Embrylogie a základy genetiky
Buňka
Typy organizmů (buněk)
dělení dle odlišné struktury jádra:
●
Prokaryotické organizmy (Prokaryota)
➔ Prokaryotická buňka je malá, jednoduchá, bez ohraničeného jádra a
rozlišených organel
➔ Bakterie, sinice
●
Eukaryotické organizmy (Eukaryota)
➔ Eukaryotická buňka se vyznačuje tím, že je poměrně veliká, složitá,
má dobře rozlišené jádro oddělené membránou a v cytoplazmě řadu
organel nejrůznějších tvarů a funkcí
➔ Rostliny, živočichové, houby
Prokaryota vs. Eukaryota
●
Eukaryota se liší od prokaryotických buněk hlavně strukturou jádra. To
vytváří samostatný kompartment, oddělený od cytoplazmy jaderným
obalem. Jádro obsahuje více chromozomů. Jejich struktura je též
složitější, protože se na ní podílejí – na rozdíl od prokaryotního
chromozomu, uloženého volně v cytoplazmě – bílkoviny typu histonů,
které vytváří spolu s DNA tzv. nukleoprotein.
●
Prokaryotické buňky jsou velmi chudé na membránové systémy a jsou
zpravidla menší (obvykle několik mikrometrů). Také ribosomy
prokaryotních buněk (tzv. 70S ribosomy) jsou menší než u buněk
eukaryotních (tzv. 80S ribosomy).
●
U prokaryotních buněk nebyly nalezeny komponenty cytoskeletu. Velmi
odlišný je také mechanismus buněčného dělení.
Procaryota vs. Eucaryota
Rozdíly mezi buňkami
mnohobuněčných Eukaryot
●
Rostliny: Buněčná stěna (celulóza a pod.), vakuoly jako
metabolicky aktivní membránová struktura, chloroplasty, nemají
lysozomy, místo dělícího tělíska mají cytocentrum, (symplast a
apoplast, diplo- nebo polyploidní). Zásobní látka - škrob.
●
Houby: buněčná stěna (chitin), vakuola, často haploidní, ale i
diploidní formy existence. Zásobní látka glykogen.
●
Živočichové: Bez buněčné stěny (s výjimkami - vejce), mají
centriol. Nejsou zde metabolicky aktivní vakuoly, jen tukové či
turgorové ve struně hřbetní, diploidní forma existence, zásobí
látka glykogen.
Stavba eukaryotické buňky (Rozsypal, 1994).
A) Schéma živočišné buňky:
a - lysozóm, b - sekreční váček, c - plazmatická membrána, d - Golgiho komplex, e - desmozóm, f - centriol,
g - endoplazmatické retikulum, h - jádro, i - jadérko, j - chromatin, k - ribozómy, l - mitochondrie, m - základní cytoplasma.
B) Schéma rostlinné buňky:
a - vakuola, b - váček, c - plazmatická membrána, d - diktyozóm (Golgiho tělísko), e - plastid, f - plazmodesm,
g - endoplazmatické retikulum, h - jádro, i - jadérko, j - chromatin, k - ribozómy, l - mitochondrie, m - základní cytoplasma, n - buněčná stěna.
Živočišná buňka
●
V lidském těle se nachází asi 75 *10 na 18 buněk
●
Život každé buňky je omezený – začíná buněčným dělením a
zaniká dalším dělením nebo smrtí
●
Životní cyklus buňky: dělení – její růst – diferenciace – funkční
fáze – stárnutí - smrt
●
Buňka – tkáň – orgán …. specializované buňky
Specializace buněk
Charakteristika živočišné buňky
Živočich je heterotrofní eukaryotický mnohobuněčný organismus, v jehož vývoji se vyskytují
nejméně dvě vrstvy buněk
●
Buňky jsou diferencovány k určitým úkolům do souborů (tkání)
●
Tkáně mohou vytvářet orgány nebo soustavy orgánů zabezpečujících životní pochody a funkce
živočicha, které spolu logicky související:
– Příjem a zpracování organické potravy
– Dráždivost a orientace v prostředí (registrace potravy, partnera, nepřítele)
– Schopnost pohybu buď celého živočicha nebo jeho částí (vlastnost pro živočichy charakteristická.
Nepohybuje –li se živočich, pohybuje se prostředí, ve kterém žije)
– Vyšší nervová a duševní činnost (Není dána všem živočichům a zřejmě se nevyskytuje u jiných forem
organizmů?)
