Buňka

Buňka je základní stavební jednotka živých soustav, na jejichž buněčných strukturách probíhají biochemické reakce. Věda, která se zabývá všemi jevy na úrovni buněk se nazývá cytologie.

Společné vlastnosti všech buněk nazýváme obecné vlastnosti buněk. Je to jednotný princip chemického složení, stejný princip struktury, stejné základní biochemické procesy a stejný způsob rozmnožování.

Chemické složení buňky

60% - 90% buňky tvoří voda. Po jejím odpaření získáme sušinu, která obsahuje látky anorganické (1 - 10%) a látky organické (bílkoviny, sacharidy, tuky a nukleové kyseliny).

Voda slouží především jako rozpouštědlo. Mnohé reakce v buňce probíhají ve vodných roztocích, některých se voda přímo účastní. Voda má schopnost štěpit jiné molekuly na ionty, důležité pro další biochemické reakce. Většinu látek přijímá buňka ve vodních roztocích, pouze výjimečně přijímá pevné částice (fagocytóza). Voda slouží i jako tepelný akumulátor. Nejméně vody obsahují semena.

Bílkoviny jsou makromolekulární sloučeniny, které vznikají pospojováním aminokyselin peptidovou vazbou - vzniká polypeptidový řetězec. Aminokyselin je asi 20 (např. valin, glycin), jejich uspořádání a zastoupení vytváří specifiku bílkovin. Molekuly bílkovin jsou stavební součástí všech buněčných struktur. Všechny enzymy, které zajišťují biochemické reakce v buňce a mají význam pro chemické přeměny, jsou bílkoviny. Bílkoviny mají význam při regulaci procesů v buňce - hormonální regulace (některé hormony jsou bílkovinné povahy), imunitní ochrana organismu (bílkoviny = protilátky). Bílkoviny jsou štěpeny proteázami.

Nukleové kyseliny jsou další základní makromolekulární látkou živých organismů a vznikají pospojováním nukleotidů. Každý nukleotid je tvořen dusíkatou bází (organickou zásadou), cukrem - pentózou a kyselinou fosforečnou. Rozlišujeme 2 základní nukleové kyseliny:

kyselina ribonukleová (RNA) obsahuje cukr ribózu, dus. báze, adenin, uracil, citozin a quanin, je jednovláknitá. kyselina deoxyribonukleová (DNA) obsahuje cukr deoxyribózu, dus. báze adenin, timin, citozin a quanin, je dvouvláknitá. Nukleové kyseliny mají význam pro dědičnost tzn. pro přenos genetické informace. Pořadí nukleotidů v kyselině určuje vlastnosti buněčných bílkovin.

Sacharidy jsou nejpohotovější zdroj energie. Jejich význam spočívá v energetickém metabolismu. Při fotosyntéze se při tvorbě glukózy přeměňuje světelná energie v energii chemickou, která je potřebná pro uskutečňování životních funkcí.

Sacharidy dělíme:

monosacharidy (glukóza, fruktóza, ribóza,...)
disacharidy (sacharóza,...)
polysacharidy
škrob + glykogen = zásoba energie
celulóza - vytváří buněčnou stěnu u rostlin
chitin - vytváří buněčnou stěnu
Tuky jsou estery vyšších karboxylových kyselin s glycerolem. Jsou především zásobou energie (u člověka i u většiny živočichů v tukové tkáni, u rostlin v semenech). Fosfolipidy na sebe vážou zbytek kyseliny fosforečné a jsou součástí biomembrán.

Struktura buněk

a) mikroskopická - struktura, kterou pozorujeme pomocí světelného mikroskopu

b) submikroskopická - struktura, kterou pozorujeme pomocí elektronkového mikroskopu

Obecná struktura buňky

Na každé buňce můžeme rozlišovat cytoplazmu, jádro a buněčné povrchy.

1) Cytoplazma se skládá z množství drobných buněčných struktur - plazmatických organel, které mohou být několikerého druhu:

Biomembrány jsou strukturálním základem plazmatických organel. Tvoří je molekuly fosfolipidů a bílkovin. Buněčné organely, jejichž základem jsou biomembrány, se nazývají membránové struktury buněk. Ribozómy jsou zrníčka složená z RNA a bílkovin. Probíhá na nich tvorba nových bílkovin. Cytoskeletární aparát (viz níže)
Buněčná inkluze
- látky zásobní (bílkoviny, tuky, škrob)
- látky odpadové (soli, pigmenty)

2) Buněčné jádro je tvořeno chromozómy. Každý chromozom obsahuje i velkou molekulu DNA, a proto je jádro nositelem informací pro dědičné vlastnosti.

