Hlavné typy buniek v ľudskom tele a ich úloha. Bunka, jej štruktúra a vlastnosti Základné bunkové štruktúry

Štruktúra buniek

Ľudské telo, ako každý iný živý organizmus, pozostáva z buniek. Hrajú jednu z hlavných úloh v našom tele. Pomocou buniek dochádza k rastu, vývoju a reprodukcii.

Teraz si pripomeňme definíciu toho, čo sa v biológii bežne nazýva bunka.

Bunka je taká elementárna jednotka, ktorá sa podieľa na štruktúre a fungovaní všetkých živých organizmov, s výnimkou vírusov. Má svoj vlastný metabolizmus a je schopný nielen samostatne existovať, ale aj sa rozvíjať a tiež sa sám reprodukovať. Stručne povedané, môžeme dospieť k záveru, že bunka je najdôležitejším a najpotrebnejším stavebným materiálom pre každý organizmus.

Samozrejme, klietku budete vidieť iba voľným okom. Ale pomocou moderných technológií má človek vynikajúcu príležitosť nielen preskúmať samotnú bunku pod svetelným alebo elektrónovým mikroskopom, ale tiež študovať jej štruktúru, izolovať a kultivovať jednotlivé tkanivá a dokonca dekódovať genetické bunkové informácie.

A teraz sa pomocou tohto obrázku pozrieme na štruktúru bunky:

Štruktúra buniek

Ale zaujímavé je, že sa ukazuje, že nie všetky bunky majú rovnakú štruktúru. Medzi bunkami živého organizmu a bunkami rastlín je určitý rozdiel. Rastlinné bunky majú skutočne plastidy, membrány a vakuoly s bunkovou šťavou. Na obrázku vidíte bunkovú štruktúru zvierat a rastlín a uvidíte rozdiel medzi nimi:

Viac informácií o štruktúre rastlinných a živočíšnych buniek sa dozviete sledovaním videa

Ako vidíte, aj keď sú bunky mikroskopické, ich štruktúra je stále dosť zložitá. Preto teraz prejdeme k podrobnejšiemu štúdiu štruktúry bunky.

Bunková plazmatická membrána

Na tvarovanie a oddelenie bunky od jej druhu je okolo ľudskej bunky membrána.

Pretože membrána má tendenciu čiastočne prechádzať látkami sama cez seba, vstupujú do bunky potrebné látky a odpad sa z nich odstraňuje.

Podmienečne môžeme povedať, že bunkovou membránou je ultramikroskopický film, ktorý sa skladá z dvoch monomolekulárnych vrstiev proteínu a bimolekulárnej vrstvy lipidov, ktorá sa nachádza medzi týmito vrstvami.

Z toho môžeme vyvodiť záver, že bunková membrána hrá dôležitú úlohu vo svojej štruktúre, pretože vykonáva množstvo špecifických funkcií. Plní ochrannú, bariérovú a väzbovú funkciu medzi ostatnými bunkami a pre komunikáciu s okolitým prostredím.

Teraz sa pozrime na podrobnejšiu štruktúru membrány na obrázku:

Cytoplazma

Ďalšou zložkou vnútorného prostredia bunky je cytoplazma. Je to polotekutá látka, v ktorej sa pohybujú a rozpúšťajú ďalšie látky. Cytoplazma sa skladá z bielkovín a vody.

Vo vnútri bunky dochádza k neustálemu pohybu cytoplazmy, ktorý sa nazýva cyklóza. Cyklóza je kruhová alebo retikulárna.

Cytoplazma navyše spája rôzne časti bunky. V tomto prostredí sa nachádzajú organely bunky.

Organoidy sú trvalé bunkové štruktúry so špecifickými funkciami.

Takéto organely zahŕňajú štruktúry ako cytoplazmatická matrica, endoplazmatické retikulum, ribozómy, mitochondrie atď.

Teraz sa pokúsime podrobnejšie zvážiť tieto organely a zistiť, aké funkcie vykonávajú.

Cytoplazma

Cytoplazmatická matrica

Jednou z hlavných častí bunky je cytoplazmatická matrica. Vďaka nemu v bunke prebiehajú procesy biosyntézy a jej zložky obsahujú enzýmy, pomocou ktorých sa vyrába energia.

Cytoplazmatická matrica

Endoplazmatické retikulum

Vo vnútri cytoplazmatickú zónu tvoria malé kanály a rôzne dutiny. Tieto kanály, navzájom spojené, tvoria endoplazmatické retikulum. Takáto sieť je svojou štruktúrou heterogénna a môže byť granulovaná alebo hladká.


Endoplazmatické retikulum

Bunkové jadro

Najdôležitejšou časťou, ktorá je prítomná takmer vo všetkých bunkách, je bunkové jadro. Takéto bunky, ktoré majú jadro, sa nazývajú eukaryoty. V každom bunkovom jadre je DNA. Je to látka dedičnosti a sú v nej zakódované všetky vlastnosti bunky.

Bunkové jadro

Chromozómy

Ak skúmame štruktúru chromozómu pod mikroskopom, môžeme vidieť, že sa skladá z dvoch chromatidov. Spravidla po jadrovom delení sa chromozóm stáva monochromatickým. Ale na začiatku ďalšieho delenia sa na chromozóme objaví ďalší chromatid.

Chromozómy

Bunkové centrum

Keď sa pozriete na bunkové centrum, uvidíte, že sa skladá z materských a dcérskych centriolov. Každý takýto centriol je valcovitý objekt, steny sú tvorené deviatimi tripletmi trubíc a uprostred je homogénna látka.

Pomocou takéhoto bunkového centra dochádza k bunkovému deleniu živočíchov a nižších rastlín.

Bunkové centrum

Ribozómy

Ribozómy sú univerzálne organely v živočíšnych aj rastlinných bunkách. Ich hlavnou funkciou je syntéza bielkovín vo funkčnom centre.

Ribozómy

Mitochondrie

Mitochondrie sú tiež mikroskopické organely, ale na rozdiel od ribozómov majú dvojmembránovú štruktúru, v ktorej je vonkajšia membrána hladká a vnútorná má výrastky rôznych tvarov, ktoré sa nazývajú cristae. Mitochondrie hrajú úlohu dýchacieho a energetického centra

Mitochondrie

Golgiho aparát

Ale pomocou prístroja Golgi sa látky hromadia a transportujú. Aj vďaka tomuto prístroju dochádza k tvorbe lyzozómov a syntéze lipidov a sacharidov.

Golgiho aparát svojou štruktúrou pripomína jednotlivé telá, ktoré majú kosákovitý alebo tyčový tvar.

Golgiho aparát

Plastidy

Plastidy pre rastlinnú bunku však zohrávajú úlohu elektrárne. Zvyknú sa transformovať z jedného druhu na druhý. Plastidy sa delia na odrody ako chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty.

Plastidy

Lyzozómy

Tráviaca vakuola schopná rozpúšťať enzýmy sa nazýva lyzozóm. Sú to mikroskopické jedno-membránové organely zaobleného tvaru. Ich počet priamo závisí od toho, ako veľmi dôležitá je bunka a aký je jej fyzický stav.

V prípade, že dôjde k zničeniu lyzozómovej membrány, je bunka schopná stráviť sa sama.

Lyzozómy

Metódy bunkovej výživy

Teraz sa pozrime na to, ako sú bunky vyživované:

Metóda kŕmenia buniek

Tu je potrebné poznamenať, že bielkoviny a polysacharidy majú tendenciu prenikať do bunky fagocytózou, ale tekuté kvapky - pinocytózou.

