Strukturou živočišné buňky jsou organely. Charakteristika a význam hlavních buněčných organel
Všechny živé organismy se v závislosti na typu buněk, které je tvoří, dělí na eukaryota (buňky, které mají jádro) a prokaryota (buňky, které nemají vytvořené jádro). Široká škála organismů je tvořena eukaryotickými buňkami; vyšší rostliny, houby, jednobuněčné améby a mnohobuněční živočichové. Jednotlivé buňky z různých částí jakéhokoli vyššího organismu se mohou výrazně lišit tvarem, velikostí a funkcí. Buňky mnohobuněčných i jednobuněčných organismů jsou však i přes rozdíly ve struktuře zásadně podobné a rozdíly ve strukturních detailech jsou dány jejich funkční specializací. Hlavními prvky všech buněk jsou cytoplazma a jádro.
Každá buňka (obr. 1.1) obsahuje mnoho menších strukturních jednotek zvaných organely. Organely plní specifické funkce, jako je produkce energie nebo účast na dělení buněk. Organely jsou ze všech stran obklopeny tekutou cytoplazmou a samotná buňka je od okolí ohraničena lipido-proteinovou membránou zvanou buněčná membrána. Přes buněčnou membránu dochází k aktivnímu a pasivnímu přenosu různých látek dovnitř a ven.
Cytoplazma živočišné buňky je komplexně organizovaný systém, který představuje většinu buňky. Skládá se z koloidního roztoku bílkovin a dalších organických látek: 85 % tohoto roztoku tvoří voda, 10 % bílkoviny a 5 % ostatní sloučeniny. Struktura cytoplazmy je heterogenní. Obsahuje lamelární struktury neboli membrány, které tvoří komplexní systém rozvětvených kanálků. Jedná se o tzv. endoplazmatické retikulum, neboli retikulum. Existuje hladké endoplazmatické retikulum (SER) a drsné endoplazmatické retikulum (RER). GER je systém hladkých intracelulárních membrán: tato organela obsahuje enzymy, které neutralizují toxické látky (zejména oxidázy). Na membránách GER dochází k syntéze lipidů a hydrolytickému štěpení glykogenu. RER je systém intracelulárních membrán s četnými ribozomy připojenými k nim, které dávají vzhled drsnosti. Část RER je v přímém kontaktu s jadernou membránou. Na membránách RER jsou syntetizovány různé typy proteinů.
Diskovité membrány a četné vezikuly s nimi spojené tvoří takzvaný Golgiho komplex. Obsahuje koncentraci látek, které jsou pak buď využity v buňce, nebo vylučovány do extracelulárního prostředí.
Ribozom, což je složitá organela, provádí syntézu bílkovin. Ribozomy umístěné na membránách endoplazmatického retikula (ER) nebo volně v cytoplazmě. Obsahují proteiny a ribonukleové kyseliny (RNA) v přibližně stejném množství.
Tyčinkovité organely o průměru asi 1 mikron a délce asi 7 mikronů, nazývané mitochondrie, mají dvojitou membránu. Prostor ohraničený vnitřní membránou se nazývá mitochondriální matrix. Obsahuje ribozomy a mitochondriální kruhovou DNA, specifickou RNA, vápenaté a hořečnaté soli. V mitochondriích se díky redoxním procesům vyrábí energie, která se hromadí ve formě molekul adenosintrifosfátu (ATP). Počet mitochondrií v jedné buňce může dosáhnout několika tisíc. Mitochondrie jsou schopné samoreprodukce.
Organely ve formě vezikul pokrytých membránou, lysozomy, obsahují enzymy, které štěpí proteiny, nukleové kyseliny a polysacharidy. Lysozomy jsou „trávicím systémem“ buňky. Pokud je membrána zničena, lysozomy mohou také trávit obsah cytoplazmy buňky, dochází k autolýze (samotrávení).
Oválná tělíska ohraničená membránou, peroxisomy, obsahují enzymy pro oxidaci aminokyselin a enzym katalázu, který ničí peroxid vodíku (H2O2). Při metabolizaci aminokyselin vzniká H2O2, což je vysoce toxická sloučenina. Kataláza tak plní ochrannou funkci.
Ve středu buňky nebo v blízkosti jádra je obvykle „buněčné centrum“ - centrosom. Cenrosom se skládá ze dvou centriol a centrosféry - speciálně organizované části cytoplazmy. Do procesu dělení buněk se zapojuje centrosom, který vytváří dělicí vřeteno.
Buněčné jádro je nositelem genetického materiálu a místem, kde dochází k jeho rozmnožování a fungování. Má složitou strukturu, která se během buněčného dělení mění. Jádro se skládá z karyoplazmy, několika jadérek a jaderné membrány. Karyoplazma obsahuje základní prvky jádra – chromozomy. DNA chromozomů v jádře se obvykle nachází v komplexu s proteiny. Takové komplexy DNA-protein se nazývají chromatin (z řeckého chromatos - barva, barva) kvůli jejich schopnosti dobře se barvit barvivy. V interfázových buňkách je chromatin distribuován v celém jádře nebo je umístěn ve formě samostatných shluků. Je to dáno tím, že během interfáze dochází k dekondenzaci (rozvinutí) chromozomů a jsou reprezentovány velmi dlouhými vlákny, které slouží jako šablony pro následnou syntézu proteinů. Tvoří chromatinová vlákna, k jejichž maximální kondenzaci dochází při dělení mitotických buněk s tvorbou chromozomů.
Jádro je od cytoplazmy odděleno jaderným obalem. Jaderný obal se skládá ze dvou vrstev oddělených perinukleárním prostorem. Po celém povrchu jaderného obalu jsou rovnoměrně rozmístěny jaderné póry, kterými se přenášejí látky jak z jádra, tak i opačným směrem.
Nukleolus je oblast v jádře, která je odvozena z určitých chromozomů. Obsahuje geny kódující molekuly ribozomální RNA. Hustá centrální zóna jadérka obsahuje komplexy DNA-protein a dochází zde k transkripci genů ribozomální RNA. Jádro může obsahovat jedno až několik jadérek.
Uvažované organely jsou základními prvky buňky. V některých případech jsou v cytoplazmě buňky detekovány různé inkluze. Nejsou povinnou složkou, protože představují různé metabolické produkty (bílkoviny, tuky, pigmentová zrna, krystaly solí kyseliny močové atd.). V případě potřeby mohou být tyto látky využity samotnou buňkou nebo tělem nebo odstraněny z těla.
Více k tématu STRUKTURA ŽIVOČIŠNÉ BUŇKY. HLAVNÍ ORGANELY A JEJICH FUNKCE:
- Specifika stavby a funkce mléčné žlázy samic různých živočišných druhů. sssn Nemoci a abnormality prsu
Typ lekce: kombinované.
Metody: verbální, vizuální, praktický, hledání problémů.
Cíle lekce
Vzdělávací: prohloubit znalosti studentů o stavbě eukaryotických buněk, naučit je je aplikovat v praktických hodinách.
Rozvojové: zlepšit schopnosti žáků pracovat s didaktickým materiálem; rozvíjet myšlení studentů nabízením úkolů k porovnání prokaryotických a eukaryotických buněk, rostlinných buněk a živočišných buněk, identifikace podobných a charakteristických znaků.
Zařízení: plakát „Struktura cytoplazmatické membrány“; karty úkolů; handout (struktura prokaryotické buňky, typická rostlinná buňka, struktura živočišné buňky).
Mezioborové vazby: botanika, zoologie, anatomie a fyziologie člověka.
Plán lekce
I. Organizační moment
Kontrola připravenosti na lekci.
Kontrola seznamu studentů.
Sdělte téma a cíle lekce.
II. Učení nového materiálu
Rozdělení organismů na pro- a eukaryota
Buňky mají extrémně rozmanitý tvar: některé jsou kulatého tvaru, jiné vypadají jako hvězdy s mnoha paprsky, jiné jsou protáhlé atd. Buňky se také liší velikostí – od nejmenších, těžko rozlišitelných ve světelném mikroskopu, až po dokonale viditelné pouhým okem (například vajíčka ryb a žab).
