. Na povrchu nemá membránu.

·   Funkce jádra:   - genetická: v chromozomu je uložena genetická informace

                              - biochemická: řídí různé procesy v buňce

Existují buňky prokaryotické – jednodušší, nemají jádro kryto jadernou membránou, jaderná hmota volně rozptýlena po cytoplazmě (bakterie, sinice).

-    rostlinná buňka

-    živočišná buňka              jádro kryto jadernou membránou – eukaryotická buňka

-    buňka hub

Chromozomy

Jsou to pentlicovité útvary, v nichž je uložena genetická informace. V somatických (tělních) buňkách jsou chromozomy v párech. Pár chromozomů, který má stejný tvar, velikost a zastoupení genů, ale liší se alelami (formami genu), jsou chromozomy homologické. Jeden chromozom homologického páru je otcovského a jeden mateřského původu.

Tělní buňky mají dvě sady chromozomů – diploidní (2n) – 46 chromozomů.

Pohlavní buňky – haploidní (n) – 23 chromozomů.

Chromozomy jsou viditelné pouze v období buněčného dělení. Dochází ke spiralizaci (zašroubování). Mimo buněčné dělení jsou chromozomy despiralizované (rozmotané) a nemohou být viditelné.

·