Rostliny a houby se skládají ze tří hlavních částí: plazmatické membrány, jádra a cytoplazmy. Bakterie se od nich liší tím, že nemají jádro, ale mají také membránu a cytoplazmu.
Jak je strukturována cytoplazma?
Jedná se o vnitřní část buňky, ve které lze rozlišit hyaloplazmu (tekuté prostředí), inkluze a inkluze Inkluze jsou netrvalé útvary v buňce, což jsou především kapky nebo krystaly rezerv živin. Organely jsou trvalé struktury. Stejně jako v těle jsou hlavními funkčními jednotkami orgány, tak v buňce všechny hlavní funkce plní organely.
Membránové a nemembránové buněčné organely
První z nich se dělí na jednomembránové a dvoumembránové. Poslední dvě jsou mitochondrie a chloroplasty. Jednomembránové buňky zahrnují lysozomy, Golgiho komplex, retikulum) a vakuoly. O nemembránových organelách si povíme více v tomto článku.
Buněčné organely nemembránové struktury
Patří mezi ně ribozomy, buněčný střed a také cytoskelet tvořený mikrotubuly a mikrofilamenty. Do této skupiny jsou také zahrnuty organely pohybu, kterými disponují jednobuněčné organismy, stejně jako samčí reprodukční buňky zvířat. Podívejme se popořadě na nemembránové buněčné organely, jejich stavbu a funkce.
Co jsou ribozomy?
Jsou to buňky, které se skládají z ribonukleoproteinů. Jejich struktura zahrnuje dvě části (podjednotky). Jeden z nich je malý, jeden velký. V klidný stav jsou umístěny samostatně. Spojují se, když ribozom začne fungovat.
Tyto nemembránové buněčné organely jsou zodpovědné za syntézu proteinů. Totiž pro proces translace – spojení aminokyselin do polypeptidového řetězce v určitém pořadí, o kterém se informace zkopírují z DNA a zaznamenají na mRNA.
Velikost ribozomů je dvacet nanometrů. Počet těchto organel v buňce může dosáhnout až několika desítek tisíc.
U eukaryot se ribozomy nacházejí jak v hyaloplazmě, tak na povrchu hrubého endoplazmatického retikula. Jsou také přítomny uvnitř dvoumembránových organel: mitochondrií a chloroplastů.
Buněčné centrum
Tato organela se skládá z centrosomu, který je obklopen centrosférou. Cenrosom je reprezentován dvěma centrioly - prázdnými vnitřními válci sestávajícími z mikrotubulů. Centrosféra se skládá z mikrotubulů vybíhajících radiálně z buněčného středu. Obsahuje také intermediární vlákna a mikrofibrily.
Buněčné centrum vykonává funkce, jako je tvorba dělicího vřeténka. Je také centrem organizace mikrotubulů.
Pokud jde o chemická struktura této organely je hlavní látkou bílkovina tubulin.
Tato organela se nachází v geometrickém středu buňky, proto má tento název.
Mikrofilamenta a mikrotubuly
První jsou vlákna proteinu aktinu. Jejich průměr je 6 nanometrů.
Průměr mikrotubulů je 24 nanometrů. Jejich stěny jsou tvořeny bílkovinou tubulin.
Tyto nemembránové buněčné organely tvoří cytoskelet, který pomáhá udržovat stálý tvar.
Další funkcí mikrotubulů je transport, mohou se po nich pohybovat organely a látky v buňce.
Pohybové organoidy
Přicházejí ve dvou typech: řasinky a bičíky.
První jsou jednobuněčné organismy, jako jsou nálevníci střevíční.
Chlamydomonas mají bičíky, stejně jako zvířecí spermie.
Pohybové organely se skládají z kontraktilních proteinů.
Závěr
Na závěr uvádíme obecné informace.
| Organoid | Umístění v kleci | Struktura | Funkce |
| Ribozomy | Volně plavou v hyaloplazmě a jsou také umístěny na vnější straně stěn hrubého endoplazmatického retikula | Skládá se z malých a velkých dílů. Chemické složení - ribonukleoproteiny. | Proteosyntéza |
| Buněčné centrum | Geometrický střed buňky | Dva centrioly (válce mikrotubulů) a centrosféra - radiálně se rozprostírající mikrotubuly. | Tvorba vřetena, organizace mikrotubulů |
| Mikrovlákna | V cytoplazmě buňky | Tenká vlákna vyrobená z kontraktilního proteinu aktinu | Vytváření podpory, někdy poskytování pohybu (například v amébách) |
| Mikrotubuly | V cytoplazmě | Duté tubulinové trubice | Tvorba opory, transport buněčných prvků |
| Cilia a bičíky | Z vnější strany plazmatické membrány | Skládá se z bílkovin | Pohyb jednobuněčného organismu v prostoru |
Podívali jsme se tedy na všechny nemembránové organely rostlin, živočichů, hub a bakterií, jejich strukturu a funkce.