Jakékoli neoplozené vejce, včetně obřích zkamenělých dinosauřích vajec, které se uchovávají v paleontologických muzeích, bylo také kdysi živými buňkami. Pokud však mluvíme o hlavních prvcích vnitřní struktury, všechny buňky jsou si navzájem podobné.
Prokaryota (z lat. pro- dříve, dříve, místo a řečtina. karyon– jádro) jsou organismy, jejichž buňky nemají jádro vázané na membránu, tzn. všechny bakterie, včetně archaebakterií a sinic. Celkový počet prokaryotických druhů je asi 6000. Veškerá genetická informace prokaryotické buňky (genoforu) je obsažena v jediné kruhové molekule DNA. Mitochondrie a chloroplasty chybí a funkce dýchání nebo fotosyntézy, které buňce dodávají energii, zastává plazmatická membrána (obr. 1). Prokaryota se množí bez výrazného sexuálního procesu rozdělením na dvě části. Prokaryota jsou schopna provádět řadu specifických fyziologických procesů: fixují molekulární dusík, provádějí mléčné kvašení, rozkládají dřevo a oxidují síru a železo.
Po úvodní konverzaci si studenti zopakují strukturu prokaryotické buňky a porovnají hlavní strukturní znaky s typy eukaryotických buněk (obr. 1).
Eukaryota - jedná se o vyšší organismy, které mají jasně definované jádro, které je od cytoplazmy odděleno membránou (karyomembránou). Eukaryota zahrnují všechna vyšší zvířata a rostliny, stejně jako jednobuněčné a mnohobuněčné řasy, houby a prvoky. Jaderná DNA u eukaryot je obsažena v chromozomech. Eukaryota mají buněčné organely ohraničené membránami.
Rozdíly mezi eukaryoty a prokaryoty
– Eukaryota mají skutečné jádro: genetický aparát eukaryotické buňky je chráněn membránou podobnou membráně samotné buňky.
– Organely obsažené v cytoplazmě jsou obklopeny membránou.
Stavba rostlinných a živočišných buněk
Buňka každého organismu je systém. Skládá se ze tří vzájemně propojených částí: skořápky, jádra a cytoplazmy.
Při studiu botaniky, zoologie a lidské anatomie jste se již seznámili se stavbou různých typů buněk. Pojďme si tento materiál krátce zopakovat.
Úkol 1. Na základě obrázku 2 určete, kterým organismům a typům tkání odpovídají buňky očíslované 1–12. Co určuje jejich tvar?
Struktura a funkce organel rostlinných a živočišných buněk
Pomocí obrázků 3 a 4 a Biologického slovníku a učebnice studenti doplní tabulku porovnávající živočišné a rostlinné buňky.
Tabulka. Struktura a funkce organel rostlinných a živočišných buněk
Buněčné organely |
Struktura organel |
Funkce |
Přítomnost organel v buňkách |
|
rostliny |
zvířat |
|||
chloroplast |
Je to druh plastidu |
Barví rostliny zeleně a umožňuje fotosyntézu. |
||
Leukoplast |
Skořápka se skládá ze dvou elementárních membrán; vnitřní, prorůstající do stromatu, tvoří pár thylakoidů |
Syntetizuje a akumuluje škrob, oleje, bílkoviny |
||
Chromoplast |
Plastidy se žlutou, oranžovou a červenou barvou, barvu mají na svědomí pigmenty - karotenoidy |
Červená, žlutá barva podzimního listí, šťavnaté ovoce atd. |
||
Zaujímá až 90 % objemu zralé buňky, naplněné buněčnou mízou |
Udržování turgoru, akumulace rezervních látek a metabolických produktů, regulace osmotického tlaku atd. |
|||
Mikrotubuly |
Skládá se z proteinu tubulin, který se nachází v blízkosti plazmatické membrány |
Podílejí se na ukládání celulózy na buněčných stěnách a pohybu různých organel v cytoplazmě. Při buněčném dělení tvoří mikrotubuly základ struktury vřeténka |
||
Plazmová membrána (PMM) |
Skládá se z lipidové dvojvrstvy prostoupené proteiny ponořenými v různých hloubkách |
Bariéra, transport látek, komunikace mezi buňkami |
||
Hladký EPR |
Systém plochých a odbočných trubek |
Provádí syntézu a uvolňování lipidů |
||
Hrubý EPR |
Své jméno získal díky mnoha ribozomům umístěným na jeho povrchu. |
Syntéza, akumulace a transformace bílkovin pro uvolnění z buňky ven |
||
Obklopen dvojitou jadernou membránou s póry. Vnější jaderná membrána tvoří s ER membránou spojitou strukturu. Obsahuje jedno nebo více jadérek |
Nosič dědičné informace, centrum pro regulaci buněčné aktivity |
|||
Buněčná stěna |
Skládá se z dlouhých molekul celulózy uspořádaných do svazků zvaných mikrofibrily |
Vnější rám, ochranný plášť |
||
Plasmodesmata |
Drobné cytoplazmatické kanály, které pronikají buněčnými stěnami |
Spojte protoplasty sousedních buněk |
||
Mitochondrie |
Syntéza ATP (akumulace energie) |
|||
Golgiho aparát |
Skládá se z hromady plochých vaků nazývaných cisterny nebo diktyozomy |
Syntéza polysacharidů, tvorba CPM a lysozomů |
||
Lysozomy |
Intracelulární trávení |
|||
Ribozomy |
Skládají se ze dvou nestejných podjednotek - |
Místo biosyntézy bílkovin |
||
Cytoplazma |
Skládá se z vody s velkým množstvím rozpuštěných látek obsahujících glukózu, bílkoviny a ionty |
Ukrývá další buněčné organely a provádí všechny procesy buněčného metabolismu. |
||
Mikrovlákna |
Vlákna vyrobená z proteinu aktinu, obvykle uspořádaná ve svazcích blízko povrchu buněk |
Podílet se na hybnosti buněk a změně tvaru |
||
Centrioly |
Může být součástí mitotického aparátu buňky. Diploidní buňka obsahuje dva páry centriol |
Podílet se na procesu buněčného dělení u zvířat; v zoosporách řas, mechů a prvoků tvoří bazální tělíska řasinek |
||
Microvilli |
Výčnělky plazmatické membrány |
Zvětšují vnější povrch buňky mikroklky společně tvoří hranici buňky |
Závěry
1. Buněčná stěna, plastidy a centrální vakuola jsou jedinečné pro rostlinné buňky.
2. Lysozomy, centrioly, mikroklky jsou přítomny především pouze v buňkách živočišných organismů.
3. Všechny ostatní organely jsou charakteristické pro rostlinné i živočišné buňky.
Struktura buněčné membrány
Buněčná membrána se nachází na vnější straně buňky a odděluje ji od vnějšího nebo vnitřního prostředí těla. Jejím základem je plasmalema (buněčná membrána) a sacharidovo-proteinová složka.
Funkce buněčné membrány:
– udržuje tvar buňky a dodává mechanickou pevnost buňce a tělu jako celku;
- chrání buňku před mechanickým poškozením a vstupem škodlivých látek do ní;
– provádí rozpoznávání molekulárních signálů;
– reguluje metabolismus mezi buňkou a prostředím;
– provádí mezibuněčnou interakci v mnohobuněčném organismu.
Funkce buněčné stěny:
– představuje vnější rám – ochranný plášť;
– zajišťuje transport látek (voda, soli, molekuly mnoha organických látek procházejí buněčnou stěnou).
Vnější vrstva živočišných buněk je na rozdíl od buněčných stěn rostlin velmi tenká a elastická. Není viditelný pod světelným mikroskopem a skládá se z různých polysacharidů a proteinů. Povrchová vrstva živočišných buněk se nazývá glykokalyx, plní funkci přímého spojení živočišných buněk s vnějším prostředím, se všemi látkami, které jej obklopují, ale nehraje roli podpůrnou.
