Výpis shrnutí
Buňka
Podtémata
Z buněk se skládají živé organismy. Jednobuněčné organismy tvoří jediná buňka, mnohobuněčné organismy (např. hlemýžď, krokodýl, člověk) sestávají z velkého množství buněk, které musejí navzájem spolupracovat. Buňky lze obvykle sledovat pod mikroskopem a jejich stavbu si nelze vždy snadno představit. Znalost struktury a funkce buněk nám však pomůže pochopit podstatu toho, jak se organismy projevují navenek. Například:
Proč vypadám jinak než můj kamarád? – V jádře buněk každého jedince je „návod“ na to, jak organismus bude vypadat a fungovat (DNA).
Proč jíme a dýcháme? – Aby součásti buněk zvané mitochondrie za účasti kyslíku mohly uvolňovat energii ze živin. Tuto energii pak využíváme k životu.
Proč jsou rostliny zelené? – Obsahují chloroplasty, které provádějí fotosyntézu. Pomocí ní si rostlina vytváří živiny a uvolňuje kyslík, který živé organismy využívají k dýchání.
Představu o stavbě a funkci buněk lze získat v tématu buňka: základy. Též je možné procvičovat pojmy tematicky spojené s buňkou.
Pokročilejší informace o fázích existence buňky a typech buněčného dělení jsou k dispozici v tématu buněčný cyklus, dělení buněk.
NahoruBuňka: základy
Buňka je základní stavební a funkční jednotkou živých organismů. Organismy mohou být v základu jednobuněčné či mnohobuněčné. U mnohobuněčných organismů soubory buněk tvoří tkáně (u rostlin též označované jako pletiva), z tkání se skládají orgány (např. srdce, mozek, list, květ…).
Co je a není z buněk
Z buněk se obecně neskládají neživé přírodniny (např. zlato, křemen, sníh). Některé neživé přírodniny jsou tvořené odumřelými buňkami (např. dřevo, vápenec vzniklý usazením mrtvých řas).
Viry jsou nebuněčné, mají ve srovnání s buňkami jednodušší stavbu. Přesto (cizí) buňky potřebují ke svému rozmnožování a existují hypotézy o tom, že viry mohly vzniknout zjednodušením buněčných struktur.
Buňka bakterií
Bakterie jsou jednobuněčné (či jejich buňky tvoří kolonie). Jejich buňka má DNA volně uloženou v cytosolu (nemá pravé jádro), je ohraničena cytoplazmatickou membránou, dále většinou buněčnou stěnou a případně pouzdrem (kapsulou). Obsahuje ribozomy, aby mohla tvořit bílkoviny.
Buňka rostlin, živočichů, hub aj.
Rostliny, živočichové, houby či prvoci/protisté patří mezi tzv. eukaryotní organismy, které v buňkách mají pravé jádro ohraničené membránou. Buňky eukaryotních organismů jsou stavebně složitější a zpravidla větší než buňky bakterií.
| Součást buňky a popis | Jak se projevuje navenek (příklad) |
|---|---|
| jádro (a) – Je ohraničené jadernou membránou. Je v něm uložena genetická informace ve formě DNA. Jeho součástí je jadérko. | DNA je návod na tvorbu bílkovin (proteinů). Ty ovlivňují, jak organismy budou vypadat (jsou např. stavebním materiálem) a fungovat (tvoří např. enzymy či hormony). |
| cytoplazmatická membrána (b) – Ohraničuje buňku, zajišťuje výměnu látek s okolím a komunikaci. Je polopropustná. | Organismus není neorganizovanou neohraničenou hmotou, buňky si mohou předávat informace a látky. |
| buněčná stěna (c; není u živočichů) – Vně cytoplazmatické membrány. Je propustná, zpevňuje buňku. Obvykle z polysacharidů (složitých cukrů). | Orgány rostlin a hub jsou „tuhé“ a udržují si tvar. |
| mitochondrie (d) – Zajišťuje získávání energie rozkladem živin (organických látek) za účasti kyslíku (buněčné dýchání). | Můžeme získat energii např. ze svačiny, kterou sníme (za spoluúčasti kyslíku, který dýcháme). |
| vakuola (e; v živočišných buňkách nemusejí být) – Vakuoly jsou skladištěm různých látek (např. voda, cukry, barviva…). U rostlin (a hub) svým tlakem zajišťují napětí buňky. | Např. květenství chrpy je modré, protože ve vakuolách jeho buněk jsou barviva anthokyany. Zalitá rostlina v květináči není zvadlá. |
| ribozom (f) – Na ribozomech probíhá tvorba bílkovin. | Organismy jsou schopné tvořit bílkoviny, látky zajišťující jejich stavbu a fungování. |
| chloroplast (g, není u živočichů ani hub) – Zajišťuje fotosyntézu, obsahuje barvivo chlorofyl. | Rostliny mohou fotosyntetizovat a jsou obvykle zelené. |
Vnitřní obsah buňky mimo jádro (včetně organel) se označuje jako cytoplazma.