Organely jsou struktury, které jsou neustále přítomny v cytoplazmě a jsou specializované k provádění určitých funkcí. Na základě principu organizace se rozlišují membránové a nemembránové buněčné organely.
Membránové organely buňky
1. Endoplazmatické retikulum(EPS) - systém vnitřních membrán cytoplazmy, tvořící velké dutiny - cisterny a četné tubuly; bere centrální poloha v buňce, kolem jádra. EPS tvoří až 50 % objemu cytoplazmy. ER kanály spojují všechny cytoplazmatické organely a otevírají se do perinukleárního prostoru jaderného obalu. ER je tedy intracelulární oběhový systém. Existují dva typy membrán endoplazmatického retikula – hladké a drsné (zrnité). Je však nutné pochopit, že jsou součástí jednoho souvislého endoplazmatického retikula. Ribozomy jsou umístěny na granulárních membránách, kde dochází k syntéze proteinů. Enzymové systémy zapojené do syntézy tuků a sacharidů jsou uspořádány uspořádaně na hladkých membránách.
2. Golgiho aparát je systém cisteren, tubulů a váčků tvořených hladkými membránami. Tato struktura se nachází na periferii buňky ve vztahu k EPS. Na membránách Golgiho aparátu se enzymové systémy podílejí na tvorbě složitějších organické sloučeniny z bílkovin, tuků a sacharidů syntetizovaných v EPS. Zde dochází k sestavení membrány a tvorbě lysozomů. Membrány Golgiho aparátu zajišťují akumulaci, koncentraci a balení sekretu uvolněného z buňky.
3. Lysozomy jsou membránové organely obsahující až 40 proteolytických enzymů schopných rozkládat organické molekuly. Lysozomy se účastní procesů intracelulárního trávení a apoptózy (programované buněčné smrti).
4. Mitochondrie jsou energetické stanice buňky. Dvoumembránové organely s hladkou vnější a vnitřní membránou tvořící kristy - hřebeny. Na vnitřním povrchu vnitřní membrány jsou uspořádaně uspořádány enzymové systémy zapojené do syntézy ATP. Mitochondrie obsahují kruhovou molekulu DNA, podobnou strukturou jako chromozom prokaryot. Existuje mnoho malých ribozomů, na kterých dochází k syntéze bílkovin, částečně nezávisle na jádře. Geny uzavřené v kruhové molekule DNA však nestačí k zajištění všech aspektů života mitochondrií a jsou semiautonomními strukturami cytoplazmy. Ke zvýšení jejich počtu dochází v důsledku dělení, kterému předchází zdvojení kruhové molekuly DNA.
5. Plastidy jsou organely charakteristické pro rostlinné buňky. Existují leukoplasty – bezbarvé plastidy, chromoplasty, které mají červenooranžovou barvu, a chloroplasty. - zelené plastidy. Všechny mají jeden strukturní plán a jsou tvořeny dvěma membránami: vnější (hladkou) a vnitřní, tvořící přepážky - stromální thylakoidy. Na thylakoidech stromatu jsou grana, skládající se ze zploštělých membránových váčků - grana thylakoidů, naskládaných jeden na druhém jako sloupce mincí. Tylakoidy grana obsahují chlorofyl. Probíhá zde světlá fáze fotosyntézy – v graně a reakce ve tmě – ve stromatu. Plastidy obsahují molekulu DNA ve tvaru prstence, podobnou strukturou chromozomu prokaryot, a mnoho malých ribozomů, na kterých dochází k syntéze bílkovin, částečně nezávisle na jádře. Plastidy se mohou měnit z jednoho typu na druhý (chloroplasty na chromoplasty a leukoplasty), jsou to semiautonomní organely buňky. Ke zvýšení počtu plastidů dochází v důsledku jejich rozdělení na dva a pučení, kterému předchází reduplikace kruhové molekuly DNA.
Nemembránové buněčné organely
1. Ribozomy jsou kulaté útvary dvou podjednotek, které se skládají z 50 % RNA a 50 % proteinů. Podjednotky se tvoří v jádře, v jadérku a v cytoplazmě se za přítomnosti Ca 2+ iontů spojují do celistvých struktur. V cytoplazmě jsou ribozomy umístěny na membránách endoplazmatického retikula (granulární ER) nebo volně. V aktivním centru ribozomů dochází k procesu translace (selekce antikodonů tRNA na kodony mRNA). Ribozomy, pohybující se podél molekuly mRNA z jednoho konce na druhý, postupně zpřístupňují kodony mRNA pro kontakt s antikodony tRNA.