Pod glykokalyxou živočišné buňky a buněčnou stěnou rostlinné buňky se nachází plazmatická membrána hraničící přímo s cytoplazmou. Plazmatická membrána se skládá z proteinů a lipidů. Jsou uspořádány uspořádaně v důsledku různých chemických interakcí mezi sebou. Molekuly lipidů v plazmatické membráně jsou uspořádány ve dvou řadách a tvoří souvislou lipidovou dvojvrstvu. Molekuly proteinu netvoří souvislou vrstvu, jsou umístěny v lipidové vrstvě a noří se do ní do různých hloubek. Molekuly proteinů a lipidů jsou mobilní.
Funkce plazmatické membrány:
– tvoří bariéru oddělující vnitřní obsah buňky od vnějšího prostředí;
– zajišťuje transport látek;
– zajišťuje komunikaci mezi buňkami v tkáních mnohobuněčných organismů.
Vstup látek do buňky
Povrch buňky není souvislý. Cytoplazmatická membrána má četné drobné otvory - póry, kterými mohou, s pomocí speciálních proteinů nebo bez nich, pronikat do buňky ionty a malé molekuly. Některé ionty a malé molekuly se navíc mohou dostat do buňky přímo přes membránu. Vstupem nejdůležitějších iontů a molekul do buňky není pasivní difúze, ale aktivní transport, vyžadující energetický výdej. Transport látek je selektivní. Selektivní permeabilita buněčné membrány se nazývá polopropustnost.
Podle fagocytóza Do buňky vstupují velké molekuly organických látek, jako jsou proteiny, polysacharidy, částice potravy a bakterie. Fagocytóza se vyskytuje za účasti plazmatické membrány. V místě, kde se povrch buňky dostane do kontaktu s částicí jakékoli husté látky, se membrána ohne, vytvoří prohlubeň a obklopí částici, která je ponořena uvnitř buňky v „membránovém pouzdru“. Vzniká trávicí vakuola a v ní se tráví organické látky vstupující do buňky.
Améby, nálevníky a leukocyty zvířat a lidí se živí fagocytózou. Leukocyty absorbují bakterie a také různé pevné částice, které se náhodně dostanou do těla, a tím ho chrání před patogenními bakteriemi. Buněčná stěna rostlin, bakterií a modrozelených řas brání fagocytóze, a proto u nich tato cesta vstupu látek do buňky není realizována.
Přes plazmatickou membránu pronikají do buňky také kapky kapaliny obsahující různé látky v rozpuštěném a suspendovaném stavu pinocytóza. Proces absorpce tekutin je podobný fagocytóze. Kapka kapaliny je ponořena do cytoplazmy v „membránovém obalu“. Organické látky, které vstupují do buňky spolu s vodou, začínají být tráveny pod vlivem enzymů obsažených v cytoplazmě. Pinocytóza je v přírodě rozšířená a provádějí ji buňky všech zvířat.
III. Posílení naučeného materiálu
Na jaké dvě velké skupiny jsou všechny organismy rozděleny podle struktury jejich jádra?
Které organely jsou charakteristické pouze pro rostlinné buňky?
Které organely jsou jedinečné pro živočišné buňky?
Jak se liší struktura buněčné membrány rostlin a živočichů?
Jaké jsou dva způsoby vstupu látek do buňky?
Jaký význam má fagocytóza pro zvířata?
Organoidy- trvalé, nezbytně přítomné složky buňky, které plní specifické funkce.
Endoplazmatické retikulum
Endoplazmatické retikulum (ER) nebo endoplazmatické retikulum (ER), je jednomembránová organela. Jde o systém membrán, které tvoří „nádržky“ a kanály, vzájemně propojené a vymezující jeden vnitřní prostor – dutiny EPS. Membrány jsou na jedné straně připojeny k cytoplazmatické membráně a na druhé k vnější jaderné membráně. Existují dva typy EPS: 1) drsný (granulární), obsahující na svém povrchu ribozomy, a 2) hladký (agranulární), jehož membrány nenesou ribozomy.
Funkce: 1) transport látek z jedné části buňky do druhé, 2) rozdělení buněčné cytoplazmy na kompartmenty („kompartmenty“), 3) syntéza sacharidů a lipidů (hladký ER), 4) syntéza proteinů (hrubý ER), 5) místo vzniku Golgiho aparátu .
Nebo Golgiho komplex, je jednomembránová organela. Skládá se ze stohů zploštělých „cisteren“ s rozšířenými okraji. S nimi je spojen systém malých jednomembránových váčků (Golgiho váčky). Každý stoh se obvykle skládá ze 4-6 „nádrží“, je strukturální a funkční jednotkou Golgiho aparátu a nazývá se diktyozom. Počet diktyozomů v buňce se pohybuje od jednoho do několika stovek. V rostlinných buňkách se izolují dictyosomy.
Golgiho aparát se obvykle nachází v blízkosti buněčného jádra (u živočišných buněk, často v blízkosti buněčného centra).
Funkce Golgiho aparátu: 1) akumulace proteinů, lipidů, sacharidů, 2) modifikace příchozích organických látek, 3) „balení“ proteinů, lipidů, sacharidů do membránových váčků, 4) sekrece proteinů, lipidů, sacharidů, 5) syntéza sacharidů a lipidů , 6) místo vzniku lysozomů Nejdůležitější je sekreční funkce, proto je v sekrečních buňkách dobře vyvinutý Golgiho aparát.
Lysozomy
Lysozomy- jednomembránové organely. Jsou to malé bublinky (průměr od 0,2 do 0,8 mikronu) obsahující sadu hydrolytických enzymů. Na hrubém ER se syntetizují enzymy a přesouvají se do Golgiho aparátu, kde se upravují a balí do membránových váčků, které se po oddělení od Golgiho aparátu stávají samy lysozomy. Lysozom může obsahovat 20 až 60 různých typů hydrolytických enzymů. Rozklad látek pomocí enzymů je tzv lýze.
Jsou: 1) primární lysozomy, 2) sekundární lysozomy. Primární se nazývají lysozomy, které jsou odděleny od Golgiho aparátu. Primární lysozomy jsou faktorem zajišťujícím exocytózu enzymů z buňky.
Sekundární se nazývají lysozomy vzniklé jako výsledek fúze primárních lysozomů s endocytárními vakuolami. V tomto případě tráví látky, které se do buňky dostávají fagocytózou nebo pinocytózou, lze je tedy nazývat trávicí vakuoly.
Autofagie- proces ničení struktur nepotřebných pro buňku. Nejprve je struktura, která má být zničena, obklopena jedinou membránou, poté se výsledné membránové pouzdro spojí s primárním lysozomem, což má za následek vytvoření sekundárního lysozomu (autofagická vakuola), ve kterém je tato struktura natrávena. Produkty trávení jsou absorbovány buněčnou cytoplazmou, ale část materiálu zůstává nestrávena. Sekundární lysozom obsahující tento nestrávený materiál se nazývá zbytkové tělo. Exocytózou jsou z buňky odstraněny nestrávené částice.
Autolýza- autodestrukce buňky, ke které dochází v důsledku uvolnění obsahu lysozomů. Normálně k autolýze dochází během metamorfózy (zmizení ocasu u pulce žab), involuce dělohy po porodu a v oblastech nekrózy tkání.
Funkce lysozomů: 1) intracelulární trávení organických látek, 2) destrukce nepotřebných buněčných a nebuněčných struktur, 3) účast na procesech buněčné reorganizace.
Vakuoly
Vakuoly- jednomembránové organely jsou „nádoby“ naplněné vodnými roztoky organických a anorganických látek. Na tvorbě vakuol se podílí ER a Golgiho aparát. Mladé rostlinné buňky obsahují mnoho malých vakuol, které se pak, jak buňky rostou a diferencují, vzájemně spojují a tvoří jednu velkou centrální vakuola. Centrální vakuola může zabírat až 95 % objemu zralé buňky, jádro a organely jsou vytlačeny směrem k buněčné membráně. Membrána ohraničující rostlinnou vakuolu se nazývá tonoplast. Tekutina, která vyplňuje rostlinnou vakuolu, se nazývá buněčná míza. Složení buněčné mízy zahrnuje ve vodě rozpustné organické a anorganické soli, monosacharidy, disacharidy, aminokyseliny, konečné nebo toxické produkty metabolismu (glykosidy, alkaloidy) a některé pigmenty (anthokyany).
