Struktura buňky 6. Biologie: buňky

Každý organismus je integrální živý systém.

Navzdory provedení různé funkce A různé velikosti celkový plán struktura buněk je podobná.

Skládá se ze tří neoddělitelně propojených částí:

1. skořápky,

2. cytoplazma,

3. jádra.

V typickém živočišná buňka Rozlišují se následující struktury:

1.membrána;

2.jádro;

3.cytoplazma;

4.endoplazmatické retikulum (ER) ;

5.Golgiho komplex;

6.lysozomy;

7.mitochondrie;

8.ribozomy;

9.buněčné centrum;

10. pohybové organoidy .

7. Co je osmotický tlak ?

Osmotický tlak, difúzní tlak, termodynamický parametr charakterizující tendenci roztoku snižovat svou koncentraci při kontaktu s čistým rozpouštědlem v důsledku protidifúze molekul rozpuštěné látky a rozpouštědla.

Koncentrace iontů a cukrů v buněčné míze centrální vakuoly je obvykle vyšší než v buněčné stěně; Tonoplast výrazně zpomaluje difúzi těchto látek z vakuoly a zároveň je snadno propustný pro vodu.

Voda tedy bude proudit do vakuola. Tento jednosměrný proces difúze vody přes selektivně propustnou membránu se nazývá osmóza A. Voda vstupující do buněčné mízy vyvíjí tlak na stěnový protoplast a skrze něj na buněčnou stěnu, čímž způsobuje její napjatý, elastický stav, popř. buněčný turgor.

Turgor zajišťuje, že nelignifikované rostlinné orgány si zachovávají svůj tvar a polohu v prostoru a také odolnost vůči mechanickým faktorům.

Pokud je umístěna buňka hypertonický roztok nějakou netoxickou sůl nebo cukr (tj. do roztoku o vyšší koncentraci, než je koncentrace buněčné mízy), pak dojde k osmotickému uvolnění vody z vakuoly. V důsledku toho se jeho objem zmenšuje, protoplast elastické stěny se vzdaluje od buněčné stěny, mizí turgor a buněčná plazmolýza .

Plazmolýza je obvykle reverzibilní. Když je buňka umístěna do vody nebo hypotonického roztoku, voda je opět energicky absorbována centrální vakuolou, protoplast je opět přitlačován k buněčné stěně a turgor je obnoven. Plazmolýza může sloužit jako indikátor živého stavu buňky, mrtvá buňka není plazmolyzována, protože nemá selektivně permeabilní membrány.

Ztráta turgoru způsobuje vadnutí rostliny. Při vadnutí na vzduchu v podmínkách nedostatečného přísunu vody se tenké buněčné stěny smršťují současně s protoplastem a skládají se.

Turgorův tlak nejen udržuje tvar nelignifikovaných částí rostlin, je také jedním z růstových faktorů buněk, zajišťujících růst buněk prodlužováním, tedy pohlcováním vody a zvětšováním velikosti vakuoly. V živočišných buňkách neexistuje centrální vakuola, k jejich růstu dochází především v důsledku zvýšení množství cytoplazmy, proto je velikost živočišných buněk obvykle menší než u rostlinných buněk.

Centrální vakuola vzniká splynutím četných malých vakuol, které jsou přítomny v meristematických (embryonálních) buňkách. Předpokládá se, že tyto cytoplazmatické vakuoly jsou tvořeny membránami endoplazmatického retikula nebo Golgiho aparátu.

8. Co je to cytoplazma?

Cytoplazma - vnitřní prostředíživá buňka, jiná než jádro, ohraničená plazmatickou membránou. Zahrnuje hyaloplazmu - hlavní průhlednou látku cytoplazmy, základní buněčné složky v ní nacházející se - organely, a také různé nestálé struktury - inkluze.

Složení cytoplazmy zahrnuje všechny typy organických a Ne organická hmota. Obsahuje také nerozpustný odpad metabolické procesy a rezervovat živiny. Hlavní látkou cytoplazmy je voda.

Cytoplazma se neustále pohybuje, proudí uvnitř živé buňky, pohybuje s ní různé látky, inkluze a organely. Tento pohyb se nazývá cyklóza. Probíhají v něm všechny metabolické procesy.

Cytoplazma je schopná růstu a reprodukce a je-li částečně odstraněna, může být obnovena. Cytoplazma však normálně funguje pouze v přítomnosti jádra.

Bez něj nemůže cytoplazma dlouhodobě existovat, stejně jako jádro bez cytoplazmy. Nejdůležitější úlohou cytoplazmy je všechny sjednotit buněčné struktury(komponenty) a zajištění jejich chemické interakce.