Rozdíly mezi rostlinnou a živočišnou buňkou
Z výše uvedených součástí mají rostlinná i živočišná buňka jádro, cytoplazmatickou membránu, mitochondrie a ribozomy.
Pouze rostlinné buňky pak zahrnují buněčnou stěnu, vakuoly a chloroplasty. Chloroplasty se typicky nevyvíjejí v neosvětlených částech rostliny (např. v kořenech).
Materiály k tisku
K tématu buňky je k dispozici pracovní list včetně řešení.
Buňka: pokročilejší souvislosti
Toto téma, určené hlavně pro střední školy, procvičuje pokročilejší informace o buňce. Přímo navazuje na kapitolu týkající se základů a rozšiřuje ji.
Další součásti eukaryotních buněk
- endoplazmatické retikulum (1)
- Soustava kanálků a váčků.
- Na drsné (granulární) endoplazmatické retikulum nasedají ribozomy a probíhá zde tvorba bílkovin (proteosyntéza).
- Hladké (agranulární) ER slouží k syntéze různých látek (např. lipidů, steroidních hormonů). U rostlin vytváří součásti buněčné stěny. Může být zásobárnou iontů \mathrm{Ca^{2+}}.
- Golgiho komplex (2) – Probíhá zde úprava bílkovin, odlučují se z něj transportní váčky.
- lyzozomy (3, nejsou u rostlin a hub) – Váčky sloužící k rozkladu/odbourávání látek díky kyselému pH a enzymům.
- centrozom (4, není u vyšších rostlin a hub) – Účastní se dělení buňky.
- cytoskelet (5) – Zajišťuje rozmístění organel, transport látek a průběh buněčného dělení. Mezi základní typy vláken patří mikrotubuly (z proteinu tubulinu), mikrofilamenta (z aktinu) a intermediární filamenta.
- U rostlin se kromě chloroplastů nachází např. chromoplasty (6, náleží mezi plastidy), které obsahují barviva rozpustná v tucích (typicky karotenoidy, např. β-karoten v mrkvi). Leukoplasty jsou bezbarvé zásobní plastidy (např. v hlízách bramboru obsahují škrob).
Semiautonomní organely a endosymbiotická teorie
Mitochondrie a plastidy (včetně chloroplastů) pravděpodobně vznikly v průběhu evoluce pohlcením bakterie (u chloroplastu konkrétně sinice). Tato představa o vzniku eukaryotní buňky se označuje jako endosymbiotická teorie. Mitochondrie a plastidy se samostatně dělí, ponechávají si část své původní (kruhové) DNA a jsou od zbytku buňky odděleny dvojitou membránou. Jedná se o semiautonomní organely.
Složení buněčné stěny
Buněčnou stěnu má většina eukaryotních organismů (kromě živočichů), pro určité skupiny organismů je typické její chemické složení.
| Skupina | Hlavní stavební látka |
|---|---|
| rostliny | celulóza (polysacharid), hemicelulózy a pektiny; ve dřevě navíc lignin |
| houby | chitin (stejná látka se nachází v exoskeletu členovců) |
| bakterie | peptidoglykan (murein) – síť z cukrů a aminokyselin |
Základní přehled biochemie buňky
ATP (adenosintrifosfát) je látka, kterou buňky používají jako bezprostřední přenašeč energie. Skládá se z báze adeninu, cukru ribózy a tří zbytků kyseliny fosforečné. Odštěpením zbytku kyseliny fosforečné (fosfátu) vzniká ADP (adenosindifosfát) a uvolní se energie. Buňka ATP tvoří průběžně podle spotřeby (na proteosyntézu, aktivní transport, svalový stah aj.).