Metóda kŕmenia živočíšnych buniek, v ktorých do nej vstupujú živiny, sa nazýva fagocytóza. A taký univerzálny spôsob výživy akýchkoľvek buniek, pri ktorých sa živiny dostávajú do bunky už v rozpustenej forme, sa nazýva pinocytóza.

Bunka - elementárny životný systém, hlavná štrukturálna a funkčná jednotka tela, schopná sebaobnovy, samoregulácie a sebareprodukcie.

Vitálne vlastnosti ľudskej bunky

Medzi hlavné životne dôležité vlastnosti bunky patria: metabolizmus, biosyntéza, reprodukcia, podráždenosť, vylučovanie, výživa, dýchanie, rast a rozpad organických zlúčenín.

Bunková chémia

Hlavné chemické prvky bunky: kyslík (O), síra (S), fosfor (P), uhlík (C), draslík (K), chlór (Cl), vodík (H), železo (Fe), sodík (Na), Dusík (N), vápnik (Ca), horčík (Mg)

Bunková organická hmota

Názov látok	Čo sú to prvky (látky)	Funkcie látok
Sacharidy	Uhlík, vodík, kyslík.	Hlavné zdroje energie na implementáciu všetkých životných procesov.
	Uhlík, vodík, kyslík.	Sú súčasťou všetkých bunkových membrán, slúžia ako rezervný zdroj energie v tele.
	Uhlík, vodík, kyslík, dusík, síra, fosfor.	1. hlavný stavebný materiál bunky; 2. urýchliť priebeh chemických reakcií v tele; 3. rezervný zdroj energie pre telo.
Nukleové kyseliny	Uhlík, vodík, kyslík, dusík, fosfor.	DNA - určuje zloženie bunkových proteínov a prenos dedičných znakov a vlastností na ďalšie generácie; RNA - tvorba proteínov charakteristických pre danú bunku.
ATP (adenozíntrifosfát)	Ribóza, adenín, kyselina fosforečná	Poskytuje prísun energie, podieľa sa na stavbe nukleových kyselín

Bunková reprodukcia (bunkové delenie) človeka

Reprodukcia buniek v ľudskom tele prebieha nepriamym delením. Výsledkom je, že dcérsky organizmus dostáva rovnaký súbor chromozómov ako matka. Chromozómy sú prenášačmi dedičných vlastností organizmu prenášaných z rodičov na potomkov.

Fáza chovu (fázy delenia)	Charakteristické
Prípravné	Pred delením sa počet chromozómov zdvojnásobí. Skladuje sa energia a látky potrebné na štiepenie.
	Začína sa delenie. Centrioly bunkového centra sa rozchádzajú s pólmi bunky. Chromozómy sa zahusťujú a skracujú. Jadrový obal sa rozpustí. Z centra bunky je vytvorené deliace vreteno.
	Zdvojené chromozómy sa nachádzajú v rovine rovníka bunky. Na každom chromozóme sú pripevnené husté vlákna, ktoré sa tiahnu od centriolov.
	Vlákna sa sťahujú a chromozómy sa rozchádzajú smerom k pólom bunky.
Po štvrté	Koniec rozdelenia. Celý obsah buniek a cytoplazma sú rozdelené. Chromozómy sa predlžujú a stávajú sa nerozoznateľnými. Vytvorí sa jadrová membrána, na tele bunky sa objaví zúženie, ktoré sa postupne prehlbuje a bunku rozdeľuje na dve časti. Vytvoria sa dve dcérske bunky.

Štruktúra ľudských buniek

Živočíšna bunka má na rozdiel od rastlinnej bunky bunkové centrum, ktoré chýba: hustá bunková stena, póry v bunkovej stene, plastidy (chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty) a vakuoly s bunkovou šťavou.

Bunkové štruktúry	Štrukturálne prvky	Hlavné funkcie
Plazmatická membrána	Bilipidová (mastná) vrstva obklopená novými bielymi 1 vrstvami	Metabolizmus medzi bunkami a medzibunkovou látkou
Cytoplazma	Viskózna polotekutá látka, v ktorej sú umiestnené bunkové organely	Vnútorné prostredie bunky. Vzťah všetkých častí bunky a transport živín
Jadro s jadierkom	Telo, obmedzené jadrovým obalom, s chromatínom (typ a DNA). Jadro sa nachádza vo vnútri jadra a podieľa sa na syntéze bielkovín.	Riadiace centrum bunky. Prenos informácií do dcérskych buniek pomocou chromozómov počas delenia
Bunkové centrum	Oblasť hustejšej cytoplazmy s centriolami (a valcovitými telieskami)	Podieľa sa na delení buniek
Endoplazmatické retikulum	Sieť kanálov	Syntéza a transport živín
Ribozómy	Husté telá obsahujúce bielkoviny a RNA	Syntetizuje sa v nich bielkovina
Lyzozómy	Zaoblené telá s enzýmami vo vnútri	Štiepte bielkoviny, tuky, sacharidy
Mitochondrie	Zahustené telá s vnútornými záhybmi (cristae)	Obsahujú enzýmy, pomocou ktorých sa rozkladajú živiny, a energia sa ukladá vo forme špeciálnej látky - ATP.
Golgiho aparát	Z kúreniska plochých membránových vakov	Tvorba lyzozómov

_______________

Zdroj informácií:

Biológia v tabuľkách a diagramoch. / Vydanie 2e, - SPb.: 2004.

Rezanová E.A. Biológia človeka. V tabuľkách a diagramoch. / M.: 2008.

Bunka - elementárna jednotka živého systému. Rôzne štruktúry živej bunky, ktoré sú zodpovedné za výkon určitej funkcie, sa nazývajú organely, podobne ako orgány celého organizmu. Špecifické funkcie v bunke sú rozdelené medzi organely, intracelulárne štruktúry, ktoré majú určitý tvar, napríklad bunkové jadro, mitochondrie atď.

Bunkové štruktúry:

Cytoplazma... Povinná časť bunky, uzavretá medzi plazmatickou membránou a jadrom. Cytosol Je viskózny vodný roztok rôznych solí a organických látok, preniknutý systémom proteínových vlákien - cytoskeletónov. Väčšina chemických a fyziologických procesov bunky prebieha v cytoplazme. Štruktúra: Cytosol, cytoskeleton. Funkcie: zahŕňa rôzne organely, vnútorné prostredie bunky
Plazmatická membrána... Každá bunka živočíchov, rastlín, je obmedzená z prostredia alebo iných buniek plazmatickou membránou. Hrúbka tejto membrány je taká malá (asi 10 nm), že ju možno vidieť iba elektrónovým mikroskopom.

Lipidy tvoria v membráne dvojitú vrstvu a proteíny prestupujú celou jej hrúbkou, sú ponorené v rôznych hĺbkach do lipidovej vrstvy alebo sú umiestnené na vonkajšom a vnútornom povrchu membrány. Štruktúra membrán všetkých ostatných organel je podobná plazmatickej membráne. Štruktúra: dvojitá vrstva lipidov, bielkovín, sacharidov. Funkcie: obmedzenie, udržiavanie tvaru bunky, ochrana pred poškodením, regulácia príjmu a odvodu látok.

Lyzozómy... Lyzozómy sú membránové organely. Majú oválny tvar a priemer 0,5 mikrónu. Obsahujú súbor enzýmov, ktoré ničia organické látky. Lyzozómová membrána je veľmi pevná a zabraňuje prieniku vlastných enzýmov do cytoplazmy bunky, ale ak je lyzozóm poškodený vonkajšími vplyvmi, dôjde k zničeniu celej bunky alebo jej časti.
Lyzozómy sa nachádzajú vo všetkých bunkách rastlín, živočíchov a húb.