Následující

Buňka ……………………………………………………… 1

Struktura buňky ………………………………………………………… 2

Cytologie………………………………………………………..3

Mikroskop a buňka………………………………………………..4

Schéma buněčné struktury………………………………………………………..6

Buněčné dělení ……………………………………………………… 10

Schéma dělení mitotických buněk………………………………...12

Buňka

Buňka je elementární část organismu, schopná samostatné existence, sebereprodukce a vývoje. Buňka je základem stavby a životní činnosti všech živých organismů a rostlin. Buňky mohou existovat jako nezávislé organismy nebo jako součást mnohobuněčné organismy(tkáňové buňky). Termín „buňka“ navrhl anglický mikroskopista R. Hooke (1665). Buňka je předmětem studia speciálního oboru biologie – cytologie. Systematičtější studium buněk začalo v devatenáctém století. Jeden z největších vědeckých teorií v té době tam bylo Buněčná teorie, který potvrdil jednotu struktury veškeré živé přírody. Studium veškerého života na buněčné úrovni je jádrem moderního biologického výzkumu.

Ve struktuře a funkcích každé buňky se nacházejí znaky, které jsou společné všem buňkám, což odráží jednotu jejich původu z primárních organických látek. Konkrétní vlastnosti různých buněk jsou výsledkem jejich specializace v procesu evoluce. Všechny buňky tedy regulují metabolismus stejným způsobem, zdvojují a využívají svůj dědičný materiál, přijímají a využívají energii. Přitom různé jednobuněčné organismy (améby, střevíčky, nálevníky atd.) se dost výrazně liší velikostí, tvarem a chováním. Neméně ostře se liší buňky mnohobuněčných organismů. Člověk má tedy lymfoidní buňky – malé (asi 10 mikronů v průměru) kulaté buňky zapojené do imunologických reakcí a nervové buňky, z nichž některé mají procesy delší než metr; Tyto buňky plní hlavní regulační funkce v těle.

První cytologickou výzkumnou metodou byla mikroskopie živých buněk. Moderní možnosti intravitální světelné mikroskopie - fázový kontrast, luminiscence, interference atd. - umožňují studovat tvar buněk a obecná struktura některé její struktury, pohyb a dělení buněk. Detaily buněčné struktury se odhalí až po speciálním kontrastování, kterého se dosáhne barvením usmrcené buňky. Nová etapa studium struktury buňky – elektronová mikroskopie, která má oproti světelné mikroskopii výrazně vyšší rozlišení struktury buňky. Chemické složení buněk je studováno cyto- a histochemickými metodami, které umožňují určit lokalizaci a koncentraci látky v buněčných strukturách, intenzitu syntézy látek a jejich pohyb v buňkách. Cytofyziologické metody umožňují studovat buněčné funkce.

Buněčná struktura

Buňky všech organismů mají jednotný strukturní plán, který jasně ukazuje shodnost všech životních procesů. Každá buňka obsahuje dvě neoddělitelně spojené části: cytoplazmu a jádro. Jak cytoplazma, tak jádro se vyznačují složitostí a přísnou uspořádaností struktury a naopak zahrnují mnoho různých konstrukční jednotky, vykonávající velmi specifické funkce.

Shell. Přímo interaguje s vnějším prostředím a interaguje se sousedními buňkami (u mnohobuněčných organismů).

Skořápka je zvykem buňky. Ostražitě zajišťuje, aby do klece nepronikly zbytečné látky. tento moment látky; naopak látky, které buňka potřebuje, mohou počítat s její maximální pomocí.

Plášť jádra je dvojitý; sestává z vnitřní a vnější jaderné membrány. Mezi těmito membránami je perinukleární prostor. Vnější jaderná membrána je obvykle spojena s kanály endoplazmatického retikula.

Skořápka jádra obsahuje četné póry. Vznikají uzavřením vnější a vnitřní membrány a mají různé průměry. Některá jádra, jako jsou jádra vajíček, mají mnoho pórů a jsou umístěna v pravidelných intervalech na povrchu jádra. Počet pórů v jaderném obalu se liší různé typy buňky. Póry jsou umístěny ve stejné vzdálenosti od sebe. Protože se průměr póru může lišit a v některých případech mají jeho stěny poměrně složitou strukturu, zdá se, že se póry stahují, uzavírají, nebo naopak rozšiřují. Díky pórům se karyoplazma dostává do přímého kontaktu s cytoplazmou. Póry snadno procházejí poměrně velké molekuly nukleosidů, nukleotidů, aminokyselin a proteinů a dochází tak k aktivní výměně mezi cytoplazmou a jádrem.