ATP vzniká typicky pomocí buněčného dýchání.
Zjednodušeně: v cytosolu se glukóza přemění na kyselinu pyrohroznovou (pyruvát). Ta přechází do matrix mitochondrie, kde se mění na acetylkoenzym A. Tato látka vstupuje do Krebsova (citrátového) cyklu, v rámci něj vznikají hlavně redukované koenzymy (\mathrm{NADH}, \mathrm{FADH_2}) a oxid uhličitý (\mathrm{CO_2}). Redukované koenzymy pak předávají elektrony do dýchacího řetězce na vnitřní membráně mitochondrie, kde z ADP a fosfátu vzniká ATP. Konečným příjemcem přenášených elektronů (spolu s kationty vodíku ≐ protony) je kyslík (který živé organismy dýchají): \mathrm{2\,e^- + 2\,H^+ + \frac{1}{2}O_2 \longrightarrow H_2O}
Acetylkoenzym A jakožto výchozí látka Krebsova cyklu může vznikat i v rámci metabolismu tuků či aminokyselin.
ATP lze vytvářet i bez přístupu kyslíku (např. při alkoholovém kvašení), to je ale energeticky daleko méně výhodné.
NahoruBuněčný cyklus, dělení buněk
Buněčný cyklus je sled pochodů, kterým prochází buňka od svého vzniku po další dělení. Má tyto části:
- interfáze (a)
- \mathrm{G_1} fáze – Tato fáze následuje po buněčném dělení, dochází k růstu buňky, proteosyntéze, tvorbě organel. U diferencovaných buněk, které se již nedělí (např. u neuronů), na \mathrm{G_1} fázi navazuje klidová \mathrm{G_0} fáze.
- \mathrm{S} fáze – Dochází k replikaci jaderné DNA (vzniká zde tedy materiál, který bude tvořit dvě chromatidy každého chromozomu).
- \mathrm{G_2} fáze – Buňka dokončuje růst a připravuje se na dělení.
- buněčné dělení – Může probíhat jako mitóza či meióza. Následující text tyto děje popisuje na příkladu buněk člověka.
Mitóza
Mitózou vznikají tělní (somatické) buňky. Dochází k rovnoměrnému dělení genetické informace, kdy dceřiné buňky mají stejný počet chromozomů jako původní buňka (u člověka jsou diploidní). Mitóza má následující fáze:
- profáze (b) – Dochází ke kondenzaci chromozomů z chromatinu, tvoří se mitotické vřeténko.
- prometafáze (c) – Dezintegrace jaderného obalu a napojování mikrotubulů dělicího vřeténka na kinetochory chromozomů.
- metafáze (d) – Chromozomy se řadí do ekvatoriální roviny.
- anafáze (e) – Dochází k rozdělení sesterských chromatid, které jsou dělicím vřeténkem taženy na opačné póly buňky.
- telofáze (f) – Dekondenzace chromozomů, vzniká jaderný obal, zaniká dělicí vřeténko. Současně s telofází probíhá cytokineze, rozdělení buňky na dvě dceřiné. Následuje \mathrm{G_1} fáze.
Meióza
Meiózou vznikají pohlavní buňky (gamety), které mají oproti tělním buňkám polovinu genetické informace (jsou haploidní). Probíhá jako dvě po sobě jdoucí dělení:
- Heterotypické (redukční) dělení v rámci své profáze I zahrnuje tvorbu tvorbu bivalentů, v nichž dochází mezi nesesterskými chromatidami k rekombinaci DNA (crossing-over). Toto vede k rozrůznění genetické informace, každá chromatida může obsahovat DNA pocházející od matky i otce. V rámci anafáze I se k pólům buňky přesouvají celé chromozomy o 2 chromatidách (g).
- Homeotypické (ekvační) dělení je shodné s mitózou, pouze nastupuje bez S fáze a začíná s haploidní sadou dvouchromatidových chromozomů.