Trávením rôznych organických častíc poskytujú lyzozómy ďalšiu „surovinu“ pre chemické a energetické procesy v bunke. Počas hladovania lyzozómové bunky trávia niektoré organely bez toho, aby bunku usmrtili. Toto čiastočné trávenie poskytuje bunke na istý čas potrebné minimum živín. Niekedy lyzozómy trávia celé bunky a skupiny buniek, čo hrá zásadnú úlohu vo vývojových procesoch u zvierat. Príkladom je strata chvosta, keď sa z pulcata stane žaba. Štruktúra: vezikuly oválneho tvaru, membrána zvonka, enzýmy vnútri. Funkcie: štiepenie organických látok, deštrukcia mŕtvych organel, deštrukcia použitých buniek.

Golgiho komplex... Produkty biosyntézy vstupujúce do lúmenov dutín a tubulov endoplazmatického retikula sa koncentrujú a transportujú v Golgiho aparáte. Tento organoid je veľký 5–10 µm.

Štruktúra: dutiny obklopené membránou (bubliny). Funkcie: akumulácia, balenie, vylučovanie organických látok, tvorba lyzozómov

Endoplazmatické retikulum... Endoplazmatické retikulum je systém na syntézu a transport organických látok v cytoplazme bunky, čo je prelamovaná štruktúra spojených dutín.
Veľké množstvo ribozómov je pripojených k membránam endoplazmatického retikula - najmenších bunkových organel, ktoré vyzerajú ako guľa s priemerom 20 nm. a pozostávajúci z RNA a proteínu. Syntéza proteínov sa vyskytuje na ribozómoch. Potom novo syntetizované proteíny vstupujú do systému dutín a tubulov, pozdĺž ktorých sa pohybujú vo vnútri bunky. Dutiny, tubuly, tubuly z membrán, na povrchu ribozómových membrán. Funkcie: syntéza organických látok pomocou ribozómov, transport látok.

Ribozómy... Ribozómy sú pripevnené k membránam endoplazmatického retikula alebo sú voľne umiestnené v cytoplazme, sú umiestnené v skupinách, syntetizujú sa na nich proteíny. Proteínové zloženie, ribozomálna RNA Funkcie: zaisťuje biosyntézu proteínov (zostavenie molekuly proteínu z).
Mitochondrie... Mitochondrie sú energetické organely. Tvar mitochondrií je odlišný, môžu to byť ostatné, tyčovité, vláknité s priemerným priemerom 1 mikrón. a dĺžku 7 mikrónov. Počet mitochondrií závisí od funkčnej aktivity bunky a v lietajúcich svaloch hmyzu môže dosiahnuť desaťtisíce. Mitochondrie sú zvonka ohraničené vonkajšou membránou, pod ňou je vnútorná membrána, ktorá vytvára početné výrastky - kristá.

Vo vnútri mitochondrií sú RNA, DNA a ribozómy. V jeho membránach sú zabudované špecifické enzýmy, pomocou ktorých sa energia živín premieňa na energiu ATP, ktorá je nevyhnutná pre život bunky a tela ako celku, v mitochondriách.

Membrána, matrica, výrastky - kristá. Funkcie: syntéza molekuly ATP, syntéza vlastných bielkovín, nukleových kyselín, sacharidov, lipidov, tvorba vlastných ribozómov.

Plastidy... Iba v rastlinnej bunke: lekoplasty, chloroplasty, chromoplasty. Funkcie: akumulácia rezervných organických látok, príťažlivosť opeľujúceho hmyzu, syntéza ATP a sacharidov. Chloroplasty majú tvar disku alebo gule s priemerom 4 až 6 mikrónov. S dvojitou membránou - vonkajšou a vnútornou. Vo vnútri chloroplastu sa nachádza DNA ribozómu a špeciálne membránové štruktúry - granule, spojené navzájom a s vnútornou membránou chloroplastu. Každý chloroplast obsahuje asi 50 zŕn rozložených pre lepšie zachytenie svetla. Chlorofyl sa nachádza v granulárnych membránach, vďaka ktorým sa energia slnečného žiarenia mení na chemickú energiu ATP. Energia ATP sa používa v chloroplastoch na syntézu organických zlúčenín, predovšetkým uhľohydrátov.
Chromoplasty... Červené a žlté pigmenty nachádzajúce sa v chromoplastoch dávajú rôznym častiam rastliny červenú a žltú farbu. mrkva, ovocie paradajok.

Leukoplasty sú miestom akumulácie rezervnej živiny - škrobu. Obzvlášť veľa leukoplastov je v bunkách zemiakových hľúz. Na svetle sa leukoplasty môžu zmeniť na chloroplasty (v dôsledku toho sa zemiakové bunky zelenajú). Na jeseň sa chloroplasty premenia na chromoplasty a zelené listy a plody žltnú a červenú farbu.

Bunkové centrum... Skladá sa z dvoch valcov, centriolov, umiestnených kolmo na seba. Funkcie: deliace vreteno s podporou nite

Bunkové inklúzie sa niekedy objavujú v cytoplazme, potom zmiznú v priebehu života buniek.

Husté inklúzie vo forme granúl obsahujú rezervné živiny (škrob, bielkoviny, cukry, tuky) alebo odpadové produkty bunky, ktoré sa zatiaľ nedajú odstrániť. Všetky plastidy rastlinných buniek majú schopnosť syntetizovať a hromadiť rezervné živiny. V rastlinných bunkách dochádza k akumulácii rezervných živín vo vakuolách.

Zrná, granule, kvapky Funkcie: nestále útvary, ktoré uchovávajú organickú hmotu a energiu

Jadro... Jadrová membrána dvoch membrán, jadrová šťava, nukleolus. Funkcie: ukladanie dedičných informácií v bunke a ich reprodukcia, syntéza RNA - informačná, transportná, ribozomálna. V jadrovej membráne sa nachádzajú spóry, cez ktoré prebieha aktívna výmena látok medzi jadrom a cytoplazmou. Jadro uchováva dedičné informácie nielen o všetkých znakoch a vlastnostiach danej bunky, o procesoch, ktoré by jej mali nabehnúť (napríklad syntéza bielkovín), ale aj o vlastnostiach organizmu ako celku. Informácie sú zaznamenávané v molekulách DNA, ktoré sú hlavnou časťou chromozómov. V jadre je jadierko. Jadro v dôsledku prítomnosti chromozómov obsahujúcich dedičnú informáciu vykonáva funkcie centra, ktoré riadi všetku životne dôležitú činnosť a vývoj bunky.

Bunka - elementárna jednotka štruktúry a životnej činnosti všetkých živých organizmov (okrem vírusov, ktoré sa často označujú ako nebunkové formy života), ktorá má svoj vlastný metabolizmus schopný samostatnej existencie, sebareprodukcie a vývoja. Všetky živé organizmy, buď ako mnohobunkové živočíchy, rastliny a huby, pozostávajú z mnohých buniek alebo sú, podobne ako mnohé prvoky a baktérie, jednobunkové organizmy. Odvetvie biológie zaoberajúce sa štúdiom štruktúry a vitálnej aktivity buniek sa nazýva cytológia. V poslednej dobe je tiež zvykom hovoriť o bunkovej biológii alebo o bunkovej biológii (angl. Cell biology).