2. Centrioly (centrum buňky) jsou válcová tělesa, jejichž stěnou je 9 triád proteinových mikrotubulů. V buněčné centrum Centrioly jsou umístěny v pravém úhlu k sobě navzájem. Jsou schopny sebereprodukce podle principu sebeskládání. Samosestavení je vytváření struktur podobných stávajícím za pomoci enzymů. Centrioly se podílejí na tvorbě vřetenových filamentů. Zajišťují proces segregace chromozomů při buněčném dělení.
3. Bičíky a řasinky jsou organely pohybu; mají jediný strukturní plán - vnější část čela bičíku životní prostředí a je pokryta částí cytoplazmatické membrány. Jsou to válec: jeho stěna je tvořena 9 páry proteinových mikrotubulů a ve středu jsou dva axiální mikrotubuly. Na bázi bičíku, který se nachází v ektoplazmě - cytoplazmě ležící přímo pod buněčnou membránou, je ke každému páru mikrotubulů přidán další krátký mikrotubul. V důsledku toho se vytvoří bazální těleso, které se skládá z devíti triád mikrotubulů.
4. Cytoskelet je reprezentován systémem proteinových vláken a mikrotubulů. Zajišťuje udržení a změnu tvaru těla buňky a tvorbu pseudopodií. Zodpovídá za améboidní pohyb, tvoří vnitřní kostru buňky, zajišťuje pohyb buněčné struktury přes cytoplazmu.
2.3. Podívejme se blíže na práci nosného proteinu, který zajišťuje pasivní transport látek přes buněčnou membránu. Proces, kterým se nosné proteiny vážou a transportují rozpuštěné molekuly, se podobá enzymatické reakci. Všechny typy nosných proteinů obsahují vazebná místa pro transportovanou molekulu. Když je protein nasycený, rychlost transportu je maximální. Vazba může být blokována buď kompetitivními inhibitory (soutěžícími o stejné vazebné místo), nebo nekompetitivními inhibitory, které se vážou jinde a ovlivňují strukturu přenašeče. Molekulární mechanismus transportních proteinů není dosud znám. Předpokládá se, že transportují molekuly tím, že procházejí reverzibilními konformačními změnami, které umožňují umístění jejich vazebných míst střídavě na jedné nebo druhé straně membrány. Tento diagram představuje model ukazující, jak by konformační změny v proteinu mohly umožnit usnadněnou difúzi rozpuštěné látky. Transportní protein může existovat ve dvou konformačních stavech: „ping“ a „pong“. Přechod mezi nimi je náhodný a zcela vratný. Pravděpodobnost, že se molekula transportované látky naváže na protein, je však mnohem vyšší ve stavu „ping“. Proto se do buňky přesune mnohem více molekul než těch, které ji opustí. Látka je transportována po elektrochemickém gradientu.
Některé transportní proteiny jednoduše přenášejí část rozpuštěné látky z jedné strany membrány na druhou. Tento převod se nazývá uniport. Ostatní proteiny jsou transportní systémy. Stanovují následující zásady:
a) přenos jedné látky závisí na současném (sekvenčním) přenosu jiné látky ve stejném směru (symport).
b) přenos jedné látky závisí na současném (sekvenčním) přenosu jiné látky v opačném směru (antiport).
Například většina živočišných buněk absorbuje glukózu z extracelulární tekutiny, kde je její koncentrace vysoká, prostřednictvím pasivního transportu prováděného proteinem, který funguje jako uniporter. Zároveň ho střevní a ledvinové buňky absorbují z lumenálního prostoru střeva az ledvinových tubulů, kde je jeho koncentrace velmi nízká, prostřednictvím symportu glukózy a Na iontů.
Typem usnadněné difúze je transport pomocí imobilních nosných molekul fixovaných určitým způsobem přes membránu. V tomto případě se molekula transportované látky přenáší z jedné nosné molekuly na druhou, jako by to byl štafetový závod.
Příkladem nosného proteinu je valinomycin, přenašeč draselných iontů. Molekula valinomycinu má tvar manžety, lemované polárními skupinami na vnitřní straně a nepolárními na vnější straně.
