1. Cytologie

Stavba a fyziologie eukaryotické buňky, rozdíly ve stavbě u buněk prokaryotických a eukaryotických, ostatní zajímavosti

Buňka

  • základní stavební a f-ční jednotka živých organismů
  • všechny organismy se skládají z buněk (mimo viry – nebuněčné organismy!)
  •  velikost: cca 0,01 -0,1 mm; délka u řas i 5 cm;  sklerenchymatická vlákna rostlin i 30 cm; neurony 1 m..
  •   nejmenší živý útvar schopný samostatné existence a rozmnožování

-        základní komponenty buňky:

  • deoxyribonukleová kyselina (DNA) + na ni napojený enzymový aparát pro uchování a přenos genetické informace
  • plazmatická membrána – pro zachování vnitřního prostředí buňky; reguluje pronikání látek dovnitř a ven z buňky
  • metabolický aparát – pro zpracování živin: metabolismus umožňuje vytváření a využívání E

-         základní rozlišení:

  • buňka prokaryotická – s tzv. nepravým jádrem (pro karyon): bakterie, sinice, prochlorofyta
  • buňka eukaryotická – s tzv. pravým jádrem (eu karyon): rostliny, houby, živočichové

–          historický pohled:

  • 1665 – Robert Hooke (1635-1703)
    • Objev mikroskopu – Robert Hooke a Antony van Leeuwenhoek
    •  pozoroval strukturu korku a objevil malé komůrky, buňky, a pojmenoval je cellula
    • Později pozoroval i živé buňky
  •  1837 – Jan Evangelista Purkyně
    • objevil principální analogii v základní stavbě rostlin a živočichů – jsou tvořeni z malých strukturálních elementů – zrníček buněk
  •  1838Mathias J. Schleiden (botanik) a Theodor Schwann (fyziolog): Buněčná teorie
    •  Buňka je základní strukturní a funkční jednotkou živých soustav
    • Všechny organismy se skládají z jedné či více buněk nebo jsou na buňkách závislé (viry)
    • Buňky vznikají z jiných buněk buněčným dělením.
    • Buňky nesou genetický materiál a při buněčném dělení jej předávají dceřinným buňkám.
    • Chemické složení všech buněk je v zásadě stejné.
    • Uvnitř buněk se odehrávají v zásadě stejné energetické pochody (biochemické procesy, buněčný metabolismus)
  • 1839 – Schwann: mikroskopická studia o shodě ve struktuře a růstu živočichů a rostlin
  •  1858 – Rudolf Virchow: Omnis cellula e cellula
    • každá buňka je z buňky
    • vše živé je až do svého rozkladu tvořeno z buněk

–          chemické složení buňky:

  • biogenní prvky – dle množství se dělí na makrobiogenní (hodně) a mikrobiogenní (málo):
    • Prvky makrobiogenní = C, O, H, N, S, P, Ca, Fe, Na, K, Mg, Cl à vytváří tzv. organické látky = vodu, proteiny, nukleové kyseliny, cukry, buněčné lipidy: 10-40% buňky), anorganické látky tvoří většinou jen 0,5-3% buňky
    • Prvky mikrobiogenní = stopové: Cu, B, Co, Zn, I, Mn, Mb, Se..
  • voda: tvoří 60-90% buňky
  • nízkomolekulární organické látky
    • molekuly do relativní molekulové hmotnosti 1000 (jednoduché cukry, glykosidy, organické kyseliny, aminokyseliny a jejich deriváty, peptidy, alkaloidy, nukleotidy, uhlovodíky, tuky, membránové lipidy)
  • vysokomolekulární organické látky = molekuly relativní molekulové hmotnost od 104 do 106
    • polysacharidy: škrob, glykogen, celulóza, agar..
    • proteiny (bílkoviny)
    • nukleové kyseliny:
      • deoxyribonukleová kyselina (DNA)
      •  ribonukleová kyselina (RNA) – uchování, realizace a přenos gen. informace
      • stavba nukleových kyselin (NK) – základní jednotkou je nukleotid:
        • pentóza = deoxyribóza v DNA nebo ribóza v RNA
        • dusíkatá báze – purinová (adenin a guanin), pyrimidinové (cytosin, uracil – v RNA, thymin – v DNA); párování: A/T, resp. A/U, C/G
        • fosfát – zbytek kyseliny fosforečné (H3PO4)