Štruktúra buniek Všetky bunkové formy života na Zemi možno rozdeliť do dvoch kráľovstiev na základe štruktúry ich základných buniek - prokaryoty (prenuclear) a eukaryotes (nukleárne). Prokaryotické bunky majú jednoduchšiu štruktúru, zjavne vznikli skôr v procese evolúcie. Eukaryotické bunky sú zložitejšie a vznikli neskôr. Bunky, ktoré tvoria ľudské telo, sú eukaryotické. Napriek rôznorodosti foriem je organizácia buniek všetkých živých organizmov podriadená jednotným štrukturálnym princípom. Živý obsah bunky - protoplast - je od okolitého prostredia oddelený plazmatickou membránou alebo plazmalémou. Vo vnútri bunky je naplnená cytoplazma, ktorá obsahuje rôzne organely a bunkové inklúzie, ako aj genetický materiál vo forme molekuly DNA. Každá z organel bunky plní svoju zvláštnu funkciu a v súhrne všetky určujú životne dôležitú činnosť bunky ako celku.

Prokaryotická bunka

Prokaryotes (z latinského pro - pred, pred a grécky κάρῠον - jadro, orech) - organizmy, ktoré nemajú na rozdiel od eukaryot formované bunkové jadro a iné vnútorné membránové organely (s výnimkou plochých cisterien u fotosyntetických druhov, napríklad u siníc) ). Jediná veľká kruhová (u niektorých druhov - lineárna) dvojvláknová molekula DNA, ktorá obsahuje väčšinu genetického materiálu bunky (tzv. Nukleoid), netvorí komplex s histónovými proteínmi (takzvaný chromatín). Prokaryoty zahŕňajú baktérie vrátane siníc (modrozelené riasy) a archea. Potomkami prokaryotických buniek sú organely eukaryotických buniek - mitochondrie a plastidy.

Eukaryotická bunka

Eukaryoty (eukaryoty) (z gréckeho ευ - dobre, úplne a κάρῠον - jadro, orech) - organizmy, ktoré majú na rozdiel od prokaryot formované bunkové jadro, oddelené od cytoplazmy jadrovou membránou. Genetický materiál je uzavretý v niekoľkých lineárnych dvojvláknových molekulách DNA (v závislosti od typu organizmov sa ich počet na jadro môže pohybovať od dvoch do niekoľkých stoviek), pripevnený zvnútra k membráne bunkového jadra a tvoriaci vo veľkej väčšine (okrem dinoflagelátov) komplex s histónovými proteínmi, tzv. chromatín. V eukaryotických bunkách existuje systém vnútorných membrán, ktoré okrem jadra tvoria množstvo ďalších organel (endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát atď.). Okrem toho má drvivá väčšina trvalé intracelulárne symbionty-prokaryoty - mitochondrie, riasy a rastliny - tiež plastidy.

Bunková membrána Bunková membrána je veľmi dôležitou súčasťou bunky. Drží pohromade všetky bunkové zložky a vymedzuje vnútorné a vonkajšie prostredie. Okrem toho modifikované záhyby bunkovej membrány tvoria veľa bunkových organel. Bunková membrána je dvojitá vrstva molekúl (bimolekulárna vrstva alebo dvojvrstva). Ide hlavne o molekuly fosfolipidov a ďalších látok v ich blízkosti. Lipidové molekuly majú dvojakú povahu v správaní sa k vode. Hlavy molekúl sú hydrofilné, t.j. majú afinitu k vode a ich uhľovodíkové zvyšky sú hydrofóbne. Preto po zmiešaní s vodou vytvárajú lipidy na svojom povrchu film podobný olejovému filmu; Navyše sú všetky ich molekuly orientované rovnakým spôsobom: hlavy molekúl sú vo vode a uhľovodíkové zvyšky sú nad jej povrchom. V bunkovej membráne sú dve také vrstvy a v každej z nich sú hlavy molekúl otočené smerom von a chvosty - vo vnútri membrány jeden k druhému, takže neprichádzajú do styku s vodou. Hrúbka takejto membrány je cca. 7 nm. Okrem hlavných lipidových zložiek obsahuje veľké proteínové molekuly, ktoré sú schopné „plávať“ v lipidovej dvojvrstve a sú umiestnené tak, že jedna z nich smeruje k vnútornej strane bunky a druhá je v kontakte s vonkajším prostredím. Niektoré proteíny sú umiestnené iba na vonkajšom alebo iba na vnútornom povrchu membrány alebo sú len čiastočne ponorené v lipidovej dvojvrstve.

Hlavné funkcia bunkovej membrány spočíva v regulácii prenosu látok do a z bunky. Pretože membrána je fyzicky trochu ako olej, ľahko cez ňu prechádzajú látky rozpustné v oleji alebo v organických rozpúšťadlách, ako je napríklad éter. To isté platí pre plyny ako kyslík a oxid uhličitý. Zároveň je membrána prakticky nepriepustná pre väčšinu látok rozpustných vo vode, najmä pre cukry a soli. Vďaka týmto vlastnostiam je schopný udržiavať chemické prostredie vo vnútri bunky, ktoré sa líši od vonkajšej strany. Napríklad koncentrácia iónov sodíka v krvi je vysoká a koncentrácia draselných iónov nízka, zatiaľ čo v intracelulárnej tekutine sú tieto ióny prítomné v opačnom pomere. Podobná situácia je typická pre mnoho ďalších chemických zlúčenín. Je zrejmé, že bunku napriek tomu nemožno úplne izolovať od životného prostredia, pretože musí prijímať látky potrebné pre metabolizmus a zbaviť sa svojich konečných produktov. Navyše lipidová dvojvrstva nie je úplne nepriepustná ani pre látky rozpustné vo vode, ale tzv Proteíny „tvoriace kanál“ vytvárajú póry alebo kanály, ktoré sa môžu otvárať a zatvárať (v závislosti od zmeny konformácie proteínu) a v otvorenom stave viesť určité ióny (Na +, K +, Ca2 +) pozdĺž koncentračného gradientu. V dôsledku toho nie je možné udržiavať rozdiel v koncentrácii vo vnútri bunky a zvonka iba z dôvodu nízkej priepustnosti membrány. V skutočnosti obsahuje proteíny, ktoré vykonávajú funkciu molekulárnej „pumpy“: transportujú niektoré látky do bunky aj z nej a pôsobia proti koncentračnému gradientu. Výsledkom je, že keď je koncentrácia napríklad aminokyselín vo vnútri bunky vysoká a mimo nej nízka, aminokyseliny môžu napriek tomu pochádzať z vonkajšieho prostredia do vnútorného. Tento prenos sa nazýva aktívny transport a energia dodávaná metabolizmom sa na neho vynakladá. Membránové pumpy sú veľmi špecifické: každá z nich je schopná transportovať buď iba ióny určitého kovu, alebo aminokyselinu alebo cukor. Membránové iónové kanály sú tiež špecifické. Takáto selektívna permeabilita je fyziologicky veľmi dôležitá a jej absencia je prvým dôkazom bunkovej smrti. To sa dá ľahko ilustrovať na príklade repy. Ak je živý koreň repy ponorený v studenej vode, zachováva si svoj pigment; ak je repa uvarená, potom bunky odumrú, stanú sa ľahko priepustnými a stratia pigment, ktorý zmení farbu vody na červenú. Veľké molekuly, ako napríklad proteínové bunky, môžu „prehĺtať“. Pod vplyvom určitých proteínov, ak sú prítomné v tekutine obklopujúcej bunku, dôjde k invaginácii v bunkovej membráne, ktorá sa potom uzavrie a vytvorí bublinu - malú vakuolu obsahujúcu molekuly vody a bielkovín; potom membrána okolo vakuoly praskne a obsah sa dostane do bunky. Tento proces sa nazýva pinocytóza (doslova „pitie buniek“) alebo endocytóza. Väčšie častice, ako sú častice potravy, sa môžu podobným spôsobom vstrebávať počas tzv. fagocytóza. Spravidla je vakuola vytvorená počas fagocytózy väčšia a potrava je trávená lyzozomálnymi enzýmami vo vnútri vakuoly, až kým nepraskne okolitá membrána. Tento typ stravovania je typický pre prvoky, napríklad pre améby, ktoré požierajú baktérie. Schopnosť fagocytózy je však vlastná črevným bunkám nižších zvierat a fagocyty - jeden z typov bielych krviniek (leukocytov) stavovcov. V druhom prípade účelom tohto procesu nie je kŕmiť samotné fagocyty, ale ničiť baktérie, vírusy a iné cudzie látky škodlivé pre telo. Funkcie vakuol môžu byť rôzne. Napríklad prvoky žijúce v sladkej vode zažívajú konštantný osmotický tok vody, pretože koncentrácia solí vo vnútri bunky je oveľa vyššia ako vonku. Sú schopní uvoľniť vodu do špeciálnej vylučovacej (kontraktilnej) vakuoly, ktorá periodicky vytláča jej obsah. Rastlinné bunky majú často jednu veľkú centrálnu vakuolu, ktorá zaberá takmer celú bunku; cytoplazma tak vytvára iba veľmi tenkú vrstvu medzi bunkovou stenou a vakuolou. Jednou z funkcií takejto vakuoly je akumulácia vody, ktorá umožňuje bunke rýchle zväčšenie jej veľkosti. Táto schopnosť je nevyhnutná najmä v období, keď rastlinné tkanivá rastú a vytvárajú vláknité štruktúry. V tkanivách na miestach, kde sú bunky pevne spojené, obsahujú ich membrány početné póry tvorené bielkovinami, ktoré prenikajú cez membránu - tzv. spojky. Póry susedných buniek sú umiestnené oproti sebe, takže látky s nízkou molekulovou hmotnosťou sa môžu pohybovať z bunky do bunky - tento chemický komunikačný systém koordinuje ich životné funkcie. Jedným príkladom takejto koordinácie je viac alebo menej synchrónne rozdelenie susedných buniek pozorované v mnohých tkanivách.