Vzhledem ke zvláštnosti své chemické struktury je valinomycin schopen tvořit komplex s draselnými ionty, které vstupují do vnitřku molekuly - manžety, a na druhé straně je valinomycin rozpustný v lipidové fázi membrány, protože vnější jeho molekula je nepolární. Molekuly valinomycinu umístěné na povrchu membrány mohou zachytit draselné ionty z okolního roztoku. Jak molekuly difundují přes membránu, přenášejí draslík přes membránu a některé z nich uvolňují ionty do roztoku na druhé straně membrány. Tímto způsobem valinomycin přenáší draselné ionty přes membránu.
Rozdíly mezi usnadněnou difuzí a jednoduchou difuzí:
1) přenos látky za účasti nosiče probíhá mnohem rychleji;
2) usnadněná difúze má vlastnost saturace: s rostoucí koncentrací na jedné straně membrány se hustota toku látky zvyšuje pouze do určité meze, kdy jsou již všechny molekuly nosiče obsazeny;
3) s usnadněnou difúzí je pozorována konkurence mezi přepravovanými látkami v případech, kdy přepravce přepravuje různé látky; Navíc některé látky jsou lépe snášeny než jiné a přidání některých látek komplikuje transport jiných; Mezi cukry je tedy glukóza lépe tolerována než fruktóza, fruktóza je lepší než xylóza a xylóza je lepší než arabinóza atd. atd.;
4) existují látky, které blokují usnadněnou difúzi - tvoří silný komplex s molekulami nosiče, např. floridzin inhibuje transport cukrů biologickou membránou.
2.4. Filtrace je pohyb roztoku póry v membráně pod vlivem tlakového gradientu. Ona hraje důležitá role v procesech přenosu vody stěnami krevních cév.
Zkoumali jsme tedy hlavní typy pasivního transportu molekul přes biologické membrány.
2.5. Často je nutné zajistit transport molekul přes membránu proti jejich elektrochemickému gradientu. Tento proces se nazývá aktivní transport a uskutečňují ho nosné proteiny, jejichž činnost vyžaduje energii. Pokud propojíte nosný protein se zdrojem energie, můžete získat mechanismus, který zajistí aktivní transport látek přes membránu. Jedním z hlavních zdrojů energie v buňce je hydrolýza ATP na ADP a fosfát. Na tomto jevu je založen mechanismus (Na + K) pumpa, který je důležitý pro život buňky. Slouží báječně
příklad aktivního transportu iontů. Koncentrace K uvnitř buňky je 10-20krát vyšší než venku. Pro Na je obrázek opačný. Tento rozdíl koncentrací je zajištěn činností (Na + K) pumpy, která aktivně pumpuje Na z buňky a K do buňky. Je známo, že provoz čerpadla (Na + K) spotřebuje téměř třetinu celkové energie nutné pro životnost článku. Výše uvedený koncentrační rozdíl je udržován pro následující účely:
1) Regulace objemu buněk v důsledku osmotických účinků.
2) Sekundární transport látek (bude diskutováno níže).
Experimentálně bylo zjištěno, že:
a) Transport iontů Na a K úzce souvisí s hydrolýzou ATP a bez ní nemůže nastat.
b) Na a ATP musí být uvnitř buňky a K vně.
c) Látka ouabain inhibuje ATPázu pouze mimo buňku, kde soutěží o vazebné místo s K. (Na + K)-ATPáza aktivně transportuje Na ven a K dovnitř buňky. Při hydrolýze jedné molekuly ATP se z buňky odčerpají tři ionty Na a dostanou se do ní dva ionty K.
1) Na se váže na protein.
2) Fosforylace ATPázy indukuje konformační změny v proteinu, což má za následek:
3) Na se přenese na vnější stranu membrány a uvolní se.
4) Vazba K na vnějším povrchu.
5) Defosforylace.
6) Uvolnění K a návrat proteinu do původního stavu.
S největší pravděpodobností má pumpa (Na + K) tři vazebná místa Na a dvě vazebná místa K. Pumpa (Na + K) může pracovat v opačném směru a syntetizovat ATP. Pokud se zvýší koncentrace iontů na odpovídajících stranách membrány, budou přes ni procházet podle svých elektrochemických gradientů a ATP bude syntetizován z ortofosfátu a ADP pomocí (Na + K)-ATPázy.
2.6. Pokud by buňka neměla systémy pro regulaci osmotického tlaku, pak by koncentrace rozpuštěných látek uvnitř ní byla větší než jejich vnější koncentrace. Pak by koncentrace vody v buňce byla menší než její koncentrace venku. V důsledku toho by docházelo k neustálému proudění vody do buňky a jejímu praskání. Naštěstí živočišné buňky a bakterie řídí osmotický tlak ve svých buňkách aktivním odčerpáváním anorganických iontů, jako je Na. Proto je jejich celková koncentrace uvnitř buňky nižší než venku. Rostlinné buňky mají pevné stěny, které je chrání před bobtnáním. Mnoho prvoků se vyhýbá prasknutí z vody vstupující do buňky pomocí speciálních mechanismů, které pravidelně vyhazují přicházející vodu.