Prokaryotická buňka

  • charakteristická pro bakterie, sinice a Archea = říše Prokaryota
  • Prokaryota = vždy jednobuněčné organismy, netvoří tedy tkáně
  • jednodušší stavba, velikost asi 1–10 µm (EU = 10-100 µm)
  • semipermeabilní = propustná pro H2O (nejen u prokaryot, ale i hub a rostlin)
  • na Zemi 3,5 mld let (eukaryotická 1,5-1,8 mld let)

 

–          základní charakteristika prokaryotické buňky:

  • specifická organizace nukleoidu (bakteriální obdoba jádra): nukleoid nemá membránu, většinou se skládá jen z 1 velké molekuly dvouřetězcové DNA (=dsDNA), na níž nejsou histony; je haploidní
  • nepřítomnost organel – nemá mitochondrie, plastidy, endoplazmatické retikulum à všechny tyto tři typy organel mají membránu a vznikly pohlcením (endosymbiózou), která zahrnovala různé typy prokaryotických buněk
  • vlastnosti ribozómů – ribozomy PRO a EU se liší svou hmotností i velikostí

–          další specifické vlastnosti: jsou charakteristické jen pro některé prokaryotické buňky

  • peptidoglykan = součást buněčné stěny (výjma mykoplazem a archea)
  • jednodušší stavba bičíků než u eukaryot (nemusí však být nutně přítomny)
  • anaerobióza = schopnost žít anaerobně je u prokaryot častější než u eukaryot
  • schopnost vázat vzdušný dusík = unikátní pro některá prokaryota
  • nepřítomnost pinocytózy, fagocytózy a exocytózy = charakteristické pro metabolismus EU
  • je asi 10x menší než eukaryotická buňka
  • 97 % sušiny tvoří makrobiogenní prvky + 4 hlavní biomolekulární látky
  • protoplast = celý vnitřní obsah buňky à vnitřní obsah PRO není rozdělen na prostorově vymezená oddělení označovaná jako kompartmenty (které využívají specifické metabolické pochody a enzymy), které by byly ohraničeny membránou
  • Většina prokaryot je ohraničena buněčnou stěnou
  • ribozomy prokaryotických buněk se vyskytují jen v jejich cytoplazmě

 

–          stavba prokaryotické buňky:

Cytoplazmatická membrána

  • Je semipermeabilní = selektivně propustná (reguluje transport látek mezi buňkou a okolním prostředím)
  • funkce membrány:
      • Udržet nízkou entropii (neuspořádanost) systému)
      • Izolovat jednotlivá specifická prostředí buňky (kompartmentalizace)
      • Interface s okolím(bun. komunikace,transport, připojení do mezibun. hmoty)
      •  izoluje vnitřní prostředí buňky od vnějšího
    • struktura  a složení membrány: fosfolipidová dvouvrstva
  • membránové (fosfo)lipidy: amfipatické = mají polární a nepol. část:
    • polární část (glycerolfosfátová „čepička“) : v kontaktu s okolním vodným prostředím
    • nepolární/hydrofobní část (dlouhé řetězce mastných kyselin) směřuje dovnitř dvojvrstvy a je příčinou nepropustnosti membrány pro polární látky
    • membránové proteiny
      • procházejí buďto skrz membránu (integrální) nebo jsou k ní pouze připojeny z jedné strany (povrchové)
      • funkce: strukturální proteiny, transportní proteiny (kanály, přenašeče), receptorové proteiny (přenos signálu), metabolické komplexy (dýchací řetězec)
      • cholesterol – strukturní funkce
      • glykoproteiny – antigenní vlastnosti
      • glykolipidy – v rostlinách
      • cytoplazmatická membrána je stejně jako ostatní biologické membrány asymetrická, tzn. liší se složením vnitřní a vnější části membrány:
        • vnitřní část obsahuje např. fosfatidylcholin a sfingomyelin
        • vnitřní část obsahuje např. fosfatidylinositol, fosfatidylserin a fosfaridyletanolamin
  • model tekuté mozaiky (Singer a Nicolson, 1972): popisuje chování biologických membrán: http://www.susanahalpine.com/anim/Life/memb.htm
  • od plazmatické membrány lze odvodit všechny další membránové struktury: u PRO jsou to mezozómy (vchlípeniny) a u EU všechny membránové organely (mitochondrie, plastidy, endoplazmatické retikulum a jádro)