Cytoplazma

V cytoplazme sú vnútorné membrány, podobné vonkajšej, a tvoria rôzne typy organel. Na tieto membrány sa dá pozerať ako na záhyby vonkajšej membrány; niekedy sú vnútorné membrány integrálne s vonkajšou, ale často sa vnútorný záhyb oddelí a kontakt s vonkajšou membránou sa preruší. Avšak aj keď je kontakt udržiavaný, vnútorná a vonkajšia membrána nie sú vždy chemicky identické. Najmä zloženie membránových proteínov v rôznych bunkových organelách sa líši.

Štruktúra cytoplazmy

Kvapalná zložka cytoplazmy sa tiež nazýva cytosol. Pod svetelným mikroskopom sa zdalo, že bunka je naplnená niečím ako tekutá plazma alebo sol, v ktorých „pláva“ jadro a ďalšie organely. V skutočnosti to tak nie je. Vnútorný priestor eukaryotickej bunky je prísne usporiadaný. Pohyb organel sa koordinuje pomocou špecializovaných transportných systémov, takzvaných mikrotubulov, ktoré slúžia ako intracelulárne „cesty“ a špeciálnych proteínov dyneínov a kinesínov, ktoré zohrávajú úlohu „motorov“. Jednotlivé molekuly proteínu tiež nedifundujú voľne cez intracelulárny priestor, ale sú smerované do potrebných kompartmentov pomocou špeciálnych signálov na ich povrchu, ktoré sú rozpoznávané systémami transportu buniek.

Endoplazmatické retikulum

V eukaryotickej bunke existuje systém membránových oddelení (skúmavky a cisterny) prechádzajúcich jedna do druhej, ktorá sa nazýva endoplazmatické retikulum (alebo endoplazmatické retikulum, EPR alebo EPS). Tá časť ER, na ktorú sú membrány pripojené ribozómy, sa označuje ako granulované (alebo drsné) endoplazmatické retikulum; na jej membránach sa syntetizujú proteíny. Tieto kompartmenty bez ribozómov na svojich stenách sa označujú ako hladké (alebo agranulárne) EPR, ktoré sa zúčastňujú syntézy lipidov. Vnútorné priestory hladkého a granulovaného EPR nie sú izolované, ale splývajú jeden do druhého a komunikujú s lúmenom jadrového obalu.

Golgiho aparát

Golgiho aparát je súprava plochých membránových cisterien, trochu rozšírených smerom k okrajom. V cisternách Golgiho aparátu dozrievajú niektoré proteíny syntetizované na membránach granulovaného ER a určené na sekréciu alebo tvorbu lyzozómov. Golgiho aparát je asymetrický - cisterny umiestnené bližšie k bunkovému jadru (cis-Golgi) obsahujú najmenej zrelé proteíny, membránové vezikuly - vezikuly pučiace z endoplazmatického retikula - sa k týmto cisternám nepretržite pripájajú. Zrejme pomocou rovnakých vezikúl dochádza k ďalšiemu pohybu zrejúcich proteínov z jednej cisterny do druhej. Vezikuly obsahujúce úplne zrelé proteíny nakoniec budujú z opačného konca organely (trans-Golgi).

Jadro

Jadro je obklopené dvojitou membránou. Veľmi úzky (asi 40 nm) priestor medzi dvoma membránami sa nazýva perinukleárny. Membrány jadra prechádzajú do membrán endoplazmatického retikula a perinukleárny priestor sa otvára do retikulárneho priestoru. Jadrová membrána má zvyčajne veľmi úzke póry. Cez ne sa zjavne prenášajú veľké molekuly, napríklad messenger RNA, ktorá sa syntetizuje na DNA a potom sa dostane do cytoplazmy. Väčšina genetického materiálu sa nachádza v chromozómoch bunkového jadra. Chromozómy sú tvorené dlhými vláknami dvojvláknovej DNA, ku ktorým sa viažu zásadité (tj. Alkalické) proteíny. Niekedy majú chromozómy niekoľko identických vlákien DNA ležiacich vedľa seba - také chromozómy sa nazývajú polyténové (viacvláknové). Počet chromozómov u rôznych druhov nie je rovnaký. Diploidné bunky ľudského tela obsahujú 46 chromozómov alebo 23 párov. V nedeliacej sa bunke sú chromozómy pripojené v jednom alebo viacerých bodoch k jadrovej membráne. V normálnom nezvinutom stave sú chromozómy také tenké, že nie sú viditeľné pod svetelným mikroskopom. Na určitých lokusoch (úsekoch) jedného alebo viacerých chromozómov sa vytvára husté telo prítomné v jadrách väčšiny buniek - tzv. jadierok. V jadierkach sa syntetizuje a akumuluje RNA, ktorá sa používa na tvorbu ribozómov, ako aj niektorých ďalších typov RNA.

Lyzozómy

Lyzozómy sú malé vezikuly obklopené jednou membránou. Vychádzajú z Golgiho aparátu a pravdepodobne z endoplazmatického retikula. Lyzozómy obsahujú rôzne enzýmy, ktoré štiepia veľké molekuly, najmä bielkoviny. Vďaka svojmu deštruktívnemu pôsobeniu sú tieto enzýmy akoby „uzamknuté“ v lyzozómoch a uvoľňujú sa iba podľa potreby. Počas intracelulárneho trávenia sa teda z lyzozómov uvoľňujú enzýmy do tráviacich vakuol. Lyzozómy sú tiež potrebné na zničenie buniek; napríklad počas transformácie pulca na dospelú žabu uvoľnenie lyzozomálnych enzýmov spôsobí deštrukciu chvostových buniek. V tomto prípade je to normálne a pre telo prospešné, ale niekedy je toto zničenie buniek patologické. Napríklad pri vdýchnutí azbestového prachu môže preniknúť do pľúcnych buniek a potom sa lyzozómy rozbijú, bunky sa zničia a vyvíja sa pľúcne ochorenie.