Živočišné buňky obsahují malé trávicí a autofagické vakuoly, které patří do skupiny sekundárních lysozomů a obsahují hydrolytické enzymy. Jednobuněční živočichové mají také kontraktilní vakuoly, které plní funkci osmoregulace a vylučování.
Funkce vakuoly: 1) akumulace a skladování vody, 2) regulace metabolismu voda-sůl, 3) udržování tlaku turgoru, 4) akumulace ve vodě rozpustných metabolitů, rezervních živin, 5) vybarvování květů a plodů a tím přitahování opylovačů a rozptylovačů semen , 6) viz funkce lysozomů.
Vzniká endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lysozomy a vakuoly jediná vakuolární síť buňky, jehož jednotlivé prvky se mohou vzájemně přetvářet.
Mitochondrie
1 - vnější membrána;
2 - vnitřní membrána; 3 - matrice; 4 - crista; 5 - multienzymový systém; 6 - kruhová DNA.
Tvar, velikost a počet mitochondrií se nesmírně liší. Mitochondrie mohou být tyčovité, kulaté, spirálovité, miskovité nebo rozvětvené. Délka mitochondrií se pohybuje od 1,5 do 10 µm, průměr - od 0,25 do 1,00 µm. Počet mitochondrií v buňce může dosáhnout několika tisíc a závisí na metabolické aktivitě buňky.
Mitochondrie je ohraničena dvěma membránami. Vnější membrána mitochondrií (1) je hladká, vnitřní (2) tvoří četné záhyby - cristas(4). Cristae zvětšují povrch vnitřní membrány, na které jsou umístěny multienzymové systémy (5) podílející se na syntéze molekul ATP. Vnitřní prostor mitochondrií je vyplněn matricí (3). Matrice obsahuje kruhovou DNA (6), specifickou mRNA, ribozomy prokaryotického typu (typ 70S) a enzymy Krebsova cyklu.
Mitochondriální DNA není spojena s proteiny („nahá“), je připojena k vnitřní membráně mitochondrie a nese informaci o struktuře asi 30 proteinů. K vybudování mitochondrií je zapotřebí mnohem více proteinů, takže informace o většině mitochondriálních proteinů jsou obsaženy v jaderné DNA a tyto proteiny jsou syntetizovány v cytoplazmě buňky. Mitochondrie jsou schopny autonomní reprodukce štěpením na dvě části. Mezi vnější a vnitřní membránou je protonový zásobník, kde dochází k akumulaci H +.
Funkce mitochondrií: 1) syntéza ATP, 2) rozklad organických látek kyslíkem.
Podle jedné hypotézy (teorie symbiogeneze) mitochondrie pocházejí ze starých volně žijících aerobních prokaryotických organismů, které náhodně pronikly do hostitelské buňky a vytvořily s ní oboustranně výhodný symbiotický komplex. Následující data podporují tuto hypotézu. Za prvé, mitochondriální DNA má stejné strukturní rysy jako DNA moderních bakterií (uzavřená do kruhu, není spojena s proteiny). Za druhé, mitochondriální ribozomy a bakteriální ribozomy patří ke stejnému typu - typu 70S. Za třetí, mechanismus mitochondriálního štěpení je podobný jako u bakterií. Za čtvrté, syntéza mitochondriálních a bakteriálních proteinů je potlačena stejnými antibiotiky.
Plastidy
1 - vnější membrána; 2 - vnitřní membrána; 3 - stroma; 4 - tylakoid; 5 - grana; 6 - lamely; 7 - škrobová zrna; 8 - lipidové kapky.
Plastidy jsou charakteristické pouze pro rostlinné buňky. Rozlišovat tři hlavní typy plastidů: leukoplasty jsou bezbarvé plastidy v buňkách nezbarvených částí rostlin, chromoplasty jsou barevné plastidy obvykle žluté, červené a oranžové, chloroplasty jsou zelené plastidy.
Chloroplasty. V buňkách vyšších rostlin mají chloroplasty tvar bikonvexní čočky. Délka chloroplastů se pohybuje od 5 do 10 µm, průměr - od 2 do 4 µm. Chloroplasty jsou ohraničeny dvěma membránami. Vnější membrána (1) je hladká, vnitřní (2) má složitou skládanou strukturu. Nejmenší fold se nazývá tylakoid(4). Nazývá se skupina thylakoidů uspořádaných jako hromádka mincí aspekt(5). Chloroplast obsahuje v průměru 40-60 zrn, uspořádaných do šachovnicového vzoru. Granule jsou navzájem spojeny zploštělými kanály - lamely(6). Tylakoidní membrány obsahují fotosyntetické pigmenty a enzymy, které zajišťují syntézu ATP. Hlavním fotosyntetickým pigmentem je chlorofyl, který určuje zelenou barvu chloroplastů.
Vnitřní prostor chloroplastů je vyplněn stroma(3). Stroma obsahuje kruhovou „nahou“ DNA, ribozomy typu 70S, enzymy Calvinova cyklu a škrobová zrna (7). Uvnitř každého tylakoidu je rezervoár protonů a H + se hromadí. Chloroplasty, stejně jako mitochondrie, jsou schopny autonomní reprodukce rozdělením na dva. Nacházejí se v buňkách zelených částí vyšších rostlin, zejména v mnoha chloroplastech v listech a zelených plodech. Chloroplasty nižších rostlin se nazývají chromatofory.
Funkce chloroplastů: fotosyntéza. Předpokládá se, že chloroplasty pocházejí ze starověkých endosymbiotických sinic (teorie symbiogeneze). Základem tohoto předpokladu je podobnost chloroplastů a moderních bakterií v řadě charakteristik (kruhová, „nahá“ DNA, ribozomy typu 70S, způsob reprodukce).
Leukoplasty. Tvar je různý (kulatý, kulatý, miskovitý atd.). Leukoplasty jsou ohraničeny dvěma membránami. Vnější membrána je hladká, vnitřní tvoří málo thylakoidů. Stroma obsahuje kruhovou „nahou“ DNA, ribozomy typu 70S, enzymy pro syntézu a hydrolýzu rezervních živin. Neexistují žádné pigmenty. Buňky podzemních orgánů rostliny (kořeny, hlízy, oddenky atd.) mají zvláště mnoho leukoplastů. Funkce leukoplastů: syntéza, akumulace a ukládání rezervních živin. Amyloplasty- leukoplasty, které syntetizují a akumulují škrob, elaioplasty- oleje, proteinoplasty- bílkoviny. Ve stejném leukoplastu se mohou hromadit různé látky.
Chromoplasty. Ohraničeno dvěma membránami. Vnější membrána je hladká, vnitřní membrána je buď hladká nebo tvoří jednotlivé tylakoidy. Stroma obsahuje kruhovou DNA a pigmenty – karotenoidy, které dávají chromoplastům žlutou, červenou nebo oranžovou barvu. Forma akumulace pigmentů je různá: ve formě krystalů, rozpuštěných v lipidových kapičkách (8), atd. Obsažené v buňkách zralého ovoce, okvětních lístků, podzimních listů a zřídka - kořenové zeleniny. Chromoplasty jsou považovány za konečnou fázi vývoje plastidů.
Funkce chromoplastů: barví květy a plody a tím přitahuje opylovače a rozprašovače semen.
Z proplastidů lze vytvořit všechny typy plastidů. Proplastidy- malé organely obsažené v meristematických tkáních. Vzhledem k tomu, že plastidy mají společný původ, jsou možné vzájemné konverze mezi nimi. Leukoplasty se mohou proměnit v chloroplasty (zelenání hlíz brambor na světle), chloroplasty - v chromoplasty (žloutnutí listů a červenání plodů). Transformace chromoplastů na leukoplasty nebo chloroplasty je považována za nemožnou.
Ribozomy
1 - velká podjednotka; 2 - malá podjednotka.