3) Buněčné povrchy tvoří zejména plazmatická membrána a buněčná stěna. Plazmatická membrána je tvořena biomembránou z glykoproteinů. Její funkcí je regulovat příjem a výdej látek, regulovat chování buňky podle podnětů z prostředí. Je polopropustná. Buněčná stěna není u živočišných buněk. Je tvořena polysacharidy a bílkovinami, je pevná a určuje tvar buňky. Pro většinu látek je propustná. Buňky dělíme podle struktury a dalších vlastností na prokaryotické a eukaryotické.

Prokaryotická buňka

Do této skupiny buněk patří buňky prokaryotických organismů tj. bakterií a sinic.

Cytoplazma je poněkud chudá na membránové struktury. U fotosyntetizujících buněk jsou zde tylakoidy, které uskutečňují fotosyntézu. Jsou zde hojně zastoupeny ribozómy a buněčné inkluze. Jádro je tvořeno jediným chromozomem (1 molekula DNA) a není ohraničeno biomembránou vůči cytoplazmě.

Plazmatická membrána uskutečňuje navíc funkci uvolňování energie z organických látek. Buněčná stěna se podstatně liší od buněčných stěn rostlin i hub. U některých bakterií zajišťují pohyb buněk bičíky.

Eukaryotická buňka

Do této skupiny patří buňky hub, rostlin a živočichů (mnohobuněčných i jednobuněčných).

Všechny organely membránového charakteru nazýváme souborně membránová soustava buňky.

Tvoří ji:

Mitochondrie - drobné tyčinkovité až vláknité útvary. V jedné buňce je jich zpravidla několik set. Skládají se ze dvou biomembrán. Vnější biomembrána tvoří obal, vnitřní je bohatě zřasena a vytváří neúplné přehrádky. V mitochondriích se uvolňuje energie z chemických látek - jsou to tedy energetická centra buňky. Endoplazmatické retikulum - systém navzájem propojených zploštělých měchýřků. Obsahuje četné enzymy, které katalyzují řadu chemických reakcí (syntéza důležitých látek v buňce - enzymů a hormonů). Na membránu některých měchýřků jsou připojeny ribozómy. Golgiho systém - soustava velkých zploštělých měchýřků s množstvím malých měchýřků na periferii. Probíhá zde řada biochemických procesů, zejména úprava látek, které jsou vyměšovány z buňky. Endoplazmatické retikulum a Golgiho systém jsou syntetická centra buňky. Lysozémy - malé měchýřky tvořené biomembránou, které obsahují převážně enzymy se štěpnou funkcí (trávicí enzymy). Jejich funkcí je rozkládat některé látky buňkou přijaté a nepotřebné. U rostlin tuto funkci plní vakuola. Plastidy - vyskytují se u rostlinných buněk. Patří sem především leukoplasty, chromoplasty a chloroplasty. Nejdůležitější součástí chloroplastů jsou tylakoidy, v nichž probíhá fotosyntéza. Vakuoly - vyskytují se u rostlinných buněk. Jde o velký měchýř naplněný pravým roztokem - protoplazmou. Obsahují i enzymy, které jsou důležité v metabolických přeměnách. Cytoskeletární aparát - tvoří jej vlákenka z bílkovin - mikrofilamenta a trubičky - mikrotubuly. Jsou uspořádány do svazku a umožňují pohyb cytoplazmy uvnitř buňky a pohyb buňky vůči okolí u buněk, které mají možnost aktivního pohybu. Jsou strukturálním základem i ostatních organel pohybu, tj. kvasinek (u prvoků) a bičíků (u prvoků a spermií). Jádro - je ohraničeno dvěma biomembránami, tzv. jaderným obalem s otvory - jadernými póry. Hlavním obsahem jádra jsou chromozómy, jejichž hmota je tvořena tzv. chromatinem (komplex DMA a bílkovin). V jádře je jedno nebo více malých kulatých tělísek - jadérek z bílkoviny a RNA. Do jádra je zakotvena dědičná informace, a proto je jádro jakýmsi řídícím centrem buňky. Buněčná stěna - ohraničuje rostlinnou buňku. Jejím základem je u rostlin celulóza, u hub chitin. Některé buňky obsahují v buněčné stěně i další sloučeniny - soli, bílkoviny, vosky, lignin apod.