Cytologie

Věda, která studuje strukturu a funkci buněk, se nazývá cytologie.

Za poslední desetiletí udělala velké pokroky, především díky vývoji nových metod pro studium buněk.

Hlavním „nástrojem“ cytologie je mikroskop, který umožňuje studovat strukturu buňky při 2400-2500násobném zvětšení. Buňky jsou studovány v živé formě i po speciální léčbě. Ten se dělí na dvě hlavní fáze.

Nejprve jsou buňky fixovány, to znamená, že jsou usmrceny rychle působícími látkami, které jsou pro buňky toxické a neničí jejich struktury. Druhou fází je barvení přípravku. Vychází z toho, že různé části buňky s v různé míře intenzita je vnímána některými barvivy. Díky tomu je možné jasně identifikovat různé konstrukční prvky buňky, které nejsou viditelné bez obarvení kvůli jejich podobnému indexu lomu. Velmi často se používá metoda výroby řezů. K tomu se tkáně nebo jednotlivé buňky po speciální úpravě uzavřou v pevném médiu (parafín, celoidin), načež se pomocí speciálního zařízení - mikrotomu vybaveného ostrou žiletkou rozloží na tenké řezy. tloušťka 3 mikrony (mikron = 0,001 mm).

1. Ne všechny organismy mají buněčnou strukturu.

Buněčná organizace byla výsledkem dlouhého vývoje, kterému předcházely nebuněčné (předbuněčné) formy života. Fixované a barevné preparáty se před vyšetřením vloží do média s vysokým indexem lomu (glycerin, kanadský balzám apod.). Díky tomu se stávají transparentními, což usnadňuje studium léku.

V moderní cytologii byla vyvinuta řada nových metod a technik, jejichž použití mimořádně prohloubilo znalosti o stavbě a fyziologii buňky.

Velmi velká důležitost Ke studiu buněk se používají biochemické a cytochemické metody. V současné době můžeme nejen studovat strukturu buňky, ale také určit její chemické složení a její změny v průběhu života buňky. Mnoho z těchto metod se spoléhá na použití barevných reakcí k rozlišení mezi určitými chemické substance nebo skupiny látek. Studium distribuce látek různého chemického složení v buňce pomocí barevných reakcí je cytochemická metoda. Má velký význam pro studium metabolismu a dalších aspektů buněčné fyziologie.

Mikroskop a buňka

Ultrafialová mikroskopie je široce používána v moderní cytologii. Ultrafialové paprsky jsou pro lidské oko neviditelné, ale jsou vnímány fotografickou deskou. Někteří zejména hrají důležitá role V životě buňky organické látky (nukleové kyseliny) selektivně absorbují ultrafialové paprsky. Z fotografií pořízených v ultrafialových paprscích lze tedy usuzovat na rozložení nukleových látek v buňce.

Ke studiu pronikání různých látek z prostředí do buňky byla vyvinuta řada sofistikovaných metod.

K tomuto účelu se používají zejména intravitální (vitální) barviva. Jsou to barviva (například neutrální červeň), která proniknou do buňky, aniž by ji zabila. Pozorováním živé, vitálně zbarvené buňky lze posoudit cesty pronikání a hromadění látek v buňce.

Zvláště důležitou roli ve vývoji cytologie, stejně jako ve studiu tenká struktura u prvoků hrála roli elektronová mikroskopie.

Elektronový mikroskop je založen na jiném principu než světelný optický mikroskop. Objekt je studován ve svazku rychle létajících elektronů. Vlnová délka elektronových paprsků je mnohotisíckrát menší než vlnová délka světelných paprsků. To umožňuje získat výrazně větší rozlišení, tj. mnohem větší zvětšení než ve světelném mikroskopu. Paprsek elektronů prochází studovaným objektem a poté dopadá na fluorescenční stínítko, na které se promítá obraz objektu. Aby byl předmět pro elektronový paprsek průhledný, musí být velmi tenký. Běžné mikrotomové řezy o tloušťce 3-5 mikronů jsou k tomu zcela nevhodné. Budou zcela absorbovat elektronový paprsek. Byla vytvořena speciální zařízení - ultramikrotomy, které umožňují získat řezy zanedbatelné tloušťky, řádově 100-300 angstromů (angstrom je jednotka délky rovnající se jedné desetitisícině mikronu). Rozdíly v absorpci elektronů v různých částech buňky jsou tak malé, že bez speciálního zpracování na obrazovce elektronový mikroskop nelze je odhalit. Zkoumané objekty jsou proto předem upraveny látkami, které jsou pro elektrony nepropustné nebo obtížně prostupné. Takovou látkou je oxid osmičelý (Os04). Ona dovnitř různé míry je absorbován různými částmi buňky, které díky tomu zadržují elektrony odlišně.