Ribozomy- nemembránové organely, průměr přibližně 20 nm. Ribozomy se skládají ze dvou podjednotek – velké a malé, na které se mohou disociovat. Chemické složení ribozomů tvoří proteiny a rRNA. Molekuly rRNA tvoří 50–63 % hmotnosti ribozomu a tvoří jeho strukturní strukturu. Existují dva typy ribozomů: 1) eukaryotické (se sedimentačními konstantami pro celý ribozom - 80S, malá podjednotka - 40S, velká - 60S) a 2) prokaryotické (70S, 30S, 50S, v tomto pořadí).
Ribozomy eukaryotického typu obsahují 4 molekuly rRNA a asi 100 molekul proteinu, zatímco prokaryotický typ obsahuje 3 molekuly rRNA a asi 55 molekul proteinu. Během biosyntézy proteinů mohou ribozomy „pracovat“ jednotlivě nebo se spojovat do komplexů - polyribozomy (polysomy). V takových komplexech jsou navzájem spojeny jednou molekulou mRNA. Prokaryotické buňky mají pouze ribozomy typu 70S. Eukaryotické buňky mají jak ribozomy typu 80S (hrubé membrány EPS, cytoplazma), tak ribozomy typu 70S (mitochondrie, chloroplasty).
V jadérku se tvoří eukaryotické ribozomální podjednotky. Ke spojení podjednotek do celého ribozomu dochází v cytoplazmě, obvykle během biosyntézy proteinů.
Funkce ribozomů: sestavení polypeptidového řetězce (syntéza bílkovin).
Cytoskelet
Cytoskelet tvořené mikrotubuly a mikrofilamenty. Mikrotubuly jsou válcovité, nerozvětvené struktury. Délka mikrotubulů se pohybuje od 100 um do 1 mm, průměr je přibližně 24 nm a tloušťka stěny je 5 nm. Hlavní chemickou složkou je protein tubulin. Mikrotubuly jsou zničeny kolchicinem. Mikrofilamenta jsou vlákna o průměru 5-7 nm a sestávají z proteinu aktinu. Mikrotubuly a mikrofilamenta tvoří v cytoplazmě složité vazby. Funkce cytoskeletu: 1) určení tvaru buňky, 2) podpora organel, 3) tvorba vřeténka, 4) účast na pohybech buněk, 5) organizace cytoplazmatického toku.
Zahrnuje dva centrioly a centrosféru. Centriole je válec, jehož stěna je tvořena devíti skupinami tří srostlých mikrotubulů (9 tripletů), vzájemně propojených v určitých rozestupech příčnými vazbami. Centrioly jsou spojeny do dvojic, kde jsou umístěny v pravém úhlu k sobě navzájem. Před buněčným dělením se centrioly rozcházejí na opačné póly a poblíž každého z nich se objevuje dceřiná centriola. Tvoří dělicí vřeteno, které přispívá k rovnoměrnému rozložení genetického materiálu mezi dceřinými buňkami. V buňkách vyšších rostlin (nahosemenné, krytosemenné) centrum buňky centrioly nemá. Centrioly jsou samoreplikující se organely cytoplazmy, vznikají jako výsledek duplikace existujících centriol. Funkce: 1) zajištění divergence chromozomů k buněčným pólům během mitózy nebo meiózy, 2) centrum organizace cytoskeletu.
Organoidy pohybu
Není přítomen ve všech buňkách. Mezi organely pohybu patří řasinky (nálevníky, epitel dýchacích cest), bičíky (bičíkovci, spermie), pseudopody (rhizopodi, leukocyty), myofibrily (svalové buňky) atd.
Bičíky a řasinky- vláknité organely, představující axonému ohraničenou membránou. Axoném je cylindrická struktura; stěnu válce tvoří devět párů mikrotubulů, v jeho středu jsou dva samostatné mikrotubuly. Na bázi axonémy jsou bazální tělíska, reprezentovaná dvěma navzájem kolmými centrioly (každé bazální tělísko se skládá z devíti tripletů mikrotubulů, v jeho středu nejsou žádné mikrotubuly). Délka bičíku dosahuje 150 mikronů, řasinky jsou několikrát kratší.
Myofibrily sestávají z aktinových a myosinových myofilament, které zajišťují kontrakci svalových buněk.
Přejít na přednášky č. 6„Eukaryotická buňka: cytoplazma, buněčná membrána, struktura a funkce buněčných membrán“
Organoidy – trvalé a základní složky buněk; specializované oblasti buněčné cytoplazmy, které mají specifickou strukturu a plní v buňce specifické funkce. Existují organoidy pro obecné a speciální účely.
Organely pro všeobecné použití jsou přítomny ve většině buněk (endoplazmatické retikulum, mitochondrie, plastidy, Golgiho komplex, lysozomy, vakuoly, buněčné centrum, ribozomy). Organely pro speciální účely jsou charakteristické pouze pro specializované buňky (myofibrily, bičíky, řasinky, kontraktilní a trávicí vakuoly). Organely (s výjimkou ribozomů a buněčného centra) mají membránovou strukturu.
Endoplazmatické retikulum (ER) – Jedná se o rozvětvený systém vzájemně propojených dutin, trubek a kanálků tvořených elementárními membránami a prostupujícími celou tloušťkou buňky. Otevřel v roce 1943 Porter. V buňkách s intenzivním metabolismem je zvláště mnoho kanálů endoplazmatického retikula. V průměru se objem EPS pohybuje od 30 % do 50 % celkového objemu buňky. EPS je labilní. Tvar vnitřních lakun a kán
úlovky, jejich velikost, umístění v buňce a množství se v průběhu života mění. Buňka je vyvinutější u zvířat. ER je morfologicky a funkčně spojena s hraniční vrstvou cytoplazmy, jaderným obalem, ribozomy, Golgiho komplexem a vakuolami a tvoří s nimi jediný funkční a strukturní systém pro metabolismus a energii a pohyb látek v buňce. . Mitochondrie a plastidy se hromadí v blízkosti endoplazmatického retikula.
Existují dva typy EPS: hrubý a hladký. Enzymy systémů syntézy tuků a sacharidů jsou lokalizovány na membránách hladkého (agranulárního) ER: jsou zde syntetizovány sacharidy a téměř všechny buněčné lipidy. Membrány hladké variety endoplazmatického retikula převládají v buňkách mazových žláz, jater (syntéza glykogenu) a v buňkách s vysokým obsahem živin (semena rostlin). Ribozomy jsou umístěny na membráně hrubého (granulárního) EPS, kde dochází k biosyntéze proteinů. Některé z proteinů, které syntetizují, jsou obsaženy v membráně endoplazmatického retikula, ostatní vstupují do lumen jeho kanálů, kde jsou přeměněny a transportovány do Golgiho komplexu. Zvláště mnoho hrubých membrán je v buňkách žláz a nervových buňkách.
Rýže. Hrubé a hladké endoplazmatické retikulum.
Rýže. Transport látek jádrem – endoplazmatické retikulum (ER) – Golgiho komplexní systém.
Funkce endoplazmatického retikula:
1) syntéza proteinů (hrubý EPS), sacharidů a lipidů (hladký EPS);
2) transport látek, jak vstupujících do buňky, tak nově syntetizovaných;
3) rozdělení cytoplazmy na kompartmenty (kompartmenty), které zajišťuje prostorové oddělení enzymových systémů nezbytné pro jejich sekvenční vstup do biochemických reakcí.
Mitochondrie – jsou přítomny téměř ve všech typech buněk jednobuněčných a mnohobuněčných organismů (s výjimkou erytrocytů savců). Jejich počet v různých buňkách se liší a závisí na úrovni funkční aktivity buňky. V jaterní buňce potkana jich je asi 2500 a v samčí reprodukční buňce některých měkkýšů 20 - 22. V prsním svalu létajících ptáků je jich více než v prsním svalu nelétavých ptáků.
Mitochondrie mají tvar kulovitých, oválných a válcovitých tělísek. Rozměry jsou 0,2 - 1,0 mikronů v průměru a až 5 - 7 mikronů na délku.
Rýže. Mitochondrie.