Buněčná stěna (BS)

    • Tuhý obal, uděluje buňce tvar, mechanicky ji ochraňuje před vlivy vnějšího prostředí
    • U bakterií je tvořena především vrstvou peptidoglykanů (murein); dále může být tvořena pseudopeptidoglykany (pseudomurein), dle složení buněčné stěny můžeme rozdělovat bakterie na: G+ (gram pozitivní) a G- (gram negativní)

Cytoplazma

    • Viskózní koncentrovaný roztok obsahující molekuly organických i anorganických látek, vyplňuje celý obsah buňky
    • Buněčné inkluze – kapénky či krystalky odpadních či zásobních látek
    • Hustější než v buňce eukaryotické, gelovitá

Bakteriální chromozom (nukleoid, jaderná hmota)

    • Je to 1 molekula kruhové DNA (nemá volný konec à jen 1 replikační počátek)
    • Je uložen volně v cytoplazmě – nemá jaderný obal (u EU je přítomen jaderný obal)
    • Dělí se amitózou, nikoliv mitózou (je to jen 1 molekula)
    • Rozdíly v jaderné hmotě:
      • Bakterie: jediná do kruhu stočená dvoušroubovice molekuly DNA
      • Sinice: více molekul DNA = nukleoplazma

Ribozomy

  • Ribonukleoproteinové partikule tvořené rRNA a proteiny
  • Nejde o buněčné organely, ale o nemolekulární struktury sloužící k biosyntéze proteinů v procesu translace à slouží jako továrna k výrobě bílkovin
  • Skládají se ze dvou podjednotek, až po jejich spojení jsou funkční (malá a velká podjednotka)
  • Mohou být přisedlá k membráně nebo volná
  • Menší než v eukaryotické buňce: PRO – ribozom 70S, EU – ribozom 80S
  • Rostoucí prokaryotická buňka obsahuje až desetitisíce chromozomů

 

–          Navíc mohou prokaryotické buňky obsahovat:

Plazmidy

  • Jen u některých buněk: nejsou nezbytné pro existenci buňky, ale mohou být výhodou
  • Malé, do kruhu uzavřené molekuly DNA obsahující geny, které nejsou nezbytné pro přežití (např. geny s informací o rezistenci vůči antibiotikům či pro tvorbu toxinů)
  • Využití v genetickém inženýrství ke vnášení cizorodé genetické informace do buněk geneticky nepříbuzných organismů – bakterie si je totiž jsou schopny předávat a produkovat tak velké množství některých látek (antibiotika, inzulin)

Bičíky

  • mají pohybovou funkci, odlišná stavba oproti EU bičíkům
  • PRO bičík je tvořen proteinem flagelinem a poháněn proudem protonů
  • (EU bičík je mikrotubulární struktura se vzorcem 9×2 + 2 vlákna, prakticky je prodlouženou cilií)

Chlorozomy – u fotosyntetizujících bakterií: váčky připojené k molekule bakteriochlorofylu A

Glykokalyx

  • lepkavý povrch tvořený cukernými řetězci;
  • hlavní funkcí je uchycování na různých materiálech v přirozeném prostředí
  • každá buňka má své specifické složení glykokalyxu – určuje tedy identitu buněk

Kapsuly/slizové vrstvy - slizové obaly/pouzdra, převážně u bakteriálních buněk, ochrana + přilnavost (E. Coli)

Fimbrie/pilli/brvy – nepohyblivá vlákna na povrchu některých buněk (jsou důležité při konjugaci)
 

–          dělení prokaryot dle závislosti na kyslíku:

  • obligátně aerobní
  • obligátně anaerobní (S, P)
  • fakultativně aerobní (E. Coli)

–          dělení prokaryot dle závislosti na dusíku:

  • nitrogenní = váží N z půdy, přeměňují ho na organické látky (kořeny bobovitých)
  • nitrifikační – aerobní bakterie, přeměňují NH3 na dusičnany
  • denitrifikační – anaerobní bakterie, redukují dusičnany na plynný N či NH3

 

Buňka Eukaryotická

  • 10-100 µm
  • od PRO buňky se liší strukturou jádra a jaderných chromozomů a obsahem membránových organel
  • protoplazma = cytoplazma + karyoplazma = veškerý obsah buňky
  • na Zemi cca 1,5-1,8 mld let

 

–          struktura eukaryotické buňky:

  • Cytoplazmatická membrána (plazmalema)
  • Cytoskelet = kostra buňky: Soustava struktur s opěrnou a pohybovou funkcí přítomná u všech eukaryot
    • podílí se na stavbě bičíků a řasinek i vnitřní č. b.
    • Tři typy cytoskeletálních útvarů:
      • Mikrotubuly – trubičky; s tubulinem
      • Mikrofilamenta – vlákénka; s aktinem
      • Intermediální filamenta
  • Cytoplazma
    • koloidní vodní roztok
    • Cytosol = čirá cytoplasma
  • Ribozomy
    • Bílkovinná tělíska s rRNA à * proteinů
    • Volné nebo vázané na ER
    • Větší než u prokaryotických buněk (80S)

Membránové organely:  semiautonomní organely = útvary s vlastní DNA a proteosyntetickým aparátem

  • Jaderný obal (uvnitř je jádro – nukleus, karyon)
    • Kulovitá cisterna přímo napojená s hrubým ER
    • Jaderný obal je tvořen dvěma dvojvrstvými fosfolipidů (je to dvojitá membrána, má tedy celkem 4 vrstvy fosfolipidů)
      • Vnější membrána: nese ribozomy
      • Vnitřní membrána: hladká, asociovaná s jadernými laminy (intermediální filamenta)
      • Komunikaci jádra s cytoplazmou zajišťují jaderné póry vyztužené proteinovým „košíčkem“
    • karyoplazma – uvnitř, polotekutá hmota s vláknitými útvary, která obsahuje:
      • chromozomy – obsahují DNA; tvořeny z chromatinu
        • EU chromozom = lineární molekula DNA (2 volné konce) navázaná na histony (speciální proteinyà * nukleozóm, většina DNA svinuta do šroubovice vyššího řádu (tzv. solenoid); EU chromozomy mají více replikačních počátků
          • Chromozómy jsou dvou typů:
            • autozómy – nepohlavní; 2n
            • gonozómy – pohlavní; n
      • jadérka – hustší místa karyoplazma, bez membrány, s ribozomy
    • karyolema – dvojitá jaderná membrána s póry (odtud vychází mRNA po transkripci)
  • Endoplazmatické retikulum (ER)
    • Systém plochých váčků a kanálků
    • Probíhá zde syntéza membránových lipidů a proteinů pro ostatní organely
    • Cisterny jsou uloženy většinou koncentricky kolem jádra ve vnitřní cytoplazmě
    • Má dvě části:
      • Drsné/hrubé ER – na některých místech na povrchu ribozomy à syntéza proteinů
      • Hladké ER – bez ribozomů à syntéza (glykol)lipidů; sacharidů; hormonů..
  • Golgiho aparát (komplex, zkratka GA)
    • Soustava měchýřků s kanálky, upravují se zde látky z ER + GA zajišťuje transport – takže funkčně a někdy i fyzicky navazuje na endoplazmatické retikulum
    • Systém plochých, za sebou uložených cisteren, které nikdy nenesou ribozomy (nazývají se Golgiho tělíska neboli diktyozomy)
    • Může být dvou typů:
      • Souvislý
      • Nesouvislý – u rostlinné buňky, syntetizuje části BS
  • Mitochondrie
    • Přítomné prakticky ve všech EU buňkách
    • Velikost řádově v jednotkách mikrometrů v počtu až stovek na jednu buňku
    • Uskutečňuje se zde buněčné dýchání (oxidativní fosforylace) = uvolnění E (ve formě ATP)
    • Stavba:
      • Vnější membrána: hladká a dobře propustná (póry)
      • Vnitřní membrána: zřasena množstvím záhybů (mitochondriální kristy)
        • Nachází se na ní transmembránové komplexy dýchacího řetězce a ATP-syntázy
        • Uvnitř je mitochondriální matrix + a v ní enzymy dalších metabolických drah