Pomocí elektronového mikroskopu lze získat zvětšení řádově 100 000.

Elektronová mikroskopie otevírá nové perspektivy ve studiu buněčné organizace.

Schéma buněčné struktury

Na Obr. 15 a Obr. 16 porovnává schéma struktury buňky, jak byla prezentována ve dvacátých letech tohoto století a jak se jeví v současnosti.

Vně je buňka od okolí ohraničena tenkou buněčnou membránou, která hraje důležitou roli při regulaci vstupu látek do cytoplazmy. Hlavní látka cytoplazmy má složité chemické složení.

Je založen na bílkovinách, které jsou ve stavu koloidní roztok. Proteiny jsou složité organické látky s velkými molekulami (jejich molekulová hmotnost je velmi vysoká, měřeno v desítkách tisíc vzhledem k atomu vodíku) a vysokou chemickou mobilitou. Kromě proteinů je v cytoplazmě přítomno mnoho dalších proteinů organické sloučeniny(sacharidy, tuky), mezi nimiž v životě buňky hrají zvláště důležitou roli složité organické látky – nukleové kyseliny. Z anorganických komponenty Cytoplazma by se měla v první řadě nazývat voda, která hmotnostně tvoří výrazně více než polovinu všech látek tvořících buňku. Voda je důležitá jako rozpouštědlo, protože metabolické reakce probíhají v kapalném prostředí. Kromě toho článek obsahuje ionty solí (Ca2+, K+, Na+, Fe2+, Fe3+ atd.).

Organely jsou umístěny v hlavní látce cytoplazmy - neustále přítomné struktury, které plní určité funkce v životě buňky. Mezi nimi hrají důležitou roli v metabolismu mitochondrie. Ve světelném mikroskopu jsou viditelné ve formě malých tyčinek, nití a někdy i granulí.

Elektronový mikroskop ukázal, že struktura mitochondrií je velmi složitá. Každá mitochondrie má obal sestávající ze tří vrstev a vnitřní dutinu.

Z ulity do této dutiny naplněné tekutým obsahem vyčnívají četné přepážky, nedosahující k protější stěně, zvané cristae. Cytofyziologické studie ukázaly, že mitochondrie jsou organely, se kterými jsou spojeny dýchací procesy buňky (oxidační). v vnitřní dutina, respirační enzymy (organické katalyzátory) jsou lokalizovány na skořápce a kristách a poskytují složité chemické přeměny, které tvoří proces dýchání.

V cytoplazmě se kromě mitochondrií nachází komplexní systém membrány, které dohromady tvoří endoplazmatické retikulum (obr. 16).

Studie elektronového mikroskopu ukázaly, že membrány endoplazmatického retikula jsou dvojité. Na straně obrácené k hlavní látce cytoplazmy obsahuje každá membrána četná granule (nazývaná „Pallasova tělíska“ podle vědce, který je objevil). Tyto granule obsahují nukleové kyseliny (jmenovitě ribonukleovou kyselinu), proto se jim také říká ribozomy. Na endoplazmatickém retikulu se za účasti ribozomů provádí jeden z hlavních procesů buněčného života - syntéza proteinů.

Některé z cytoplazmatických membrán jsou prosté ribozomů a tvoří zvláštní systém zvaný Golgiho aparát.

Tato formace byla v buňkách objevena již poměrně dlouho, protože ji lze detekovat pomocí speciálních metod při zkoumání pod světelným mikroskopem. nicméně jemná struktura Golgiho aparát se stal známým pouze jako výsledek elektronových mikroskopických studií. Funkční význam Tato organela se scvrkává na skutečnost, že v oblasti aparátu jsou koncentrovány různé látky syntetizované v buňce, například sekreční zrna ve žlázových buňkách atd. Membrány Golgiho aparátu jsou ve spojení s endoplazmatickým retikulem. Je možné, že na membránách Golgiho aparátu probíhá řada syntetických procesů.

Endoplazmatické retikulum je spojeno s vnější schránka jádra. Toto spojení zřejmě hraje významnou roli v interakci mezi jádrem a cytoplazmou. Endoplazmatické retikulum má také spojení s vnější membránou buňky a na některých místech do ní přímo přechází.

Pomocí elektronového mikroskopu byl v buňkách objeven další typ organel – lysozomy (obr. 16).

Velikostí a tvarem se podobají mitochondriím, ale lze je od nich snadno odlišit absencí tenkých vnitřní struktura, tak charakteristické a typické pro mitochondrie. Podle názoru většiny moderních cytologů obsahují lysozomy trávicí enzymy spojené s rozkladem velkých molekul organických látek vstupujících do buňky. Jsou to jakoby rezervoáry enzymů, které se postupně využívají v životě buňky.