2.7. Dalším důležitým typem aktivního transportu je aktivní transport pomocí iontových gradientů. Tento typ průniku membránou provádějí některé transportní proteiny, které fungují na principu symportu nebo antiportu s některými ionty, jejichž elektrochemický gradient je poměrně vysoký. V živočišných buňkách je transportovaným iontem obvykle Na. Jeho elektrochemický gradient poskytuje energii pro aktivní transport dalších molekul. Zvažte například provoz pumpy, která pumpuje glukózu. Pumpa náhodně osciluje mezi stavy ping a pong. Na se váže na protein v obou jeho stavech a zároveň zvyšuje jeho afinitu ke glukóze. Mimo buňku dochází k přidávání Na, a tedy glukózy častěji než uvnitř. Proto je glukóza pumpována do buňky. Takže spolu s pasivním transportem Na iontů dochází k glukózovému symportu. Přísně vzato, potřebná energie pro činnost tohoto mechanismu se akumuluje během provozu
(Na + K) pumpa ve formě elektrochemického potenciálu Na iontů. U bakterií a rostlin většina aktivních transportních systémů tohoto typu využívá jako transportovaný iont H. Například transport většiny cukrů a aminokyselin do bakteriálních buněk je určen H gradientem.
Organoidy- trvalé, nezbytně přítomné složky buňky, které plní specifické funkce.
Endoplazmatické retikulum (ER)- 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 cytoplazmě. plazmatická membrána na druhé straně s vnější jadernou membránou. 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“,
3) syntéza sacharidů a lipidů (hladký EPS),
4) syntéza proteinů (hrubý EPS),
Golgiho aparát, je jednomembránová organela. Skládá se ze stohů zploštělých „cisteren“ s rozšířenými okraji. S nimi je spojen systém malých jednomembránových váčků.
Funkce Golgiho aparátu: 1) akumulace proteinů, lipidů, sacharidů, 2) „balení“ proteinů, lipidů, sacharidů do membránových váčků, 4) syntéza sacharidů a lipidů, 6) místo tvorby lysozomů.
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 jich může obsahovat 20 až 60 různé typy hydrolytické enzymy
Funkce lysozomů: 1) intracelulární trávení organická hmota 2) zničení nepotřebných buněčných a nebuněčných struktur,
3) účast na procesech buněčné reorganizace.
Vakuoly- jednomembránové organely jsou naplněné „nádoby“. vodní roztoky organické a anorganické látky.. 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 zralá buňka, jádro a organely jsou vytlačeny směrem k buněčné membráně.. Kapalina, která vyplňuje rostlinnou vakuolu, je tzv. buněčná míza.
Jednobuněční živočichové mají také kontraktilní vakuoly, které plní funkci osmoregulace a vylučování.
Funkce vakuoly: 1) akumulace a skladování vody,
2) regulace metabolismus voda-sůl,
3) udržování tlaku turgoru,
4) akumulace ve vodě rozpustných metabolitů, rezervních živin,
5) viz funkce lysozomů.
Mitochondrie
Struktura mitochondrií:
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 je hladká, vnitřní tvoří četné záhyby - cristas..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 a ribozomy.
Funkce mitochondrií: 1) syntéza ATP, 2) rozklad organických látek kyslíkem.
Plastidy
Plastidová struktura: 1 - vnější membrána; 2 - vnitřní membrána; 3 - stroma; 4 - tylakoid; 5 - obilí; 6 - lamely; 7 - škrobová zrna; 8 - lipidové kapky.
Plastidy jsou charakteristické pouze pro rostlinné buňky. Rozlišovat tři hlavní typy plastidů:
leukoplasty - bezbarvé plastidy v buňkách nezbarvených částí rostlin,
chromoplasty - 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 je hladká, vnitřní má složitou skládanou strukturu. Nejmenší fold se nazývá tylakoid.. Skupina thylakoidů uspořádaných jako hromádka mincí se nazývá aspekt .
Vnitřní prostor chloroplastů je vyplněn stroma. Stroma obsahuje kruhovou „nahou“ DNA, ribozomy
Funkce chloroplastů: fotosyntéza.
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 a ribozomy. Neexistují žádné pigmenty. Buňky podzemních orgánů rostliny (kořeny, hlízy, oddenky atd.) mají zvláště mnoho leukoplastů.
Funkce leukoplastů: syntéza, akumulace a ukládání rezervních živin.