 

–          navíc u živočišných buněk:

  • lysozomy
    • měchýřky s trávicími enzymy (lysozymy)
    • v rostlinných buňkách jsou místo nich vakuoly
    • peroxiozóm – typ lysozómu, vzniká zde H2O2; obsahuje peroxizómy (prakticky fungují jako vakuoly)

 

–          navíc u rostlinných buněk:

  • buněčná stěna
    • permeabilní! (na rozdíl cytoplazmatické membrány)
    • plazmodesmy = otvory v BS ke komunikaci buňky
    • uděluje tvar, mechanicky ochraňuje, hlavní složka = celulóza (buničina)
  • plastidy
    • semiautonomní organely – mají vlastní DNA a proteosyntetický aparát; 2 membrány
    • chloroplasty
      • stroma (matrix) – bílkovinná plazma)
      • tylakoidy – váčky, stupňovitě tvoří grana – obsahují chlorofyl = fotosyntéza!
    • chromoplasty
      • Obsahují karotenoidy a xantofyly
      • V plodech, květech a listech
    • leukoplasty
      • V kořenech, oddencích, uvnitř rostlin
      • Hromadění zásobních látek (amyloplasty-škroby, oleoplasty-lipidy,protoplasty-proteiny)
  • vakuoly
    • měchýřky obalené membránou – tonoplastem
    • uvnitř roztok odpadních látek, enzymů.. = buněčná šťáva
    • více je jich v mladých rostlinách ( u starších je jen 1 velká vakuola)

 

–          navíc u buněk hub:

  • buněčná stěna
    • přibližně jako u rostlin; její hlavní složkou je však chitin; glukan a manan
    • až na výjimky neobsahuje plastidy

 

 

Transport látek přes bun. membránu (plazmatická membrána = regulátor příjmu a výdeje – semipermeabilní)

–          pasivní transport: probíhá bez spotřeby E

  • prostá difúze= transport látek po koncentračním spádu
    • molekuly rozpuštěné látky jsou transportovány z míst s vyšší koncentrací do míst s koncentrací nižší
    • průchody, které se neuzavírají – močovina, org. kyseliny, CH, ethanol, plyny (O2)…
  • osmóza
    • přes membránu pronikají pouze molekuly H2O a částice v ní rozpuštěné, z méně koncentrovaného roztoku do koncentrovanější na druhou stranu membrány, probíhá dokud se koncentrace nevyrovnají (osmotický tlak)
    • Hypertonické prostředí = s vyšší koncentrací látek = vyšší osmotickou hodnotou
      • RB – díky BS pevná, pouze zmenší obsah a plazmatická membrána se odloučí od BS = plamolýza (okurky pustí sůl do salátu)
      • ŽB – smršťuje se = plazmorhiza
    • Hypotonické prostředí = nižší koncentrace rozpuštěných látek, než jaká je v buňce à buňka nasává vodu, zvětšuje V:
      • RB – díky BS pevná, proto nepraskne: v důsledku příjmu H2O se zvětší vakuola, tlak protoplastu na BS = turgor (tlak vakuoly na BS, důležitý pro pevnost rostliny – nevadne)
      • ŽB – praská = plazmoptýza; pro erytrocyty = hemolýza
  • usnadněná difúze
    • transport látek po koncentračním spádu
    • látka se váže na přenašeč zabudovaný do membrány
    • anorganické ionty, vitaminy, purinové a pyrimidinové báze

–          aktivní transport: probíhá za spotřeby E (ve formě ATP)