V cytoplazmě živočišných buněk je centrosom obvykle umístěn v blízkosti jádra. Tato organela má stálá struktura. Skládá se z devíti ultramikroskopických tyčovitých útvarů, uzavřených ve speciálně diferencované kompaktní cytoplazmě. Centrosom je organela spojená s dělením buněk.

Rýže. 16. Schéma buněčné struktury podle moderních údajů s přihlédnutím k elektronovým mikroskopickým studiím:

1 - cytoplazma; 2 - Golgiho aparát, 3 - centrosom; 4 - mitochondrie; 5 - endoplazmatického retikula; 6 - jádro; 7 - jadérko; 8 - lysozomy.

Kromě uvedených cytoplazmatických organel buňky může obsahovat různé speciální struktury a inkluze spojené s metabolismem a výkonem různých speciálních funkcí charakteristických pro danou buňku. Živočišné buňky obvykle obsahují glykogen nebo živočišný škrob. Jedná se o rezervní látku spotřebovanou v metabolických procesech jako hlavní materiál pro oxidační procesy. Často se vyskytují tukové inkluze ve formě malých kapiček.

Ve specializovaných buňkách jako např svalové buňky, existují speciální kontraktilní vlákna spojená s kontraktilní funkcí těchto buněk. V rostlinných buňkách je přítomna řada speciálních organel a inkluzí. V zelených částech rostlin jsou vždy přítomny chloroplasty - bílkovinná tělíska obsahující zelené barvivo chlorofyl, za jehož účasti probíhá fotosyntéza - proces vzdušné výživy rostliny. Jako rezervní látka se zde obvykle nacházejí škrobová zrna, která u zvířat chybí. Na rozdíl od zvířat, rostlinné buňky mít, kromě vnější membrána, odolné skořápky vyrobené z vláken a, které určuje zvláštní pevnost rostlinných tkání.

Buněčné dělení

Schopnost buněk se samy reprodukovat je založena na jedinečné vlastnosti DNA samokopírovat a přesně ekvivalentním dělení reprodukovaných chromozomů během procesu mitózy. V důsledku dělení vznikají dvě buňky, shodné s původní genetickými vlastnostmi a s aktualizovaným složením jádra a cytoplazmy. Procesy samoreprodukce chromozomů, jejich dělení, tvorba dvou jader a dělení cytoplazmy jsou časově odděleny a společně tvoří mitotický cyklus buňky. Pokud se po dělení buňka začne připravovat na další dělení, mitotický cyklus se shoduje s životní cyklus buňky. V mnoha případech však buňky po dělení (a někdy i před ním) opouštějí mitotický cyklus, diferencují se a plní v těle tu či onu speciální funkci. Složení takových buněk může být aktualizováno v důsledku dělení špatně diferencovaných buněk. V některých tkáních jsou diferencované buňky schopny znovu vstoupit do mitotického cyklu. V nervové tkáni se diferencované buňky nedělí; mnoho z nich žije stejně dlouho jako tělo jako celek, tedy u lidí - několik desetiletí. Zároveň i jádra nervové buňky neztrácejí schopnost dělení: být transplantován do cytoplazmy rakovinné buňky, jádra neuronů syntetizují DNA a dělí se. Experimenty s hybridními buňkami ukazují vliv cytoplazmy na projevy jaderných funkcí. Nedostatečná příprava na dělení zabraňuje mitóze nebo narušuje její průběh. V některých případech tedy nedochází k cytoplazmatickému dělení a vzniká dvoujaderná buňka. Opakované dělení jader v nedělící se buňce vede ke vzniku mnohojaderných buněk nebo složitých supracelulárních struktur (symplastů), například v příčně pruhovaných svalech. Někdy je reprodukce buněk omezena na reprodukci chromozomů a polyploidní buňka, mající zdvojenou (ve srovnání s původní buňkou) sadu chromozomů. Polyploidizace vede ke zvýšené syntetické aktivitě a zvýšení velikosti a hmoty buněk.

Jeden z hlavních biologické procesy, který zajišťuje kontinuitu forem života a je základem všech forem reprodukce, je proces buněčného dělení. Tento proces, známý jako karyokineze nebo mitóza, probíhá s úžasnou důsledností, pouze s některými podrobnými odchylkami, v buňkách všech rostlin a živočichů, včetně prvoků. Během mitózy dochází rovnoměrné rozložení chromozomy procházející duplikací mezi dceřinými buňkami. Z kterékoli části každého chromozomu přijímají dceřiné buňky polovinu. Aniž bychom se pouštěli do podrobného popisu mitózy, povšimneme si pouze jejích hlavních bodů (obr.).