Cytoskeleton

Medzi prvky cytoskeletu patria proteínové fibrilárne štruktúry nachádzajúce sa v cytoplazme bunky: mikrotubuly, aktín a stredné vlákna. Mikrotubuly sa zúčastňujú transportu organel, sú súčasťou bičíkov a mitotické vreteno delenia je postavené z mikrotubulov. Aktínové vlákna sú potrebné na udržanie tvaru bunky, pseudopodiálne reakcie. Zdá sa, že úlohou medziľahlých vlákien je tiež udržiavať bunkovú štruktúru. Bielkoviny cytoskeletu tvoria niekoľko desiatok percent hmotnosti bunkových bielkovín.

Centrioli

Centrioly sú cylindrické proteínové štruktúry umiestnené v blízkosti jadra živočíšnych buniek (rastliny nemajú centrioly). Centriol je valec, ktorého bočný povrch je tvorený deviatimi sadami mikrotubulov. Počet mikrotubulov v sade sa môže líšiť pre rôzne organizmy od 1 do 3. Okolo centriolov je takzvané centrum organizácie cytoskeletu, teda oblasti, v ktorej sú zoskupené mínusové konce bunkových mikrotubulov. Pred rozdelením bunka obsahuje dva centrioly umiestnené navzájom navzájom v pravom uhle. Počas mitózy sa rozchádzajú s rôznymi koncami bunky a vytvárajú póly deliaceho vretena. Po cytokinéze dostane každá dcérska bunka jeden centriol, ktorý sa pre ďalšie delenie zdvojnásobí. Zdvojnásobenie centriolov nastáva nie delením, ale syntézou novej štruktúry kolmej na existujúcu. Zdá sa, že centrioly sú homológne s bazálnymi telieskami bičíkov a mihalníc.

Mitochondrie

Mitochondrie sú špeciálne organely bunky, ktorých hlavnou funkciou je syntéza ATP - univerzálneho nosiča energie. Dýchanie (absorpcia kyslíka a uvoľňovanie oxidu uhličitého) sa objavuje aj v dôsledku enzymatických systémov mitochondrií. Vnútorný lúmen mitochondrií, nazývaný matrix, je z cytoplazmy vymedzený dvoma membránami, vonkajšou a vnútornou, medzi ktorými sa nachádza medzimembránový priestor. Vnútorná membrána mitochondrie vytvára záhyby, takzvané cristae. Matrica obsahuje rôzne enzýmy, ktoré sa podieľajú na dýchaní a syntéze ATP. Vodíkový potenciál vnútornej mitochondriálnej membrány má ústredný význam pre syntézu ATP. Mitochondrie majú svoj vlastný genóm DNA a prokaryotické ribozómy, čo určite poukazuje na symbiotický pôvod týchto organel. Nie všetky mitochondriálne proteíny sú vôbec kódované v mitochondriálnej DNA, väčšina génov mitochondriálnych proteínov sa nachádza v jadrovom genóme a produkty, ktoré im zodpovedajú, sú syntetizované v cytoplazme a potom transportované do mitochondrií. Mitochondriálne genómy sa líšia veľkosťou: napríklad genóm ľudských mitochondrií obsahuje iba 13 génov. Najjednoduchšia Reclinomonas americana má najväčší počet mitochondriálnych génov (97) zo študovaných organizmov.

Bunková chémia

Zvyčajne je 70 - 80% bunkovej hmoty voda, v ktorej sú rozpustené rôzne soli a nízkomolekulárne organické zlúčeniny. Najcharakteristickejšími zložkami bunky sú proteíny a nukleové kyseliny. Niektoré proteíny sú štruktúrnymi zložkami bunky, iné sú enzýmy, t.j. katalyzátory, ktoré určujú rýchlosť a smer chemických reakcií v bunkách. Nukleové kyseliny slúžia ako nosiče dedičnej informácie, ktorá sa realizuje v procese intracelulárnej syntézy bielkovín. Bunky často obsahujú určité množstvo rezervných látok, ktoré slúžia ako zásoby potravy. Rastlinné bunky uchovávajú hlavne škrob, polymérnu formu sacharidov. Ďalší sacharidový polymér, glykogén, sa ukladá v bunkách pečene a svalov. Tuk je tiež bežne skladovanou potravinou, aj keď niektoré tuky majú inú funkciu, a síce, že slúžia ako základné štrukturálne zložky. Bielkoviny v bunkách (s výnimkou zárodočných buniek) sa zvyčajne neukladajú. Nie je možné opísať typické zloženie bunky predovšetkým preto, že existujú veľké rozdiely v množstve skladovaných potravín a vody. Pečeňové bunky obsahujú napríklad 70% vody, 17% bielkovín, 5% tukov, 2% sacharidov a 0,1% nukleových kyselín; zvyšných 6% sú soli a organické zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou, najmä aminokyseliny. Rastlinné bunky zvyčajne obsahujú menej bielkovín, podstatne viac sacharidov a o niečo viac vody; výnimkou sú bunky, ktoré sú v pokoji. Pokojová bunka pšeničného zrna, ktorá je zdrojom výživných látok pre embryo, obsahuje cca. 12% bielkovín (hlavne uložených bielkovín), 2% tukov a 72% sacharidov. Množstvo vody dosiahne normálnu hladinu (70 - 80%) iba na začiatku klíčenia zrna.

Metódy bunkových štúdií

Svetelný mikroskop.

Pri štúdiu bunkovej formy a štruktúry bol prvým prístrojom svetelný mikroskop. Jeho rozlíšenie je obmedzené rozmermi porovnateľnými s vlnovou dĺžkou svetla (0,4 - 0,7 mikrónov pre viditeľné svetlo). Mnoho prvkov bunkovej štruktúry má však oveľa menšiu veľkosť. Ďalšou ťažkosťou je skutočnosť, že väčšina bunkových zložiek je priehľadná a ich index lomu je takmer rovnaký ako index lomu vody. Na zlepšenie viditeľnosti sa často používajú farbivá, ktoré majú rôznu afinitu k rôznym bunkovým zložkám. Farbenie sa používa aj na štúdium bunkovej chémie. Napríklad niektoré farbivá sa viažu predovšetkým na nukleové kyseliny a tým odhaľujú svoju lokalizáciu v bunke. Malá časť farbív - hovorí sa im in vivo - sa môže použiť na farbenie živých buniek, ale zvyčajne musia byť bunky vopred fixované (pomocou látok, ktoré zrážajú bielkovinu) a až potom môžu byť farbené. Pred testovaním sú bunky alebo kúsky tkaniva obvykle zaliate do parafínu alebo plastu a potom rozrezané na veľmi tenké časti pomocou mikrotómu. Táto metóda je široko používaná v klinických laboratóriách na detekciu nádorových buniek. Okrem konvenčnej svetelnej mikroskopie boli vyvinuté ďalšie optické metódy na štúdium buniek: fluorescenčná mikroskopia, fázová kontrastná mikroskopia, spektroskopia a röntgenová štrukturálna analýza.

Elektrónový mikroskop.