  • uskutečňován po bílkovinných přenašečích, může probíhat i proti koncentrační spádu
  • cytóza = transportní látka se obalí do GA a projde nebo naopak
    • endocytóza – buňka pohlcuje látky z okolí
    • pinocytóza – membrána obalí částečky, vchlípí se do buňky a odškrtí ve formě měchýřku, ten přejde co cytoplazmy, rozpadá se; obsah se rozptýlí (např. tuk v tenkém střevě)
    • fagocytóza – buňka vytvoří panožky z plazm. membrány, obklopí větší částici a uzavře měchýřek, kam proudí enzymy a rozloží jej (např. bílé krvinky; kořenonožci)
    • exocytóza – měchýřek splyne s membránou a odpadní, škodlivé látky se vyloučí (i hormony)

 

 

Metabolismus

  • Katabolismus = rozklad látek; děje exergonické většinou probíhají jako oxidace substrátu; E se vyrábí
  • Anabolismus = syntetizace;skládání látek; děje endergonické – dochází k syntéze složitějších látek; E se spotřebovává

–          dělení organismů dle charakteru metabolismu:

  • organismy heterotrofní: C ve formě organických látek = živočichové + houby + nezelené části rostlin
  • organismy autotrofní: C ve formě CO2; z anorganických látek si tvoří organické
    • fotoautotrofní organismy = bakterie + sinice + zelené rostliny
    • chemoautotrofní organismy = oxidací anorganických látek (některé bakterie)

–          přenos energie (E) v buňce:

  • E z katabolických dějů se uchovává a odevzdává se ve formě makroergických sloučenin (sloučeniny, ve kterých se E váže v tzv. makroergických vazbách): např. ATP se tvoří připojením fosfátového zbytku k molekule ADP makroergní vazbou = proces fosforylace; E se z ATP se uvolní štěpením dané makroergické vazby
  • ATP se tvoří hlavně v mitochondriích; spotřebovává se v cytosolu

–          uvolňování E:

  • anaerobní metabolismus = anaerobní glykolýza; popř. mléčné či alkoholové kvašení: 1GLUà2ATP
  • aerobní metabolismus = anaerobní glykolýza + Krebsův cyklus a dýchací řetězec: 1GLUà38ATP

 

 Fotosyntéza: 12 H2O + 6 CO2 à C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

  1. Fáze = světělná; primární

–          v membráně tylakoidů je E ze světla využita k tvorbě ATP a NADPH + H+ (redukční činidlo) pro 2. fázi

–          uskutečňuje se v 2 krocích prostřednictvím fotosystémů I a II = soustavy přenašečů a barviv složené hlavně z chlorofylu

–          oba systémy doplňuje fotolýza H2O – voda se rozkládá na O2 a H+ (váže se na NADP+) a elektrony (regenerace fot. II)

  • Fotosystém I
    • P700 = absorbuje svět. záření o max. vlnových délkách 700 nm
    • Přijme světelné záření, přejde do excitovaného stavu a uvolní elektrony, které budou buďto redukovat NADP+ (nikotinamidodenindinukleotidfosfát = koenzym oxidoreduktáz) NADPH + H+ pro 2. fázi, nebo se vrátí zpět a část jejich E bude použita k tvorbě ATP (cyklickou fosforylací)
  • Fotosystém II
    • P680 = přijme svět. záření, přejde do excitovaného stavu a uvolní elektrony, které přecházejí na fot. I., nahradí z něj uvolněné elektrony a část jejich E je k tvorbě ATP (necyklická fosforylace)
  1. Fáze = temnostní; sekundární

–          Může probíhat i ve tmě; probíhá mimo tylakoidy ve stromatu chloroplastů

–           redukce CO2 à vznik sacharidů při využití ATP a NADPH + H+ z primární fáze