V první fázi mitózy, nazývané profáze, jsou chromozomy ve formě vláken jasně viditelné v jádře.

Rýže. Schéma dělení mitotických buněk:

1 - neštěpné jádro;

2-6 - postupné fáze jaderné změny v profázi;

7-9 - metafáze;

10 - anafáze;

11-13 - telofáze. různé délky.

V nedělícím se jádře, jak jsme viděli, vypadají chromozomy jako tenké, nepravidelně umístěné vlákna, vzájemně propletené. Profáze se zkracují a zahušťují. Zároveň se každý chromozom ukáže jako dvojitý. Po jeho délce probíhá mezera, která rozděluje chromozom na dvě sousední a zcela podobné poloviny.

V další fázi mitózy - metafázi - je jaderná membrána zničena, jadérka jsou rozpuštěna a chromozomy leží v cytoplazmě. Všechny chromozomy jsou uspořádány v jedné řadě a tvoří tzv. rovníkovou desku. Centrosom prochází významnými změnami. Dělí se na dvě části, které se rozbíhají a mezi nimi se tvoří závity tvořící achromatické vřeteno. Rovníková deska chromozomů se nachází podél rovníku tohoto vřeténka.

Ve stádiu anafáze dochází k procesu divergence k opačným pólům dceřiných chromozomů, který vzniká, jak jsme viděli, v důsledku podélného štěpení mateřských chromozomů. Chromozomy divergující v anafázi kloužou po závitech achromatinového vřeténka a nakonec se shromáždí ve dvou skupinách v oblasti centrosomu.

Během poslední etapa Mitóza – telofáze – obnovuje se struktura nedělícího se jádra. Kolem každé skupiny chromozomů se vytváří jaderný obal. Chromozomy se natahují a ztenčují, mění se v dlouhá, náhodně uspořádaná tenká vlákna. Uvolňuje se jaderná míza, ve které se objeví jadérko.

Souběžně se stadiem anafáze a telofáze se buněčná cytoplazma dělí na dvě poloviny, což se obvykle provádí prostou konstrikcí.

Jak je vidět z našeho stručný popis Proces mitózy spočívá především ve správné distribuci chromozomů mezi dceřinými jádry. Chromozomy se skládají ze svazků vláknitých molekul DNA uspořádaných podél podélná osa chromozomy. Viditelný začátek Mitóze předchází, jak bylo nyní zjištěno přesnými kvantitativními měřeními, duplikace DNA, o jejímž molekulárním mechanismu jsme již hovořili výše.

Mitóza a štěpení chromozomů při ní je tedy pouze viditelným vyjádřením procesů duplikace (autoreprodukce) molekul DNA, prováděných na molekulární úrovni. DNA určuje syntézu proteinů prostřednictvím RNA. Kvalitativní vlastnosti proteinů jsou „zakódovány“ ve struktuře DNA. Je tedy zřejmé, že přesné dělení chromozomů v mitóze, založené na reduplikaci (autoreprodukci) molekul DNA, je základem „dědičné informace“ v řadě po sobě jdoucích generací buněk a organismů.

Počet chromozomů, stejně jako jejich tvar, velikost atd., je charakteristický rys každý typ organismu. Lidé mají například 46 chromozomů, okoun - 28, pšenice obecná - 42 atd.

1. Proč je nutné ke studiu buněk používat zvětšovací přístroje?
2. Proč se mikroskop, se kterým pracujete, nazývá světelný mikroskop?

Každá buňka má tři podstatné části: buněčnou membránu, cytoplazmu a genetický aparát (obr. 9).

Rýže. 9. Živočišné a rostlinné buňky

Buněčná membrána nejen omezuje vnitřní obsah buňky, ale také ji chrání před nepříznivými vlivy prostředí a udržuje určitý tvar buněk. Prostřednictvím membrány dochází k výměně látek mezi obsahem buňky a vnějším prostředím.

Buňky bakterií, hub a rostlin kromě membrán obvykle také mají buněčná stěna(skořápka). Je to vnější kostra buňky a určuje její tvar. Buněčná stěna je propustná pro vodu, soli a mnoho organických látek.

Cytoplazma- polotekutý obsah buňky. Obsahuje různé organely (z řeckého organon - orgán) a buněčné inkluze. Cytoplazma spojuje všechny buněčné struktury a zajišťuje jejich interakci.