Délka vláknitých forem dosahuje 15-20 mikronů. Zvenčí jsou mitochondrie ohraničeny hladkou vnější membránou, podobnou složením jako plazmalema. Vnitřní membrána tvoří četné výrůstky - cristae - a obsahuje četné enzymy, ATP-somy (tělesa ve tvaru houby), podílející se na procesech přeměny energie živin na energii ATP. Počet krist závisí na funkci buňky. Ve svalových mitochondriích je mnoho krist, zabírají celou vnitřní dutinu organely. V mitochondriích embryonálních buněk jsou cristae vzácné. U rostlin mají výrůstky vnitřní membrány často tvar trubek. Mitochondriální dutina je vyplněna matricí, která obsahuje vodu, minerální soli, enzymové proteiny a aminokyseliny. Mitochondrie mají autonomní systém syntetizující proteiny: kruhovou molekulu DNA, různé typy RNA a ribozomy, které jsou menší než ty v cytoplazmě.
Mitochondrie jsou úzce spojeny membránami endoplazmatického retikula, jejichž kanály často ústí přímo do mitochondrií. S rostoucí zátěží orgánu a intenzifikací syntetických procesů, které vyžadují energii, se kontakty mezi EPS a mitochondriemi stávají obzvláště četnými. Počet mitochondrií se může štěpením rychle zvýšit. Schopnost reprodukce mitochondrií je dána přítomností molekuly DNA v nich, připomínající kruhový chromozom bakterií.
Funkce mitochondrií:
1) syntéza univerzálního zdroje energie - ATP;
2) syntéza steroidních hormonů;
3) biosyntéza specifických proteinů.
Plastidy - organely s membránovou strukturou, charakteristické pouze pro rostlinné buňky. Probíhají v nich procesy syntézy sacharidů, bílkovin a tuků. Podle obsahu pigmentu se dělí do tří skupin: chloroplasty, chromoplasty a leukoplasty.
Chloroplasty mají relativně konstantní eliptický nebo čočkovitý tvar. Největší průměr je 4 – 10 mikronů. Počet v buňce se pohybuje od několika jednotek do několika desítek. Jejich velikost, intenzita barvy, počet a umístění v buňce závisí na světelných podmínkách, druhu a fyziologickém stavu rostlin.
Rýže. Chloroplast, struktura.
Jedná se o protein-lipidová tělíska, skládající se z 35-55 % bílkovin, 20-30 % lipidů, 9 % chlorofylu, 4-5 % karotenoidů, 2-4 % nukleových kyselin. Množství sacharidů se liší; bylo objeveno určité množství minerálních látek: Chlorofyl - ester organické dvojsytné kyseliny - chlorofylin a organických alkoholů - methyl (CH 3 OH) a fytol (C 20 H 39 OH). U vyšších rostlin je v chloroplastech neustále přítomen chlorofyl a - má modrozelenou barvu a chlorofyl b - žlutozelený; Obsah chlorofylu je navíc několikanásobně vyšší.
Kromě chlorofylu obsahují chloroplasty pigmenty - karoten C 40 H 56 a xantofyl C 40 H 56 O 2 a některé další pigmenty (karotenoidy). V zeleném listu jsou žluté satelity chlorofylu maskovány jasnější zelenou barvou. Na podzim, kdy listy opadávají, je však u většiny rostlin chlorofyl zničen a poté je detekována přítomnost karotenoidů v listu – list žloutne.
Chloroplast je pokryt dvojitým pláštěm, který se skládá z vnější a vnitřní membrány. Vnitřní obsah – stroma – má lamelární (lamelární) strukturu. V bezbarvém stromatu se rozlišují grana - zeleně zbarvená tělíska, 0,3 - 1,7 µm. Jsou souborem thylakoidů - uzavřených tělísek ve formě plochých váčků nebo disků membránového původu. Chlorofyl ve formě monomolekulární vrstvy se nachází mezi proteinovou a lipidovou vrstvou v těsném spojení s nimi. Prostorové uspořádání molekul pigmentu v membránových strukturách chloroplastů je velmi vhodné a vytváří optimální podmínky pro co nejefektivnější absorpci, přenos a využití zářivé energie. Lipidy tvoří bezvodé dielektrické vrstvy chloroplastových membrán nezbytné pro fungování elektronového transportního řetězce. Úlohu článků v řetězci přenosu elektronů plní proteiny (cytochromy, plastochinony, ferredoxin, plastocyanin) a jednotlivé chemické prvky – železo, mangan atd. Počet zrn v chloroplastu je od 20 do 200. Mezi zrny, spojují je mezi sebou, jsou umístěny stromální lamely. Granulované lamely a stromální lamely mají membránovou strukturu.
Vnitřní struktura chloroplastu umožňuje prostorové oddělení četných a různorodých reakcí, které dohromady tvoří obsah fotosyntézy.
Chloroplasty, stejně jako mitochondrie, obsahují specifickou RNA a DNA, stejně jako menší ribozomy a celý molekulární arzenál nezbytný pro biosyntézu proteinů. Tyto organely mají dostatečné množství mRNA k zajištění maximální aktivity systému syntetizujícího proteiny. Zároveň také obsahují dostatek DNA pro kódování určitých proteinů. Rozmnožují se dělením, prostým sevřením.
Bylo zjištěno, že chloroplasty mohou měnit svůj tvar, velikost a polohu v buňce, to znamená, že se mohou pohybovat samostatně (chloroplast taxi). Byly v nich nalezeny dva typy kontraktilních proteinů, díky kterým samozřejmě dochází k aktivnímu pohybu těchto organel v cytoplazmě.
Chromoplasty jsou široce distribuovány v generativních orgánech rostlin. Barví okvětní lístky květů (pryskyřník, jiřina, slunečnice) a ovoce (rajčata, jeřabiny, šípky) žlutě, oranžově a červeně. Ve vegetativních orgánech jsou chromoplasty mnohem méně časté.
Barva chromoplastů je dána přítomností karotenoidů - karotenu, xantofylu a lykopenu, které jsou v plastidech v různém skupenství: ve formě krystalů, lipoidního roztoku nebo v kombinaci s proteiny.
Chromoplasty mají oproti chloroplastům jednodušší strukturu – chybí jim lamelární struktura. Odlišné je i chemické složení: pigmenty – 20–50 %, lipidy do 50 %, bílkoviny – asi 20 %, RNA – 2–3 %. To ukazuje na menší fyziologickou aktivitu chloroplastů.
Leukoplasty neobsahují pigmenty a jsou bezbarvé. Tyto nejmenší plastidy jsou kulaté, vejčité nebo tyčinkovité. V buňce jsou často seskupeny kolem jádra.
Vnitřní struktura je ve srovnání s chloroplasty ještě méně diferencovaná. Provádějí syntézu škrobu, tuků a bílkovin. V souladu s tím se rozlišují tři typy leukoplastů - amyloplasty (škrob), oleoplasty (rostlinné oleje) a proteoplasty (proteiny).
Leukoplasty vznikají z proplastidů, se kterými jsou si tvarem i strukturou podobné, liší se pouze velikostí.
Všechny plastidy jsou spolu geneticky příbuzné. Vznikají z proplastidů – drobných bezbarvých cytoplazmatických útvarů vzhledově podobných mitochondriím. Proplastidy se nacházejí ve sporách, vejcích a buňkách embryonálních růstových bodů. Přímo z proplastidů vznikají chloroplasty (na světle) a leukoplasty (ve tmě) a vyvíjejí se z nich chromoplasty, které jsou konečným produktem při evoluci plastidů v buňce.
Golgiho komplex - byl poprvé objeven v roce 1898 italským vědcem Golgim v živočišných buňkách. Jedná se o systém vnitřních dutin, cisteren (5-20), umístěných blízko sebe a paralelně k sobě, a velkých a malých vakuol. Všechny tyto formace mají membránovou strukturu a jsou specializovanými úseky endoplazmatického retikula. V živočišných buňkách je Golgiho komplex vyvinut lépe než v rostlinných buňkách; v tom druhém se nazývá diktyosomy.