Elektrónový mikroskop má rozlíšenie cca. 1-2 nm. To stačí na štúdium veľkých molekúl bielkovín. Zvyčajne je potrebné objekt vyfarbiť a kontrastovať s kovovými soľami alebo kovmi. Z tohto dôvodu a tiež preto, že objekty sa skúmajú vo vákuu, je možné pomocou elektrónového mikroskopu skúmať iba mŕtve bunky.

Ak sa do média pridá rádioaktívny izotop absorbovaný bunkami počas metabolizmu, potom je možné jeho intracelulárnu lokalizáciu identifikovať pomocou autorádiografie. Pri tejto metóde sa tenké časti buniek umiestnia na film. Film stmavuje pod miestami, kde sa nachádzajú rádioaktívne izotopy.

Odstreďovanie.

Pre biochemické štúdium bunkových zložiek musia byť bunky zničené - mechanicky, chemicky alebo ultrazvukom. Uvoľnené zložky sú suspendované v kvapaline a môžu sa izolovať a čistiť odstredením (najčastejšie v gradiente hustoty). Spravidla si takto purifikované zložky zachovávajú vysokú biochemickú aktivitu.

Bunková kultúra.

Niektoré tkanivá možno rozdeliť na jednotlivé bunky, aby bunky zostali nažive a často boli schopné reprodukcie. Táto skutočnosť nakoniec potvrdzuje koncept bunky ako živej jednotky. Špongiu, primitívny mnohobunkový organizmus, je možné rozdeliť na bunky trením cez sito. Po chvíli sa tieto bunky opäť spoja a vytvoria špongiu. Živočíšne embryonálne tkanivá sa dajú disociovať pomocou enzýmov alebo inými prostriedkami, ktoré oslabujú väzby medzi bunkami. Americký embryológ R. Harrison (1879-1959) ako prvý ukázal, že embryonálne a dokonca aj niektoré zrelé bunky môžu vo vhodnom prostredí rásť a množiť sa mimo tela. Túto techniku, nazývanú bunková kultúra, zdokonalil francúzsky biológ A. Carrel (1873-1959). Rastlinné bunky je možné pestovať aj v kultúre, avšak v porovnaní so živočíšnymi bunkami tvoria veľké zhluky a sú k sebe pevnejšie spojené, preto sa počas rastu kultúry skôr tvoria jednotlivé tkanivá. V bunkovej kultúre možno z jednej bunky vypestovať celú dospelú rastlinu, napríklad mrkvu.

Mikrochirurgia.

Pomocou mikromanipulátora je možné jednotlivé časti bunky odstrániť, pridať alebo nejakým spôsobom upraviť. Veľkú bunku améby možno rozdeliť na tri hlavné zložky - bunkovú membránu, cytoplazmu a jadro a potom je možné tieto zložky znova zostaviť a získať živú bunku. Týmto spôsobom je možné získať umelé bunky pozostávajúce zo zložiek rôznych druhov améb. Ak vezmeme do úvahy, že niektoré bunkové komponenty je možné syntetizovať umelo, potom môžu byť experimenty so zhromažďovaním umelých buniek prvým krokom k vytvoreniu nových foriem života v laboratóriu. Pretože sa každý organizmus vyvíja z jednej bunky, spôsob výroby umelých buniek v zásade umožňuje konštrukciu organizmov daného typu, ak sa súčasne používajú zložky, ktoré sa trochu líšia od tých, ktoré existujú v existujúcich bunkách. V skutočnosti sa však nevyžaduje úplná syntéza všetkých bunkových zložiek. Štruktúru väčšiny, ak nie všetkých, bunkových zložiek určujú nukleové kyseliny. Problém vytvárania nových organizmov sa teda redukuje na syntézu nových typov nukleových kyselín a ich náhradu za prirodzené nukleové kyseliny v určitých bunkách.

Bunková fúzia.

Iný typ umelých buniek je možné získať fúziou buniek rovnakého alebo rôznych typov. Na dosiahnutie fúzie sú bunky vystavené vírusovým enzýmom; v tomto prípade sa vonkajšie povrchy dvoch buniek zlepia a membrána medzi nimi sa zničí a vytvorí sa bunka, v ktorej sú v jednom jadre uzavreté dve sady chromozómov. Bunky rôznych typov alebo v rôznych fázach delenia môžu byť zlúčené. Pomocou tejto metódy bolo možné získať hybridné bunky myši a kurčaťa, človeka a myši, človeka a ropuchy. Takéto bunky sú hybridné iba spočiatku a po mnohých bunkových deleniach stratia väčšinu chromozómov buď jedného alebo iného druhu. Konečným produktom sa stáva napríklad v podstate myšia bunka, kde chýbajú ľudské gény alebo iba v malom množstve. Obzvlášť zaujímavá je fúzia normálnych a malígnych buniek. V niektorých prípadoch sa hybridy stanú zhubnými, v iných nie, t.j. obe vlastnosti sa môžu javiť ako dominantné alebo recesívne. Tento výsledok nie je neočakávaný, pretože malignita môže byť spôsobená rôznymi faktormi a má zložitý mechanizmus.

Bunky, ktoré tvoria tkanivá rastlín a živočíchov, sa značne líšia tvarom, veľkosťou a vnútornou štruktúrou. Všetky však vykazujú podobnosti v hlavných vlastnostiach životne dôležitých procesov, metabolizmu, podráždenosti, rastu, vývoja a schopnosti zmeny.

Biologické transformácie prebiehajúce v bunke sú neoddeliteľne spojené s tými štruktúrami živej bunky, ktoré sú zodpovedné za vykonávanie inej alebo inej funkcie. Takéto štruktúry sa nazývajú organely.

Bunky všetkých typov obsahujú tri hlavné, nerozlučne spojené komponenty:

1. štruktúry, ktoré tvoria jej povrch: vonkajšia membrána bunky alebo bunková membrána alebo cytoplazmatická membrána;
2. cytoplazma s celým komplexom špecializovaných štruktúr - organely (endoplazmatické retikulum, ribozómy, mitochondrie a plastidy, Golgiho komplex a lyzozómy, bunkové centrum), ktoré sú trvalo prítomné v bunke, a dočasné útvary nazývané inklúzie;
3. jadro - oddelené od cytoplazmy pórovitou membránou a obsahuje jadrovú šťavu, chromatín a jadierko.

Štruktúra buniek

Povrchový aparát bunky (cytoplazmatická membrána) rastlín a živočíchov má niektoré zvláštnosti.

V jednobunkových organizmoch a leukocytoch umožňuje vonkajšia membrána vstup do iónov, vody a malých molekúl iných látok. Proces prieniku pevných častíc do bunky sa nazýva fagocytóza a vnikanie kvapiek tekutých látok sa nazýva pinocytóza.

Vonkajšia plazmatická membrána reguluje metabolizmus medzi bunkou a vonkajším prostredím.

V eukaryotických bunkách sa nachádzajú organely pokryté dvojitou membránou - mitochondrie a plastidy. Obsahujú svoje vlastné zariadenie na syntézu DNA a bielkovín, ktoré sa množia delením, to znamená, že majú v bunke určitú autonómiu. Okrem ATP sa v mitochondriách syntetizuje aj malé množstvo bielkovín. Plastidy sú vlastné rastlinným bunkám a množia sa delením.