Genetický aparát- nejdůležitější část buňky. Je to on, kdo řídí všechny životně důležité procesy a určuje schopnost buňky reprodukovat se. V buňkách rostlin, živočichů a hub je genetický aparát obklopen membránou a je tzv jádro. Jádro obsahuje nositele dědičné informace o buňce a organismu jako celku – chromozomy (z řeckého chromium – barva a soma – tělo). Podobnost rodičů a potomků závisí na chromozomech. Jádro může obsahovat jedno nebo více jadérek. Bakterie nemají jádro a jaderná látka se nachází přímo v cytoplazmě.

Vlastnosti buněčné struktury. Buňky organismů patřících do různých říší živé přírody mají své vlastní vlastnosti. Plastidy tedy v cytoplazmě obsahují pouze rostlinné buňky. Jsou bezbarvé nebo lakované v různých barvách. Zásoby se hromadí v bezbarvých plastidech živin. Plastidy zbarvené do žluta a červena určují barvu okvětních lístků, podzimního listí a zralých plodů.

Většina Důležité mají plastidy, které jsou barevné zelená barva, - chloroplasty (z řeckého chloros - zelený), obsahující chlorofyl. Proces fotosyntézy probíhá v chloroplastech.

Vakuoly(z latinského vakuum - prázdný) obsahují buněčnou mízu - vodní roztok organické a anorganické sloučeniny. Buněčná šťáva rostlin může obsahovat barvicí látky (pigmenty), které dávají modrou, fialovou a karmínovou barvu okvětním lístkům a dalším částem rostlin a také podzimnímu listí.

Bakteriální buňky mají nejjednodušší strukturu. Buňky hub, na rozdíl od rostlinných a živočišných buněk, obvykle obsahují mnoho jader. Ale navzdory rozdílům ve struktuře mají buňky rostlin, zvířat a hub podobnou sadu organel, neexistují žádné zásadní rozdíly ve fungování jejich genetického aparátu nebo v procesech spojených s metabolismem.

Odpověz na otázky

1. Jaká je funkce buněčné membrány?
2. Které buňky mají buněčnou stěnu (obal)? Jaká je její role?
3. Jakou roli plní genetický aparát buňky?
4. Jaký je zásadní rozdíl ve struktuře bakteriálních buněk od buněk rostlin, živočichů a hub?

Nové koncepty

Buněčná membrána. Cytoplazma. Genetický aparát. Jádro. Chromozomy. Plastidy. Vakuoly.

Myslet si!

O čem podobnost svědčí? chemické složení a struktura všech buněk?

Moje laboratoř

Příprava a vyšetření preparátu slupky cibule pod mikroskopem

Obr. 10. Příprava mikrosklíčka slupky cibule

1. Zvažte pořadí přípravy přípravku z cibulové slupky znázorněné na obrázku 10.
2. Připravte sklíčko důkladným otřením gázou.
3. Pomocí pipety kápněte 1-2 kapky vody na sklíčko.
4. Pomocí pinzety opatrně odstraňte malý kousek čisté slupky z vnitřního povrchu cibulových šupinek. Vložte kousek slupky do kapky vody a narovnejte ji špičkou pitevní jehly.
5. Slupku zakryjte krycím sklíčkem, jak je znázorněno na obrázku. K odstranění přebytečné vody použijte filtrační papír.
6. Prohlédněte si připravený preparát při malém zvětšení. Všimněte si, které části buňky vidíte.
7. Přípravek obarvíme roztokem jódu. Použijte filtrační papír na opačné straně k odstranění přebytečného roztoku.
8. Prohlédněte si barevný preparát. K jakým změnám došlo?
9. Prohlédněte si preparát při velkém zvětšení. Najděte na něm tmavý pruh obklopující buňku - membránu; vespod je zlatá látka - cytoplazma (může zabírat celou buňku nebo se nacházet v blízkosti stěn). V cytoplazmě je dobře patrné jádro. Najděte vakuolu s buněčnou mízou (od cytoplazmy se liší barvou).
10. Nakreslete 2-3 buňky slupky cibule. Membránu, cytoplazmu, jádro, vakuolu označte buněčnou mízou (obr. 11).
11. Přemýšlejte o tom, proč byl přípravek z cibule obarven roztokem jódu.

Obrázek 11. Buněčná struktura cibulové slupky

Buněčná struktura

Buňka- základní jednotka stavby a životně důležité činnosti živých organismů, která má svůj vlastní metabolismus a je schopna sebereprodukce a vývoje.

Eukaryotické buňky obsahují jádro ohraničené od cytoplazmy membránou. Jsou charakteristické pro rostliny, houby a živočichy.

Během vývoje a diferenciace eukaryotické buňky může někdy dojít k destrukci jádra, jak se to děje např. u zralých erytrocytů savců.