Rýže. Struktura Golgiho komplexu.
Proteiny a lipidy vstupující do lamelárního komplexu procházejí různými přeměnami, hromadí se, třídí, balí se do sekrečních váčků a jsou transportovány na místo určení: do různých struktur uvnitř buňky nebo vně buňky. Membrány Golgiho komplexu také syntetizují polysacharidy a tvoří lysozomy. V buňkách mléčné žlázy se Golgiho komplex podílí na tvorbě mléka a v buňkách jater - žluči.
Funkce Golgiho komplexu:
1) koncentrace, dehydratace a zhutnění bílkovin, tuků, polysacharidů a látek syntetizovaných v buňce a přijímaných zvenčí;
2) sestavení komplexních komplexů organických látek a jejich příprava pro odstranění z buňky (celulóza a hemicelulóza u rostlin, glykoproteiny a glykolipidy u živočichů);
3) syntéza polysacharidů;
4) tvorba primárních lysozomů.
Lysozomy - malá oválná tělíska o průměru 0,2-2,0 mikronů. Centrální pozici zaujímá vakuola obsahující 40 (podle různých zdrojů 30-60) hydrolytických enzymů schopných štěpit proteiny, nukleové kyseliny, polysacharidy, lipidy a další látky v kyselém prostředí (pH 4,5-5).
Kolem této dutiny je stroma, zvenčí pokryté elementární membránou. Rozklad látek pomocí enzymů se nazývá lýza, proto se organela nazývá lysozom. K tvorbě lysozomů dochází v Golgiho komplexu. Primární lysozomy se přibližují přímo k pinocytotickým nebo fagocytárním vakuolám (endozomům) a vylévají svůj obsah do jejich dutiny, tvoří sekundární lysozomy (fagozomy), v nichž dochází k trávení látek. Produkty lýzy vstupují do cytoplazmy přes membránu lysozomu a jsou zahrnuty do dalšího metabolismu. Sekundární lysozomy se zbytky nestrávených látek se nazývají reziduální tělíska. Příkladem sekundárních lysozomů jsou trávicí vakuoly prvoků.
Funkce lysozomů:
1) intracelulární trávení makromolekul potravy a cizích složek vstupujících do buňky během epifýzy a fagocytózy, což buňce poskytuje další suroviny pro biochemické a energetické procesy;
2) během půstu lysozomy natráví některé organely a na nějakou dobu doplní zásoby živin;
3) zničení dočasných orgánů embryí a larev (ocas a žábry u žáby) během postembryonálního vývoje;
Rýže. Tvorba lysozomů
Vakuoly – dutiny v cytoplazmě rostlinných buněk a protistů naplněné kapalinou. Mají formu vezikul, tenkých tubulů a dalších. Vakuoly se tvoří z rozšíření endoplazmatického retikula a váčků Golgiho komplexu jako nejtenčí dutiny, s růstem buňky a akumulací metabolických produktů se jejich objem zvětšuje a jejich počet klesá. Vyvinutá, vytvořená buňka má obvykle jednu velkou vakuolu, která zaujímá centrální polohu.
Vakuoly rostlinných buněk jsou vyplněny buněčnou mízou, což je vodný roztok organických (kyselina jablečná, šťavelová, citrónová, cukry, inulin, aminokyseliny, bílkoviny, třísloviny, alkaloidy, glukosidy) a minerálních látek (dusičnany, chloridy, fosforečnany). látek.
U protistů se nacházejí trávicí vakuoly a kontraktilní vakuoly.
Funkce vakuol:
1) skladování rezervních živin a nádob pro exkrece (v rostlinách);
2) stanovení a udržení osmotického tlaku v buňkách;
3) poskytují intracelulární trávení u protistů.
Rýže. Buněčné centrum.
Buněčné centrum obvykle se nachází v blízkosti jádra a skládá se ze dvou centriol umístěných navzájem kolmo a obklopených radiační koulí. Každý centriol je duté válcovité těleso 0,3-0,5 µm dlouhé a 0,15 µm dlouhé, jehož stěnu tvoří 9 tripletů mikrotubulů. Pokud centriola leží na bázi řasinek nebo bičíku, pak se nazývá bazální tělo.
Před rozdělením se centrioly rozcházejí k opačným pólům a poblíž každého z nich se objeví dceřiná centriola. Z centriol umístěných na různých pólech buňky se tvoří mikrotubuly, které rostou směrem k sobě. Tvoří mitotické vřeténo, které podporuje rovnoměrnou distribuci genetického materiálu mezi dceřinými buňkami, a jsou centrem organizace cytoskeletu. Některá vlákna vřetena jsou připojena k chromozomům. V buňkách vyšších rostlin nemá buněčné centrum centrioly.
Centrioly jsou samoreprodukující se organely cytoplazmy. Vznikají jako důsledek duplikace stávajících. K tomu dochází, když se centrioly oddělují. Nezralý centriol obsahuje 9 jednotlivých mikrotubulů; Zdá se, že každý mikrotubul je šablonou pro sestavení tripletů charakteristických pro zralý centriol.
Cenrosom je charakteristický pro živočišné buňky, některé houby, řasy, mechy a kapradiny.
Funkce buněčného centra:
1) tvorba dělících pólů a tvorba vřetenových mikrotubulů.
Ribozomy - malé kulovité organely, od 15 do 35 nm. Skládají se ze dvou podjednotek, velké (60S) a malé (40S). Obsahuje asi 60 % bílkovin a 40 % ribozomální RNA. Molekuly rRNA tvoří její strukturální rámec. Většina proteinů je specificky vázána na určité oblasti rRNA. Některé proteiny jsou obsaženy v ribozomech pouze během biosyntézy proteinů. V jadérkách se tvoří ribozomální podjednotky. a póry v jaderném obalu vstupují do cytoplazmy, kde se nacházejí buď na EPA membráně, nebo na vnější straně jaderného obalu, nebo volně v cytoplazmě. Nejprve se na nukleolární DNA syntetizují rRNA, které se následně pokryjí ribozomálními proteiny přicházejícími z cytoplazmy, rozštěpí se na požadovanou velikost a vytvoří ribozomální podjednotky. V jádře nejsou žádné plně vytvořené ribozomy. Ke spojení podjednotek do celého ribozomu dochází v cytoplazmě, obvykle během biosyntézy proteinů. Ve srovnání s mitochondriemi, plastidy a prokaryotickými buňkami jsou ribozomy v cytoplazmě eukaryotických buněk větší. Mohou kombinovat 5-70 jednotek do polysomů.
Funkce ribozomů:
1) účast na biosyntéze proteinů.
Rýže. 287. Ribozom: 1 - malá podjednotka; 2 - velká podjednotka.
Cilia, bičíky – výrůstky cytoplazmy pokryté elementární membránou, pod kterým je 20 mikrotubulů, které tvoří 9 párů podél periferie a dva samostatné ve středu. Na bázi řasinek a bičíků jsou bazální tělíska. Délka bičíků dosahuje 100 µm. Řasinky jsou krátké – 10-20 mikronů – bičíky. Pohyb bičíků je šroubovitý a pohyb řasinek lopatkovitý. Díky řasinkám a bičíkům se pohybují bakterie, protistové, řasnatí živočichové, pohybují se částice nebo tekutiny (řasinky řasinkového epitelu dýchacích cest, vejcovody) a zárodečné buňky (spermie).
Rýže. Struktura bičíků a řasinek u eukaryot
Inkluze - dočasné složky cytoplazmy, objevující se a mizející. Zpravidla jsou v určitých fázích životního cyklu obsaženy v buňkách. Specifičnost inkluzí závisí na specifikách odpovídajících tkáňových buněk a orgánů. Inkluze se nacházejí především v rostlinných buňkách. Mohou se vyskytovat v hyaloplazmě, různých organelách a méně často v buněčné stěně.
Funkčně jsou inkluze buď sloučeniny dočasně vyřazené z metabolismu buněk (rezervní látky - škrobová zrna, lipidové kapénky a bílkovinné usazeniny) nebo konečné produkty metabolismu (krystaly určitých látek).