Štruktúra bunkovej membrány

Typy buniek	Štruktúra a funkcia vonkajšej a vnútornej vrstvy bunkovej membrány
	vonkajšia vrstva (chemické zloženie, funkcie)	vnútorná vrstva - plazmatická membrána
		chemické zloženie	funkcie
Rastlinné bunky	Skladá sa z vlákniny. Táto vrstva slúži ako bunkový rám a plní ochrannú funkciu	Dve vrstvy bielkovín, medzi nimi - vrstva lipidov	Obmedzuje vnútorné prostredie bunky od vonkajšieho a udržuje tieto rozdiely
Živočíšne bunky	Vonkajšia vrstva (glykokalyx) je veľmi tenká a elastická. Skladá sa z polysacharidov a bielkovín. Vykonáva ochrannú funkciu.	Tiež	Špeciálne enzýmy plazmatickej membrány regulujú prienik mnohých iónov a molekúl do bunky a ich uvoľňovanie do vonkajšieho prostredia

Medzi membránové organely patrí endoplazmatické retikulum, Golgiho komplex, lyzozómy a rôzne typy vakuol.

Moderné výskumné prostriedky umožnili biológom zistiť, že podľa štruktúry bunky by sa všetko živé malo deliť na organizmy „bez jadra“ - prokaryoty a „jadrové“ - eukaryoty.

Prokaryotické baktérie a modrozelené riasy, rovnako ako vírusy, majú iba jeden chromozóm predstavovaný molekulou DNA (menej často RNA) umiestnenou priamo v cytoplazme bunky.

Štruktúra organel bunkovej cytoplazmy a ich funkcie

Hlavné rganoidy	Štruktúra	Funkcie
Cytoplazma	Vnútorné polotekuté médium s jemnozrnnou štruktúrou. Obsahuje jadro a organely	Poskytuje interakciu medzi jadrom a organelami Reguluje rýchlosť biochemických procesov Vykonáva dopravnú funkciu
EPS - endoplazmatické retikulum	Systém membrán v cytoplazme „tvoriacich kanály a väčšie dutiny, EPS je dvoch typov: granulovaný (drsný), na ktorom je umiestnených veľa ribozómov, a hladký	Vykonáva reakcie spojené so syntézou bielkovín, sacharidov, tukov Podporuje transport a cirkuláciu živín v bunke Proteín sa syntetizuje na granulovanom EPS, uhľohydráty a tuky na hladkom EPS
Ribozómy	Malé telá s priemerom 15-20 mm	Vykonajte syntézu bielkovinových molekúl, ich zostavenie z aminokyselín
Mitochondrie	Majú guľovitý tvar, tvar vlákna, oválny tvar a iné tvary. Vo vnútri mitochondrií sú záhyby (dĺžka od 0,2 do 0,7 um). Vonkajší obal mitochondrií sa skladá z 2 membrán: vonkajšia je hladká a vnútorná vytvára výrastky-kríže, na ktorých sú umiestnené respiračné enzýmy.	Dodáva bunke energiu. Energia sa uvoľňuje štiepením kyseliny adenozíntrifosforečnej (ATP) Syntéza ATP sa uskutočňuje enzýmami na mitochondriálnych membránach
Plastidy sú vlastné iba rastlinným bunkám, existujú tri typy:	Dvojmembránové bunkové organely
chloroplasty	Sú zelené, oválne, ohraničené z cytoplazmy dvoma trojvrstvovými membránami. Vo vnútri faziet chloroplastov sú umiestnené všetky koncentrované chlorofyly	Využívajú svetelnú energiu slnka a z anorganických látok vytvárajú organické látky
chromoplasty	Žltá, oranžová, červená alebo hnedá, ktorá vznikla v dôsledku hromadenia karoténu	Dáva rôznym častiam rastlín červenú a žltú farbu
leukoplasty	Bezfarebné plastidy (nachádzajú sa v koreňoch, hľuzách, žiarovkách)	Skladujú náhradné živiny
Golgiho komplex	Môže mať iný tvar a pozostáva z dutín ohraničených membránami a rúrkami, ktoré z nich vystupujú s bublinami na konci	Hromadí a odstraňuje organické látky syntetizované v endoplazmatickom retikule Tvorí lyzozómy
Lyzozómy	Zaoblené telesá s priemerom asi 1 mikrón. Na povrchu majú membránu (pokožku), vo vnútri ktorej je komplex enzýmov	Plnia tráviacu funkciu - trávia častice potravy a odstraňujú odumreté organely
Pohyb buniek organely	Bičíky a mihalnice, ktoré sú bunkovými výrastkami a majú rovnakú štruktúru u zvierat a rastlín Myofibrily sú tenké vlákna dlhšie ako 1 cm s priemerom 1 mikrón umiestnené vo zväzkoch pozdĺž svalového vlákna Pseudopodia	Vykonajte funkciu pohybu Kvôli nim dochádza k svalovej kontrakcii Pohyb kontrakciou špeciálneho kontraktilného proteínu
Bunkové inklúzie	Ide o vrtkavé zložky bunky - sacharidy, tuky a bielkoviny.	Rezervujte si živiny používané v procese bunkového života
Bunkové centrum	Skladá sa z dvoch malých teliesok - centriolov a centrosféry - zhutnenej oblasti cytoplazmy	Hrá dôležitú úlohu pri delení buniek

Eukaryoty majú veľké množstvo organel, majú jadrá obsahujúce chromozómy vo forme nukleoproteínov (komplex DNA s proteínom histónom). Väčšina moderných rastlín a živočíchov, jednobunkových aj mnohobunkových, patrí k eukaryotom.

Existujú dve úrovne bunkovej organizácie:

• prokaryotické - ich organizmy sú usporiadané veľmi jednoducho - jedná sa o jednobunkové alebo koloniálne formy, ktoré tvoria kráľovstvo húfov, modrozelených rias a vírusov
• eukaryotické - jednobunkové koloniálne a mnohobunkové formy, od prvokov - rizopodov, bičíkovcov, nálevníkov - po vyššie rastliny a živočíchy, ktoré tvoria kráľovstvo rastlín, kráľovstvo húb, kráľovstvo zvierat

Štruktúra a funkcia bunkového jadra

Hlavné organely	Štruktúra	Funkcie
Jadro rastlinných a živočíšnych buniek	Okrúhle alebo oválne
	Jadrový obal sa skladá z 2 membrán s pórmi	Oddeľuje jadro od cytoplazmy Medzi jadrom a cytoplazmou dochádza k výmene
	Jadrová šťava (karyoplazma) je polotekutá látka	Prostredie, v ktorom sa nachádzajú nukleoly a chromozómy
	Guľovité alebo nepravidelné jadierka	Syntetizujú RNA, ktorá je súčasťou ribozómu
	Chromozómy sú husté, pretiahnuté alebo vláknité útvary, ktoré sú viditeľné iba počas bunkového delenia	Obsahuje DNA, ktorá obsahuje dedičné informácie prenášané z generácie na generáciu

Všetky organely bunky sú napriek zvláštnostiam svojej štruktúry a funkcií vzájomne prepojené a „fungujú“ pre bunku ako jeden systém, v ktorom je spojovacím článkom cytoplazma.

Špeciálne biologické objekty, ktoré zaujímajú medzipolohu medzi živou a neživou prírodou, sú vírusy objavené v roku 1892 D. I. Ivanovským; v súčasnosti sú predmetom špeciálnej vedy - virológie.

Vírusy sa množia iba v bunkách rastlín, zvierat a ľudí a spôsobujú rôzne choroby. Vírusy majú veľmi medzivrstvovú štruktúru a pozostávajú z nukleovej kyseliny (DNA alebo RNA) a bielkovinového obalu. Vírusová častica mimo buniek hostiteľa nevykazuje žiadne životné funkcie: neprikrmuje sa, nedýcha, nerastie, nemnoží sa.