  • Calvinův cyklus
    • 6 molekul CO2 + 6 molekul pentózy à * 12 molekul šestiuhlíkatého meziproduktu, ten se rozpadá na  2 tříuhlíkaté karboxylové kyseliny (C3), které se redukují na 2 molekuly aldehydu à kondenzací C3 aldehydu pak vzniká 1 molekula hexózy atd…
    • Zjednodušeně:  6 pentóz + 6 CO2 à *6 molekul hexózy: 1 = zisk; 5 se přemění na 6 pentóz
    • C3 rostliny – vytvářejí v Calvinově cyklu tříuhlíkaté kyseliny
    • C4 –produkt asimilace = čtyřuhlíkatý oxalacetát à vyšší produkce, nižší rychlost transpirace, nízká fotorespirace, vyšší nároky na množství CO2, slunečního záření a teploty; např. kukuřice, proso, třtina
    • CAM rostliny – adaptace na suché prostředí s nedostatkem vody (kaktusy – přes den zavřou průduchy)

 Glykolýza

  • děj, při němž se glukóza v buňce odbourává na pyruvát (sůl. kyseliny pyrohroznové) a dochází tak ke vzniku ATP
  • probíhá v cytoplazmě
  • konečný zisk: z 1 GLU vznikají 2 ATP
  • za anaerobních podmínek se pak pyruvát zpracuje kvašením = fermentací à vznik pouze 2 molekul ATP
    • mléčné kvašení à kys. mléčná (laktát) – svaly: při nedostatku O2, následně dostatek = zpět na pyruvát
    • alkoholové kvašení à ethanol
  • za aerobních podmínek pak pyruvát podléhá oxidační dekarboxylaci à * acetyl-CoA, který je dále oxidován v Krebsově cyklu a následně předeven oxidativní fosforylací na vodu a CO2 za dalšího vzniku přibližně 36 molekul ATP à celkem tak vzniká přibližně 38 molekul ATP

 

Krebsův cyklus (citrátový cyklus; cyklus trikarboxylových kyselin)

  •  řada reakcí, které tvoří společnou metabolickou dráhu při aerobní oxidaci sacharidů, lipidů a proteinů
  • probíhá v matrix mitochondrií, v podstatě slouží ke vzniku E ve formě ATP
  • acetyl-CoA je je odbouráván na CO2 a redukované koenzymy (NADPH + H+, FADH2), které dále vstupují do d. řetězce

 

Dýchací řetězec

  • systém, při němž buňky získávají rozhodující množství E
  • probíhá na vnitřní membráně mitochondrií
  • H z NADPH+H+ a FADH2 se oxiduje à H2O + E (přes několik stupňů, E je k syntéze ATP – je uvolněna po částech a používá se na tvorbu makroergických vazeb v molekulách ATP = oxidační fosforylace)
  • FADH2 = redukovaná forma FAD+ (flaviadenindinukleotidu = koenzym oxidoreduktáz)

Buněčné dělení

  •  proces, kdy z 1 mateřské buňky vzniká několik buněk dceřiných; u PRO však probíhá odlišně od ostatních organismů
  • PRO se díky buněčnému dělení rozmnožují, EU jím zvyšují množství buněk ve svém těle

–          Často se rozlišuje několik typů dělení dle osy, v níž probíhá:

  • Nepravidelné binární dělení – u améb, osa dělení není vždy stejná, je ale vždy kolmá na dělicí se jádro
  • Podélné dělení – u bičíkovců (Euglena), cytoplazma se dělí podélně, odpředu dozadu
  • Příčné dělení – u nálevníků (Paramecium), cytoplazma se dělí příčně mezi dvěma jádry

–          Buněčné dělení prokaryot: binární dělení = buňka se prodlouží na dvojnásobnou délku a replikuje svou DNA, uprostřed se začně vytvářet septum (přehrádka složená ze dvou membrán a základu buněčné stěny) à běžně z každé ze 2 částí mateřské buňky vznikne 1 buňka dceřinná, při nedokončeném dělení septa však může dojít ke vzniku shluků bakterií

–          Buněčné dělení eukaryot – probíhá zcela odlišně než u prokaryot – rozlišuje se na dva typy:

  • Mitóza = dělení somatických (tělních) buněk – 2n
    • Většina dělení, ke kterým v buňkách organismů dochází: nemění se počet chromozómů (počet chromozómů mateřské buňky = počet chromozómů dceřinné buňky)
    • Fáze:
  1. Profáze: Centriola se rozdělí, jedna z nich přejde k opačnému pólu, rozpustí se jaderná membrána a jadérko, probíhá spiralizace chromozomů, vytvoření dělicího vřeténka (z mikrotubulů – inhibováno jedem kolchicinem z ocúnu)
  2. Metafatáze: Chromozómy se rovnají do rovníkové/ekvatoriální roviny dělicího vřeténka, připojí se centromerami na mikrotubuly dělicího vřeténka; centromery se podélně rozštěpí
  3. Anafáze: Mikrotubuly se zkracují, chromatidy rozštěp. chromozómů směřují  k pólům
  4. Telofáze: začíná cytokineze (=vlastní dělení buňky), * jaderné membrány a jadérek b.
  • Interfáze: období mezi dvěma mitózami (část buněčného cyklu bez M-fáze)
  • Meióza = Redukční dělení, snižuje diploidní počet chromozómů (2n – dvě sady) na haploidní (n)
    • Probíhá při vzniku pohlavních buněk (u živočichů) a výtrusů (u rostlin)
    • z 1 buňky s diploidním počtem chromozómů vzniknou 4 buňky s haploidním počtem chrom.
    • Probíhá ve dvou fázích:
  1. Meiotické dělení (heterotypické)
  • Profáze I – dělí se do několika stádií:
    • Leptotene: spiralizace vláken DNA a diferenciace chromozómů
    • Zygotene: homologické chromozomy se přibližují k sobě a za pomoci speciální bílkoviny se spojují v tzv. bivalent
    • Pachytene: chromozomy dokončují spiralizaci a bivalenty jsou pozorovatelné jakožto tzv. tetrády – čtyřchromatidového komplexy; nesesterské chromatidy se přitom proplétají a dochází ke vzniku chiazmat („uzlíků“), v této fázi dochází k tzv. crossing-overu, kdy se rekombinují části homologických chromatid
    • Diplotene: uvolňují se bílkovinné vazby mezi homologickými chromozomy a dochází k jejich postupnému oddalování, vzniklé uzlíky mezi nehomologickými chromatidami jsou stále spojené
    • Diakineze: dochází k přeuspořádání a rozchodu homologických chromozomů, chiazmata se posunují na konec chromatid, kde zanikají
    • Metafáze I – páry chrom. v rovníkové rovině, na mikrotubuly se váží celé chrom.
    • Anafáze I – mikrotubuly se zkracují, k pólům taženy celé chromozomy
    • Telofáze I – * 2 buňky s n počtem chromozomů, netvoří se jaderná membrána
  1. Meiotické dělení (homotypické) – prakticky běžná mitóza
  • Profáze II – de facto shodná s telofází I
  • Metafáze II – chromozomy se rovnají do rovníkové roviny dělicího vřeténka, připojí se centromerami na mikrotubuly děl. vřeténka, centromery se podélně rozštěpí
  • Anafáze II – mikrotubuly se zkracují, chromatidy rozštěp. chromozomů k  pólům
  • Telofáze II – začátek cytokineze (=dělení buňky); * jaderné membrány + jadérek

–          Amitóza

  • speciální typ buněčného dělení, kdy dochází k pouhému zaškrcení buněk
  • nezávisí na přesném rozdělení chromozómů
  • je typická pro nekontrolované bujení (nádory apod.) a také pro rozmnožování makronukleu nálevníků a výjimečně i u některých zdravých vícejaderných buněk

 

Buněčný cyklus

  • M-fáze (mitotická): vlastní dělení
  • G1-fáze (postmitotická): růst buňky, syntéza bílkovin a RNA, hlavní kontrolní uzel – možnost blokace: geny i podmínky
  • S-fáze (syntetická): replikace DNA (jedna chromatida si nareplikuje druhou chromatidu)
  • G2-fáze (postsyntetická): syntéza organel, rRNA
  • G1-, S- a G2 fáze se souhrnně označují jako interfáze

 

 

1 komentář u „1. Cytologie

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Můžete používat následující HTML značky a atributy: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>