Chromoplasty. Ohraničeno dvěma membránami. Vnější membrána je hladká, vnitřní membrána je buď hladká nebo tvoří jednotlivé tylakoidy. Stroma obsahuje kruhovou DNA a pigmenty, které dávají chromoplastům žlutou, červenou nebo oranžovou barvu. Chromoplasty jsou považovány za konečnou fázi vývoje plastidů.
Funkce chromoplastů: barví květy a plody a tím přitahují opylovače a rozptylovače semen.
Struktura a funkce jádra
Typicky ho má eukaryotická buňka jádro, ale existují dvoujaderné (nálevníky) a vícejaderné buňky (opalin). Některé vysoce specializované buňky ztrácejí jádro podruhé (erytrocyty savců, sítové rourky krytosemenných).
Tvar jádra je kulovitý, elipsoidní, fazolovitý atd. Průměr jádra bývá od 3 do 10 mikronů.
Struktura jádra:
1 - vnější membrána; 2 - vnitřní membrána; 3 - póry; 4 - jadérko; 5 - heterochromatin; 6 - euchromatin.
Jádro je od cytoplazmy ohraničeno dvěma membránami (každá z nich má typická struktura). Mezi membránami je úzká mezera vyplněná polotekutou látkou. V některých místech membrány vzájemně splývají a vytvářejí póry, kterými dochází k výměně látek mezi jádrem a cytoplazmou. Vnější jaderná membrána na straně obrácené k cytoplazmě je pokryta ribozomy, což jí dodává drsnost, vnitřní membrána je hladká.
Funkce jádra: 1) ukládání dědičné informace a její přenos do dceřiných buněk při dělení, 2) regulace buněčné aktivity regulací syntézy různých proteinů, 3) místo vzniku ribozomálních podjednotek
Související informace.
Organely (z řeckého organon - nástroj, orgán a idos - typ, podobenství) jsou nadmolekulární struktury cytoplazmy, které plní specifické funkce, bez nichž je normální buněčná činnost nemožná. Organely se podle struktury dělí na nemembránové (neobsahující membránové složky) a membránové (s membránami). Membránové organely (endoplazmatické retikulum, Golgiho komplex, lysozomy, peroxisomy, mitochondrie a plastidy) jsou charakteristické pouze pro eukaryotické buňky. Mezi nemembránové organely patří buněčné centrum eukaryotických buněk a ribozomy, které jsou přítomny v cytoplazmě eukaryotických i prokaryotických buněk. Jedinou organelou, která je univerzální pro všechny typy buněk, jsou tedy ribozomy.
Membránové organely
Hlavní složkou membránových organel je membrána. Biologické membrány jsou stavěny podle obecný princip, Ale chemické složení membrány různých organel jsou různé. Všechno buněčné membrány- jedná se o tenké filmy (tloušťky 7–10 nm), jejichž základem je dvojitá vrstva lipidů (dvojvrstva), uspořádaná tak, že nabité hydrofilní části molekul jsou v kontaktu s prostředím, a hydrofobní zbytky mastné kyseliny každé monovrstvy jsou směrovány do membrány a jsou ve vzájemném kontaktu. Molekuly proteinu (integrální membránové proteiny) jsou zabudovány do lipidové dvojvrstvy takovým způsobem, že hydrofobní části molekuly proteinu jsou v kontaktu se zbytky mastných kyselin v molekulách lipidu a hydrofilní části jsou vystaveny okolnímu prostředí. Kromě toho se část rozpustných (nemembránové proteiny) připojuje k membráně především díky iontovým interakcím (proteiny periferní membrány). Sacharidové fragmenty jsou také připojeny k mnoha proteinům a lipidům v membránách. Biologické membrány jsou tedy lipidové filmy, do kterých jsou zabudovány integrální proteiny.
Jednou z hlavních funkcí membrán je vytvořit hranici mezi buňkou a prostředím a různými kompartmenty buňky. Lipidová dvojvrstva je propustná především pro sloučeniny rozpustné v tucích a plyny, hydrofilní látky jsou transportovány přes membrány pomocí speciálních mechanismů: nízkomolekulární látky pomocí různých nosičů (kanály, pumpy atd.) a vysokomolekulární látky pomocí procesů exo - a endocytóza.
Při endocytóze dochází k sorbci určitých látek na povrchu membrány (v důsledku interakce s membránovými proteiny). V tomto okamžiku se vytvoří invaginace membrány do cytoplazmy. Lahvička obsahující přenesenou sloučeninu se pak oddělí od membrány. Endocytóza je tedy přenos vysokomolekulárních sloučenin do buňky vnější prostředí, obklopený částí membrány. Reverzní proces, tedy exocytóza, je přenos látek z buňky ven. Dochází k němu fúzí s plazmatickou membránou vezikuly naplněné transportovanými vysokomolekulárními sloučeninami. Membrána vezikuly se spojí s plazmatickou membránou a její obsah se vylije.