Cytoplazma- vnitřní prostředí buňky, zajišťující chemickou interakci všech buněčných struktur.

To zahrnuje hyaloplazma(průhledná látka na bázi vody) a v ní nacházející se buněčné složky ( organely A zařazení). Cytoplazma buňky se neustále pohybuje a organely a inkluze se pohybují spolu s ní.

Cytoplazma schopný růstu a reprodukce, pokud je částečně odstraněn, může se zotavit; Cytoplazma však normálně funguje pouze v přítomnosti jádra. Bez něj nemůže cytoplazma dlouhodobě existovat, stejně jako jádro bez cytoplazmy.

Vlastnosti konstrukce:

• Viskózní bezbarvá látka.
• Je v neustálém pohybu.
• Obsahuje organely - trvalé strukturní složky a buněčné inkluze - nepermanentní buněčné struktury.
• Inkluze mohou být ve formě kapek (tuků) a zrn (bílkoviny, sacharidy).

Prováděné funkce:

• Spojuje všechny části buňky do jediného celku.
• Transportuje látky.
• Probíhají v něm chemické procesy.
• Plní podpůrnou funkci.

Nejdůležitější úlohou cytoplazmy je sjednotit všechny buněčné struktury (složky) a zajistit jejich chemickou interakci.

Každá buňka má velmi složitou strukturu. Obsah buňky, stejně jako mnoho intracelulárních struktur, je omezen biologické membrány(lat. membrána- "kůže", "film") - nejtenčí filmy (tloušťka 3,5-10 nm), sestávající převážně z proteinů a lipidů.

Buněčná membrána(nebo plazmatická membrána) odděluje obsah libovolné buňky od vnější prostředí zajišťující jeho integritu.

Buněčná membrána je dvojitá vrstva (dvojvrstva) molekul fosfolipidy. Mají hydrofilní ("hlava") a hydrofobní ("ocas") část. Hydrofobní oblasti směřují dovnitř a hydrofilní oblasti směřují ven.

Biologická membrána obsahuje proteiny: integrální(pronikající membránou), polointegrální(ponořený na jednom konci do vnější nebo vnitřní lipidové vrstvy) a povrchní(umístěné na vnější straně nebo v sousedství uvnitř membrány). Některé z nich jsou v kontaktu s buněčným cytoskeletem a plní funkci kanálů a receptorů.

Membrány mohou také obsahovat sacharidy spojené s molekulami bílkovin ( glykoproteiny) nebo lipidy ( glykolipidy). Sacharidy se obvykle nacházejí na vnější povrch membrány a vykonávají receptorové funkce.

Membránové funkce

• bariéra - zajišťuje regulovaný, selektivní, pasivní a aktivní metabolismus s životní prostředí;
• transport - látky jsou do buňky a z buňky transportovány přes membránu (živiny vstupují do buňky, odstraňují konečné produkty metabolismu, udržují stálou koncentraci iontů);
• receptor (vazba hormonů a dalších regulačních molekul);
• u mnohobuněčných organismů zajišťuje kontakty mezi buňkami a tvorbu tkání.

Buněčné membrány mají polopropustnost nebo selektivní propustnost. Jsou navrženy tak, že regulují proces transportu látek do buňky: některé látky procházejí, jiné ne. Glukóza, aminokyseliny a mastné kyseliny a ionty.

Existuje několik mechanismů pro vstup látek do buňky nebo jejich odstranění: difúze, osmóza, aktivní transport A exo- nebo endocytóza. Difúze a osmóza jsou pasivní povahy – nevyžadují energii. Zbývající mechanismy přicházejí se spotřebou energie.

Pasivní doprava- proces průchodu látek membránou bez spotřeby energie. V tomto případě se látka pohybuje z oblasti s vysokou koncentrací směrem k nízké, tj. podél koncentračního gradientu.

Rozlišují se následující typy pasivní dopravy:

• jednoduchá difúze(pro malé neutrální molekuly (H 2 O, CO 2, O 2), stejně jako hydrofobní nízkomolekulární organické látky, které snadno pronikají membránovými fosfolipidy podél koncentračního gradientu;
• usnadněná difúze(pro hydrofilní molekuly transportované podél koncentračního gradientu, ale s pomocí speciálních integrálních proteinů, které tvoří kanály v membráně, které zajišťují selektivní permeabilitu. Pro prvky jako K, Na a Cl existují jejich vlastní kanály. Navíc jsou draslíkové kanály vždy otevřeno.

Aktivní transport je přenos látek přes membránu proti koncentračnímu gradientu. Takový přenos vyžaduje energetický výdej buňkou. Zdrojem energie je obvykle ATP.