– Složité vnitřní členění jak co do počtu buněk a jejich typů, tak i co do rozmanitosti tkání a orgánů. Povrch
často jednoduchý.
– Schopnost reprodukce (Není výlučnou vlastností živočichů – je charakteristická pro všechny organizmy)
Charakteristika živočišné buňky
Základní stavba
●
Cytoplazma
●
Buněčné organely
keratocyt stratum spinosum
http://www.drjastrow.de/WAI/EM/EMHautE.html
Organely
= funkční buněčné struktury
1. buněčné obaly (m) (m = organela membránového charakteru)
2. jádro (m)
3. jadérko
4. mitochondrie (m)
5. endoplazmatická síť (m)
6. ribozómy
7. dělící tělísko (centrozóm/centriola)
8. lysozómy (m)
9. Golgiho komplex (aparát) (m)
10. mikrotělíska (m)
11. cytoskelet (buněčné fibrily, mikrotubuly)
12. buněčné inkluze (metaplasma) (m – někdy) (zásobní látky)
13. peroxizómy (m)
Buněčné obaly
●
Cytoplazmatická membrána - jemná optickým mikroskopem
neviditelná hraniční blanka, přítomná u všech buněk.
●
Morfologická membrána - buněčná stěna - silnější, zevně
uložena, mikroskopem dobře patrná. Typická pro buňky rostlin,
u živočichů se vyskytuje vzácně (vejce plazů nebo ptáků,
jednostranně u kutikuly, u Protozoí).
Charakteristika CM
●
Tvoří rozhraní mezi buňkou a prostředím mimo buňku.
●
Je to polopropustná (dnes spíše selektivně propustná) blána
●
Funkce
-ochranná - bariéra vůči vnějšímu prostředí
-transport látek (živiny dovnitř, odpadní látky ven)
-zpracování signálních informací (receptory)
-schopnost pohybu a růstu
CM
Základní stavba:
dvojfilm fosfolipidů s bílkovinami………..Univerzální základ struktury buněčných membrán
●
Fosfolipidy:
Hydrofilní části : zbytek kyseliny ortofosforečné, cholin, kolamin, glycidy
Hydrofóbní části: zbytky mastných kyselin
●
Bílkoviny:
a) vázané na povrchu,
b) vklíněné uvnitř,
c) prostupující membránu
Mohou se zde vázat i cerebrosidy a steroidy (cholesterol)
Univerzální základ struktury buněčných
membrán
Jednoduchá vrstva lipidů buněčných membrán:
●
Hydrofilní hlavička (polární)
●
Hydrofobní uhlovodíkové konce (nepolární)
Univerzální základ struktury buněčných
membrán
konflikt hydrofobní×hydrofilní část molekuly se řeší vznikem
dvojvrstvy (energeticky nejvýhodnější řešení)
- vně hydrofilní molekuly (obrácené k vodě)
- dovnitř hydrofobní molekuly
Charakteristika CM
●
dvojvrstva má také samozacelovací schopnost (energeticky
nevýhodná jsou volná rozhraní)
●
může tvořit uzavřené oddíly např. liposomy-uzavřené kulovité
váčky z fosfolipidů (25 nm -1 m)
●
membrána je pružná-zajištění flexibility (schopnost vytvářet
záhyby)
Charakterisktika CM
Ribozom
●
Komplex rRNA a proteinů
●
Volně v cytoplazmě nebo vázaný na ER
●
Proteosyntéza
Endoplazmatické retikulum
●
Soustava kanálků, váčků a cisteren
●
Hladné – syntéza lipidů, fosfolipidů a cholesterolu, detoxikace
léků a alkoholu (hepatocyty), regulace intracelulární
koncentrace vápníků (svalové buňky)
●
Drsné – vazba s ribozomy, proteosyntéza
Golgiho aparát
●
Navazuje na ER, tvořen lamelami a cisternami
●
Biochemické reakce např. Tvorba glykoproteinů – vazba
sacharidové složky na protein
●
Hojně v buňkách se sekreční činností - pohárkové buňky střeva
Mitochondrie
●
V buňce až několik tisíc
●
Vnitřní membrána je zřasena do krist
●
Energetické centrum buňky,
oxidace, vzniklá energie ukládána
ve formě chemické vazby v ATP – adenosintrifosfát
●
Spotřeba O2 a energeického substátu,