Kanály, pumpy a další transportéry jsou molekuly integrálních membránových proteinů, které typicky tvoří póry v membráně.
Kromě funkcí separace prostoru a zajištění selektivní permeability jsou membrány schopny snímat signály. Tuto funkci plní receptorové proteiny, které vážou signální molekuly. Jednotlivé membránové proteiny jsou enzymy, které provádějí specifické chemické reakce.
Jednomembránové organely
1. Endoplazmatické retikulum (ER)
EPS je jednomembránová organela skládající se z dutin a tubulů navzájem spojených. Endoplazmatické retikulum je strukturně spojeno s jádrem: z vnější membrány jádra vybíhá membrána, která tvoří stěny endoplazmatického retikula. Existují 2 typy EPS: hrubý (granulovaný) a hladký (agranulární). Oba typy EPS jsou přítomny v jakékoli buňce.
Na membránách drsného ER jsou četné malé granule - ribozomy, speciální organely, s jejichž pomocí se syntetizují proteiny. Není proto těžké uhodnout, že na povrchu hrubého EPS jsou syntetizovány proteiny, které pronikají dovnitř hrubého EPS a mohou se jeho dutinami pohybovat na libovolné místo v buňce.
Membrány hladkého ER postrádají ribozomy, ale v jeho membránách jsou zabudovány enzymy, které provádějí syntézu sacharidů a lipidů. Po syntéze se mohou sacharidy a lipidy také pohybovat po membránách EPS na libovolné místo v buňce Stupeň rozvoje typu EPS závisí na specializaci buňky. Například v buňkách, které syntetizují proteinové hormony, bude lépe vyvinut granulární EPS a v buňkách, které syntetizují látky podobné tuku, bude lépe vyvinut agranulární EPS.
Funkce EPS:
1. Syntéza látek. Proteiny jsou syntetizovány na hrubém ER a lipidy a sacharidy jsou syntetizovány na hladkém ER.
2. Transportní funkce. Prostřednictvím dutin ER se syntetizované látky pohybují na libovolné místo v buňce.
2. Golgiho komplex
Golgiho komplex (diktyozom) je shluk plochých membránových vaků zvaných cisterny. Nádrže jsou od sebe zcela izolované a nejsou vzájemně propojeny. Po okrajích nádrží se větví četné trubky a bubliny. Čas od času se z EPS oddělí vakuoly (vezikuly) se syntetizovanými látkami, které se přesunou do Golgiho komplexu a spojí se s ním. Látky syntetizované v ER se stávají složitějšími a hromadí se v Golgiho komplexu.
Funkce Golgiho komplexu
1. V nádržích Golgiho komplexu dochází k další chemické přeměně a komplikaci látek vstupujících do něj z EPS. Vznikají například látky nezbytné k obnově buněčné membrány (glykoproteiny, glykolipidy) a polysacharidy.
2. V Golgiho komplexu se látky hromadí a dočasně „ukládají“
3. Vzniklé látky se „sbalí“ do váčků (vakuol) a v této podobě se pohybují po celé buňce.
4. Lysozomy (kulovité organely s trávicími enzymy) vznikají v Golgiho komplexu.
3. Lysozomy („lýza“ – rozpad, rozpouštění)
Lysozomy jsou malé kulovité organely, jejichž stěny jsou tvořeny jedinou membránou; obsahují lytické (štěpící) enzymy. Za prvé, lysozomy oddělené od Golgiho komplexu obsahují neaktivní enzymy. Za určitých podmínek se aktivují jejich enzymy. Při splynutí lysozomu s fagocytotickou nebo pinocytotickou vakuolou vzniká trávicí vakuola, ve které dochází k intracelulárnímu trávení různých látek.
Funkce lysozomů:
1. Rozkládají látky absorbované v důsledku fagocytózy a pinocytózy. Biopolymery se rozkládají na monomery, které vstupují do buňky a jsou využívány pro její potřeby. Lze je například použít k syntéze nových organických látek nebo je lze dále rozkládat za účelem výroby energie.
2. Zničte staré, poškozené, nadbytečné organely. K rozpadu organel může dojít i při hladovění buněk.
3. Proveďte autolýzu (štěpení) buňky (resorpce ocasu u pulců, zkapalnění tkání v oblasti zánětu, destrukce buněk chrupavky v procesu tvorby kostní tkáně atd.).