Škrobová zrna. Jedná se o nejčastější inkluze rostlinných buněk. Škrob se v rostlinách skladuje výhradně ve formě škrobových zrn. Tvoří se pouze ve stromatu plastidů živých buněk. Během fotosyntézy produkují zelené listy asimilace nebo primárníškrob. Asimilační škrob se nehromadí v listech a rychle hydrolyzující na cukry proudí do částí rostliny, ve kterých k jeho hromadění dochází. Tam se přemění zpět na škrob, který se nazývá sekundární. Sekundární škrob se také tvoří přímo v hlízách, oddencích, semenech, tedy tam, kde se ukládá. Pak mu zavolají náhradní. Leukoplasty, které akumulují škrob, se nazývají amyloplasty. Obzvláště bohatá na škrob jsou semena, podzemní výhonky (hlízy, cibule, oddenky) a parenchym vodivých pletiv kořenů a stonků dřevin.
Lipidové kapky. Nachází se téměř ve všech rostlinných buňkách. Semena a plody jsou na ně nejbohatší. Tukové oleje ve formě lipidových kapiček jsou druhou nejdůležitější (po škrobu) formou rezervních živin. Semena některých rostlin (slunečnice, bavlník atd.) mohou akumulovat až 40 % oleje na hmotnost sušiny.
Lipidové kapky se zpravidla hromadí přímo v hyaloplazmě. Jsou to kulovitá tělesa, obvykle submikroskopické velikosti. Lipidové kapénky se mohou hromadit i v leukoplastech, které jsou tzv elaioplasty.
Proteinové inkluze se tvoří v různých organelách buňky ve formě amorfních nebo krystalických ložisek různých tvarů a struktur. Nejčastěji lze krystaly nalézt v jádře – v nukleoplazmě, někdy v perinukleárním prostoru, méně často v hyaloplazmě, plastidovém stromatu, v rozšířeních cisteren ER, peroxisomální matrix a mitochondriích. Vakuoly obsahují jak krystalické, tak amorfní proteinové inkluze. Největší množství proteinových krystalů se nachází v zásobních buňkách suchých semen ve formě tzv aleuron 3 zrna nebo proteinová tělíska.
Zásobní proteiny jsou syntetizovány ribozomy během vývoje semen a ukládány ve vakuolách. Když semena dozrávají, doprovázené dehydratací, proteinové vakuoly vysychají a protein krystalizuje. V důsledku toho se ve zralých suchých semenech proteinové vakuoly přeměňují na proteinová tělíska (aleuronová zrna).
Všechno na tomto světě se skládá z různých částic, které tvoří jeden obrázek, stejně jako se živá buňka skládá z organel. „Jednotka života“ je pokryta ochrannou bariérou - membránou, která odděluje vnější svět od vnitřního obsahu. Struktura buněčných organel je celý systém, kterému je třeba porozumět.
Eukaryota a prokaryota
V přírodě existuje obrovské množství typů buněk, jen v lidském těle je jich více než 200, ale jsou známy pouze 2 typy buněčné organizace – eukaryotické a prokaryotické. Oba zmíněné typy vznikly evolucí. Eukaryota a prokaryota mají buněčnou membránu, ale tím jejich podobnost končí.
Buňky prokaryotických druhů jsou malé velikosti a nemohou se pochlubit dobře vyvinutou membránou. Hlavním rozdílem je absence jádra. V některých případech jsou přítomny plazmidy, které jsou kruhem molekul DNA. Organely v takových buňkách prakticky chybí - nacházejí se pouze ribozomy. Mezi prokaryota patří bakterie a archaea. Monera je to, čemu se dříve říkalo jednobuněčné bakterie, které nemají jádro. Dnes se tento termín přestal používat.
Eukaryotická buňka je mnohem větší než prokaryota a obsahuje struktury zvané organely. Na rozdíl od svého nejjednoduššího „příbuzného“ má eukaryotická buňka lineární DNA, která se nachází v jádře. Dalším zajímavým rozdílem mezi těmito dvěma druhy je, že mitochondrie a plastidy, které se nacházejí uvnitř eukaryotické buňky, svou strukturou a aktivitou nápadně připomínají bakterie. Vědci navrhli, že tyto organely jsou potomky prokaryot, jinými slovy, dřívější prokaryota vstoupila do symbiózy s eukaryoty.
"Zařízení" eukaryotické buňky
Buněčné organely jsou její malé části, které plní důležité funkce, například ukládání genetické informace, syntézu, dělení a další.
Mezi organely patří:
- buněčná membrána;
- Golgiho komplex;
- ribozomy;
- Mikrovlákna;
- chromozomy;
- mitochondrie;
- endoplazmatické retikulum;
- mikrotubuly;
- Lysozomy.
Struktura organel živočišných, rostlinných a lidských buněk je stejná, ale každá z nich má své vlastní vlastnosti. Živočišné buňky jsou charakterizovány mikrofibrilami a centrioly, zatímco rostlinné buňky jsou charakterizovány plastidy. Shromáždit informace vám pomůže tabulka struktury buněčných organel.
Někteří vědci klasifikují jádro buňky jako její organely. Jádro je umístěno uprostřed a má oválný nebo kulatý tvar. Jeho porézní obal se skládá ze 2 membrán. Skořápka má dvě fáze – mezifázi a dělení.
Buněčné jádro má dvě funkce – ukládání genetické informace a syntézu bílkovin. Jádro tedy není pouze „úložištěm“, ale také místem, kde se materiál reprodukuje a funguje.
Tabulka: struktura buněčných organel
Buněčné organely | Organoidní struktura | Funkce organoidu |
1. Organely s membránou | ||
Endoplazmatické retikulum (ER). |
Vyvinutý systém kanálků a různých dutin, které pronikají celou cytoplazmou. Jednomembránová struktura. | Spojení buněčných membránových struktur je „povrch“, na kterém probíhají intracelulární procesy. Látky jsou transportovány přes síťový systém. |
Golgiho komplex. nachází v blízkosti jádra. Buňka může mít několik Golgiho komplexů. |
Komplex je systémem pytlů, které jsou naskládány. |
Transport lipidů a proteinů, které pocházejí z EPS. Restrukturalizace těchto látek, „balení“ a akumulace. |
Lysozomy. |
Vezikuly s jednou membránou obsahující enzymy. | Rozkládají molekuly, čímž se podílejí na trávení buněk. |
Mitochondrie. |
Tvar mitochondrií může být tyčinkovitý nebo oválný. Mají dvě membrány. Mitochondrie obsahují matrici obsahující molekuly DNA a RNA. |
Mitochondrie jsou zodpovědné za syntézu zdroje energie – ATP. |
Plastidy. Jsou přítomny pouze v rostlinných buňkách. | Nejčastěji jsou plastidy oválného tvaru. Mají dvě membrány. |
Existují tři typy plastidů: leukoplasty, chloroplasty a chromoplasty. Leukoplasty akumulují organické látky. Chloroplasty jsou zodpovědné za fotosyntézu. Chromoplasty „barví“ rostlinu. |
2. Organely, které nemají membránu | ||
Ribozomy jsou přítomny ve všech buňkách. Jsou umístěny v cytoplazmě nebo jsou spojeny s membránou endoplazmatického retikula. | Skládají se z několika molekul RNA a proteinu. Ionty hořčíku podporují strukturu ribozomů. Ribozomy vypadají jako malá tělesa ve tvaru koule. | Provádí se syntéza polypeptidových řetězců. |
Buněčné centrum je přítomno v živočišných buňkách, kromě řady prvoků, a nachází se také v některých rostlinách. | Buněčný střed tvoří dvě válcovité organely – centrioly. | Podílí se na rozdělení achromatinového verteru. Organely, které tvoří centrum buněk, produkují bičíky a řasinky. |
Myrofilamenta, mikrotubuly. |
Jsou to plexus filament, které pronikají celou cytoplazmou. Tato vlákna jsou tvořena z kontraktilních proteinů. | Jsou součástí buněčného cytoskeletu. Zodpovědný za pohyb organel a kontrakci vláken. |
Buněčné organely - video