vzniká CO2 a H2O podle vzorce:
živiny + O2 = CO2 + H2O + energie
●
Obsahuje i DNA (druhý genetický systém buňky)
….somy
●
Peroxyzom – obsahuje oxidační enzymy
●
Lysozom – hydrolytické enzymy (trávení)
●
Cytoskelet – systém mikrotubulů a mikrofilament
– Protkává celou buňku
– Zajištuje organizaci cytoplazmy a přesuny informací uvnitř buňky
Cytoplazma
●
základní tekutá složka buňky
●
tvořená směsí anorganických a organických látek
●
funkcí je vytvářet vhodné prostředí pro činnost všech
buněčných organel a výměnu látek mezi nimi
●
z biochemických pochodů v ní probíhá částečně přeměna
bílkovin, štěpení cukrů (anaerobní glykolýza aj.) a přeměna
tuků, metabolizmus NK
Jádro (karyon, nucleus)
Stavba:
●
Jaderná membrána
●
Jaderná šťáva
●
Chromatin
●
Nukleoskelet
●
Jadérko (i více) – samostatná organela
Obvykle jedno v buňce, může být i víc (hepatocyty čtyři)
výjimky: Ery (nemají jádro), mnohojaderné svalové buňky (syncicie)
Jádro
Funkce jádra
●
Genetická - uchování genetické informace v DNA. Replikace
DNA.
●
Metabolická - řídí některé metabolické procesy buňky (syntéza
RNA, glycidů, ATP, enzymů).
Jádro
Jaderná membrána (karyolema, karyoteka)
●
jednotkové membrány jsou 2 a mezi nimi se nachází
perinukleární prostor
V membráně se nacházejí otvory, tvořené specifickými proteiny
– poriny. Jsou nutné zejména pro průchod makromolekul RNA,
AMK, polypeptidů, solí, sacharidů
Jádro
●
Karyoskelet – proteiny (laminy) zpevňující zevnitř karyoteku a
umožňující fixaci jednotlivých úseků nukleových kyselin. Uplatňují se též
při buněčném dělení, kdy se vytváří jaderný obal.
●
Ribozomy - též v jádře zjištěné
●
Karyolymfa (jaderná šťáva), základní hmota, v niž je rozptýlen chromatin
●
Chromatin je komplex DNA a proteinů vyskytující se v buněčném jádře.
Při pozorování v mikroskopu můžeme rozlišit opticky světlejší část euchromatin
(která je transkripčně aktivní) a tmavší část heterochromatin
(která je transkripčně neaktivní).
●
Chromozomy - vznik v době dělení jádra
Jadérko
Funkce: syntéza rRNA
●
Vytváří se v jádře kolem genů pro ribozomální RNA. Tyto geny jsou
tak v jadérku transkribovány a následně se v jadérku zabudovávají
do nově vznikajících ribozomů. Poté jsou jadernými póry
transportovány ven do cytoplazmy.
●
Jadérko obsahuje několik tzv. fibrilárních center. Uvnitř nich je
přítomen řetězec DNA a z něj přepisovaná vlákna pre-rRNA.
Fibrilární centrum je obklopeno hustou sítí vláken, mezi nimiž je
také množství malých RNA molekul schopných upravovat vznikající
rRNA molekuly. Směrem ven od husté sítě vláken je ještě granulární
složka, která již obsahuje hotové ribozomy.
Tkáně
= soubor morfologicky podobných buněk, které plní určitou funkci.
Buňky tvořící tkáň mohou být stejného typu, existují však tkáně,
které jsou tvořeny buňkami tvarově i funkčně rozdílnými.
V tom případě je jeden typ buněk typem základním a je nositelem
specializované funkce tkáně. Ostatní buňky tuto funkci podporují.
●
Každá tkáň se skládá ze dvou složek – buněčné a mezibuněčné.
●
Mezibuněčné hmoty = produkty buněk, které mají buňky buď
mechanicky chránit nebo vytvářejí charakteristiku tkáně
●
Tkáně jsou základními stavebními složkami živočišného těla.
Studiem tkání se zabývá histologie.
Tkáně
●
epitelová tkáň (krycí)
●
pojivová tkáň
●
svalová tkáň
●
nervová tkáň
●
tekutá (trofická) tkáň