4. Vakuoly
Vakuoly jsou kulovité jednomembránové organely, které jsou zásobárnami vody a látek v ní rozpuštěných. Mezi vakuoly patří: fagocytotické a pinocytotické vakuoly, trávicí vakuoly, vezikuly oddělené od ER a Golgiho komplex. Vakuoly živočišná buňka- malé, početné, ale jejich objem nepřesahuje 5 % celkového objemu buňky. Jejich hlavní funkcí je transport látek v buňce a interakce mezi organelami.
V rostlinné buňce tvoří vakuoly až 90 % objemu. Ve zralém rostlinná buňka existuje pouze jedna vakuola, která zaujímá centrální polohu. Membrána vakuoly rostlinné buňky je tonoplast, jejím obsahem je buněčná míza. Funkce vakuol v rostlinné buňce: udržování buněčné membrány v napětí, akumulace různých látek včetně buněčného odpadu. Vakuoly dodávají vodu pro procesy fotosyntézy.
Buněčná šťáva může obsahovat:
Rezervní látky, které může využít samotná buňka (organické kyseliny, aminokyseliny, cukry, bílkoviny).
- látky, které se odstraňují z metabolismu buňky a hromadí se ve vakuole (fenoly, třísloviny, alkaloidy atd.)
- fytohormony, fytoncidy,
- pigmenty (barvicí látky), které dávají buněčné míze fialovou, červenou, modrou, fialovou a někdy žlutou nebo krémovou barvu. Jsou to pigmenty buněčné mízy, které barví okvětní lístky, plody a kořeny.
Tubulární vakuolární systém buňky (systém transportu a syntézy látek)
ER, Golgiho komplex, lysozomy a vakuoly tvoří jediný tubulárně-vakuolární systém buňky. Všechny jeho prvky mají podobné chemické složení membrán, takže je možná jejich interakce. Všechny prvky FAC pocházejí z EPS. Vakuoly, které vstupují do Golgiho komplexu, se oddělují od EPS, z Golgiho komplexu se oddělují vezikuly, které splývají s buněčnou membránou, lysozomy.
Hodnota FAC:
1. KBC membrány rozdělují obsah buňky do samostatných kompartmentů (kompartmentů), ve kterých probíhají určité procesy. To umožňuje, aby v buňce probíhaly současně různé procesy, někdy přímo opačné.
2. V důsledku činnosti CVS se buněčná membrána neustále obnovuje.
Dvoumembránové organely
Dvoumembránová organela je dutá struktura, jejíž stěny jsou tvořeny dvojitou membránou. Existují 2 typy dvoumembránových organel: mitochondrie a plastidy. Mitochondrie jsou charakteristické pro všechny eukaryotické buňky, plastidy se nacházejí pouze v rostlinných buňkách. Mitochondrie a plastidy jsou součástí energetického systému buňky, v důsledku jejich fungování se syntetizuje ATP.
Mitochondrie je dvoumembránová semiautonomní organela, která syntetizuje ATP.
Tvar mitochondrií je různý, mohou být tyčinkovité, vláknité nebo kulovité. Stěny mitochondrií jsou tvořeny dvěma membránami: vnější a vnitřní. Vnější blána je hladká a vnitřní tvoří četné záhyby - cristae. Vnitřní membrána obsahuje četné enzymové komplexy, které provádějí syntézu ATP.
Rostlinné buňky mají speciální dvoumembránové organely – plastidy. Existují 3 typy plastidů: chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty.
Chloroplasty mají plášť ze 2 membrán. Vnější schránka hladká a vnitřní tvoří četné váčky (tylakoidy). Hromada thylakoidů je grana. Granule jsou uspořádány pro lepší penetraci sluneční světlo. Tylakoidní membrány obsahují molekuly zeleného barviva chlorofylu, takže chloroplasty mají zelená barva. Fotosyntéza probíhá za pomoci chlorofylu. Tím pádem, hlavní funkce chloroplasty - provádějící proces fotosyntézy.
Chromoplasty jsou plastidy červené, oranžové nebo žluté barvy. Chromoplasty jsou zbarveny karotenoidovými pigmenty umístěnými v matrici. Tylakoidy jsou špatně vyvinuté nebo zcela chybí. Přesná funkce chromoplastů není známa. Možná přitahují zvířata na zralé plody.
Leukoplasty jsou bezbarvé plastidy umístěné v buňkách bezbarvých tkání. Tylakoidy jsou nevyvinuté. Leukoplasty akumulují škrob, lipidy a proteiny.
Plastidy se mohou vzájemně přeměňovat: leukoplasty - chloroplasty - chromoplasty.
